RU2482306C1 - Method of gas turbine engine start - Google Patents
Method of gas turbine engine start Download PDFInfo
- Publication number
- RU2482306C1 RU2482306C1 RU2011153756/06A RU2011153756A RU2482306C1 RU 2482306 C1 RU2482306 C1 RU 2482306C1 RU 2011153756/06 A RU2011153756/06 A RU 2011153756/06A RU 2011153756 A RU2011153756 A RU 2011153756A RU 2482306 C1 RU2482306 C1 RU 2482306C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor rotor
- engine
- compressor
- turbostarter
- rotor
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для запуска газотурбинных двигателей летательных аппаратов.The invention relates to aircraft and can be used to start gas turbine engines of aircraft.
Известен способ запуска газотурбинного двигателя, заключающийся в раскрутке стартером ротора турбокомпрессора в начале запуска для подачи воздуха в камеру сгорания, подаче топливовоздушной смеси в камеру сгорания, поджигании топливовоздушной смеси и отключении стартера после набора заданной частоты вращения ротора турбокомпрессора, причем в начале запуска совместно с ротором турбокомпрессора раскручивают камеру сгорания и дополнительно осуществляют подачу рабочего тела под давлением в сопловой аппарат на выходе из камеры сгорания в обход последней (см. патент РФ №2050455, кл. Р02С 9/26, 1995 г.).A known method of starting a gas turbine engine, which consists in the starter unwinding a rotor of a turbocompressor at the start of a start to supply air to the combustion chamber, supplying the air-fuel mixture to the combustion chamber, igniting the air-fuel mixture, and disconnecting the starter after a predetermined rotational speed of the rotor of the turbocompressor is set, moreover, at the start of starting together with the rotor turbochargers untwist the combustion chamber and additionally supply a working fluid under pressure to the nozzle apparatus at the outlet of the combustion chamber bypassing the latter (see. RF patent №2050455, cl. R02S 9/26, 1995).
В результате анализа известного способа необходимо отметить, что он не позволяет обеспечить работу стартера на режиме максимальной мощности в процессе всего периода запуска, что увеличивает время запуска двигателя.As a result of the analysis of the known method, it should be noted that it does not allow the starter to operate at maximum power during the entire start-up period, which increases the engine start time.
Известен способ запуска авиационного газотурбинного двигателя, включающий разгон вала запускаемого двигателя от турбостартера через обгонную муфту и разгон, по меньшей мере, вала одного гидравлического объемного насоса, сообщенного гидравлически с потребителем, например с системой управления самолетом, причем во время запуска двигателя рабочую жидкость с выхода гидравлического объемного насоса пропускают через гидравлическую систему потребителя, в качестве которой используют обводную гидравлическую линию, для чего у последней соединяют ее вход с выходом гидравлического объемного насоса. При пропускании рабочей жидкости через гидравлическую систему потребителя снижается уровень потребляемой мощности объемным гидравлическим насосом. При выходе на рабочий режим (например, малого газа), в камеру сгорания подают топливо и осуществляют его поджиг.A known method of starting an aircraft gas turbine engine, comprising accelerating the shaft of the starting engine from a turbostarter through an overrunning clutch and accelerating at least the shaft of one hydraulic displacement pump, hydraulically communicated with the consumer, for example, with the aircraft control system, and during the engine starting, working fluid from the outlet hydraulic volumetric pump is passed through the consumer's hydraulic system, which is used as a bypass hydraulic line, for which the last soy inyayut its inlet to the outlet of the hydraulic positive displacement pump. When the working fluid is passed through the consumer's hydraulic system, the level of power consumption decreases with a volume hydraulic pump. Upon reaching the operating mode (for example, small gas), fuel is supplied to the combustion chamber and ignited.
Когда частота вращения вала турбостартера становится меньше частоты вращения вала двигателя, обгонная муфта размыкает кинематическую связь турбостартера и вала двигателя, после чего турбостартер отключают (см. патент РФ №2168043, кл. Р02С 7/26, 2001 г.) - наиболее близкий аналог.When the rotational speed of the turbostarter shaft becomes less than the rotational speed of the engine shaft, the freewheel closes the kinematic connection between the turbostarter and the engine shaft, after which the turbostarter is turned off (see RF patent No. 2168043, class Р02С 7/26, 2001) - the closest analogue.
В результате анализа известного способа необходимо отметить, что при его осуществлении при раскручивании на повышенных частотах вращения вала турбокомпрессора падает его мощность за счет падения мощности турбостартера, что увеличивает время запуска двигателя.As a result of the analysis of the known method, it should be noted that when it is unscrewed at increased rotational speeds of the turbocompressor shaft, its power decreases due to a decrease in the power of the turbostarter, which increases the engine start time.
Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение времени запуска газотурбинного двигателя за счет обеспечения заданной мощности, подаваемой через редуктор на ротор компрессора.The technical result of the present invention is to reduce the start time of a gas turbine engine by providing a predetermined power supplied through the gearbox to the compressor rotor.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе запуска газотурбинного двигателя, включающем кинематическое соединение посредством муфты ротора компрессора двигателя с турбостартером, приведение во вращение ротора компрессора от турбостартера, раскручивание его турбостартером до заданной частоты вращения и разъединение кинематической связи турбокомпрессора и ротора компрессора двигателя посредством отключения муфты, новым является то, что в кинематическую цепь между турбостартером и ротором компрессора включают устройство с регулируемым передаточным отношением, при запуске двигателя в процессе раскручивания турбостартером ротора компрессора измеряют частоту вращения ротора компрессора, по наперед заданной зависимости по отношению частоты вращения свободной турбины и частоты вращения ротора компрессора формируют управляющий сигнал, которым регулируют передаточное отношение устройства с регулируемым передаточным отношением, при этом значение частоты вращения ротора компрессора сравнивают с заданной его частотой и при их равенстве отключают муфту.The specified technical result is ensured by the fact that in a method for starting a gas turbine engine, comprising kinematically connecting the rotor of the compressor of the engine to the turbostarter by turning the compressor rotor from the turbostarter, spinning it with the turbostarter to a predetermined speed and disconnecting the kinematic connection of the turbocompressor and the compressor rotor of the engine couplings, new is that in the kinematic circuit between the turbostarter and the compressor rotor including t is a device with an adjustable gear ratio, when the engine is started while the compressor rotor is spinning by a turbostarter, the compressor rotor speed is measured, a control signal is generated in front of a predetermined relationship between the speed of the free turbine and the compressor rotor speed, which regulates the gear ratio of the device with an adjustable gear ratio , while the value of the rotor speed of the compressor rotor is compared with its predetermined frequency and when they are equal off clutch the clutch.
Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлены:The essence of the claimed invention is illustrated by graphic materials on which are presented:
- на фиг.1 - схема системы запуска газотурбинного двигателя, посредством которой может быть реализован заявленный способ;- figure 1 is a diagram of the starting system of a gas turbine engine, through which the claimed method can be implemented;
- на фиг.2 - график изменения мощности турбостартера в зависимости от частоты вращения вала его свободной турбины.- figure 2 is a graph of the power change of the turbostarter, depending on the frequency of rotation of the shaft of its free turbine.
Система запуска газотурбинного двигателя 1, реализующая заявленный способ, содержит привод 2 вращения ротора компрессора, кинематически связанный с выходом редуктора 3, один из выходов которого связан с внешней нагрузкой 4 (например, насосами, вентиляторами системы охлаждения и пр.).The starting system of a
На входе редуктора 3 установлена муфта 5.At the input of the gearbox 3 mounted coupling 5.
Система оснащена датчиком 6 частоты вращения ротора компрессора двигателя (nк), связанным с устройством сравнения 7, выход которого связан с механизмом 8 управления муфтой 5.The system is equipped with a sensor 6 of the rotational speed of the rotor of the engine compressor (n k ) associated with a
Через муфту 5 входной элемент (вал) редуктора 3 имеет возможность кинематического соединения с устройством 9 с регулируемым передаточным отношением его входного элемента по отношению к выходному (например, вариатором). Устройство 9 управляется механизмом 10, вход которого связан с задатчиком 11 передаточного отношения устройства 9.Through the coupling 5, the input element (shaft) of the gearbox 3 has the possibility of kinematic connection with the device 9 with an adjustable gear ratio of its input element with respect to the output (for example, a variator). The device 9 is controlled by a
Система оснащена турбостартером 12, скомпонованным со свободной турбиной 13, связанной с входом (входным валом) устройства 9.The system is equipped with a
Для комплектации системы, реализующей способ, используются стандартные блоки, устройства и механизмы.To complete the system that implements the method, standard blocks, devices and mechanisms are used.
Турбостартер со свободной турбиной и редуктор являются стандартными агрегатами.A turbo starter with a free turbine and a gearbox are standard units.
В качестве устройства с регулируемым передаточным отношением наиболее целесообразно использовать вариатор, управляемый, например, гидропереключателем.As a device with an adjustable gear ratio, it is most advisable to use a variator controlled, for example, by a hydraulic switch.
Муфту наиболее целесообразно использовать электромагнитную, оснащенную механизмом управления ее положением - включена/выключена. В качестве механизма управления может быть использован, например, электромагнит с сердечником.The coupling is most appropriate to use an electromagnetic, equipped with a mechanism for controlling its position - on / off. As a control mechanism, for example, an electromagnet with a core can be used.
В качестве задатчика 11 может быть использован электронный блок, реализующий наперед заданное отношение частот вращения ротора компрессора и свободной турбины турбостартера, так чтобы после достижения частоты вращения свободной турбины значения, соответствующего максимальной мощности, частота вращения свободной турбины оставалась постоянной.As the
В качестве устройства сравнения может быть использован электронный блок, в котором сравнивается частота вращения ротора компрессора с наперед заданной величиной, соответствующей значению частоты вращения, при которой отключается турбостартер.As a comparison device, an electronic unit can be used in which the compressor rotor speed is compared with a predetermined value corresponding to the value of the speed at which the turbostarter is turned off.
Способ запуска газотурбинного двигателя осуществляют следующим образом.The method of starting a gas turbine engine is as follows.
Для запуска двигателя включают в работу турбостартер 12, начинающий раскручивать свободную турбину 13, вращение с которой передается на устройство 9, передаточное отношение которого в данный момент равно единице, и далее - через включенную муфту 5 на редуктор 3, который начинает раскручивать ротор компрессора двигателя и подсоединенные к выходу редуктора 3 нагрузки 4. Частота вращения ротора компрессора двигателя в процессе его раскручивания отслеживается датчиком 6, с которого значение частоты вращения поступает на устройство сравнения 7 и задатчик 11 режима работы устройства 9.To start the engine, a
В процессе раскручивания ротора компрессора двигателя посредством устройства 7 осуществляют сравнение заданной (при которой осуществляется подача топлива в камеру сгорания двигателя и его поджиг) и фактической частот вращения, и пока измеренная частота вращения ротора компрессора не превысила заданную, на механизм 8 управления муфтой выдается сигнал, в соответствии с которым муфта остается во включенном положении и передает вращение от свободной турбины 13 турбостартера 12 через редуктор 3 на привод 2 вращения ротора компрессора двигателя.In the process of spinning the rotor of the engine compressor by means of
Параллельно, в задатчике 11 по наперед заданной зависимости формируют управляющий сигнал (i) заданного передаточного отношения устройства 9, который характеризует отношение (i=nст/nк), где ncт - частота вращения вала свободной турбины турбостартера. Данный сигнал поступает на механизм 10 управления устройством 9 для регулирования его передаточного отношения.In parallel, in
В процессе запуска двигателя частота вращения вала свободной турбины турбостартера постепенно увеличивается (см. фиг.2) и постепенно увеличивается частота вращения ротора компрессора. При достижении определенной частоты вращения вала свободной турбины турбостартера, ее мощность начинает уменьшаться (штриховая линия на фиг.2), следовательно, уменьшается мощность раскрутки ротора компрессора, что увеличивает время запуска. Чтобы этого не произошло, задатчик 11 формирует управляющий сигнал, который подается на механизм 10 управления передаточным отношением устройства 9 и оно регулируется таким образом, чтобы поддержать постоянную максимальную мощность, подаваемую на ротор компрессора двигателя (горизонтальная линия графика на фиг.2), что и позволяет сократить время запуска двигателя.In the process of starting the engine, the rotational speed of the shaft of the free turbine of the turbostarter gradually increases (see FIG. 2) and the rotor speed of the compressor rotor gradually increases. Upon reaching a certain speed of rotation of the shaft of the free turbine of the turbostarter, its power begins to decrease (dashed line in Fig. 2), therefore, the compressor rotor unwinding power decreases, which increases the start-up time. To avoid this, the
При достижении компрессором заданных оборотов, достаточных для розжига камеры сгорания двигателя, включают подачу топлива в камеру сгорания, поджиг его и включение в работу двигателя. Ротор компрессора раскручен при этом до рабочей частоты вращения, и соответствующий сигнал с датчика 6 поступает на элемент сравнения, который вырабатывает управляющий сигнал, подает его на механизм 8 управления муфтой 5 и отключает ее, разъединяя кинематическую цепь, связывающую турбокомпрессор 12 с редуктором 3 двигателя. Отключают турбокомпрессор. Процесс запуска двигателя закончен.When the compressor reaches a predetermined speed sufficient to ignite the combustion chamber of the engine, include supplying fuel to the combustion chamber, igniting it and turning it on. In this case, the compressor rotor is untwisted up to the operating speed, and the corresponding signal from the sensor 6 enters the comparison element, which generates a control signal, feeds it to the
Таким образом, за счет оптимального использования мощности свободной турбины турбостартера обеспечивается минимально возможное время запуска двигателя.Thus, due to the optimal use of the power of a free turbostarter turbine, the minimum possible engine start time is provided.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011153756/06A RU2482306C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Method of gas turbine engine start |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011153756/06A RU2482306C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Method of gas turbine engine start |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2482306C1 true RU2482306C1 (en) | 2013-05-20 |
Family
ID=48789900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011153756/06A RU2482306C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Method of gas turbine engine start |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2482306C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607113C2 (en) * | 2014-11-25 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань" | Gas pumping unit and method of its start-up |
RU2740726C1 (en) * | 2019-08-05 | 2021-01-20 | Публичное Акционерное Общество "Калужский Двигатель" (Пао "Кадви") | Universal power module |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2111370C1 (en) * | 1994-05-31 | 1998-05-20 | Самарский государственный технический университет | Method of starting and gas supply of power generating gas turbine plant |
RU2168043C1 (en) * | 1999-12-10 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Aircraft gas turbine engine starting method |
RU2196240C1 (en) * | 2001-06-14 | 2003-01-10 | Давиденко Александр Николаевич | Method of starting aircraft turbo-jet engine |
RU42588U1 (en) * | 2003-08-05 | 2004-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | GAS-TURBINE ENGINE STARTING SYSTEM |
RU2362031C2 (en) * | 2007-09-26 | 2009-07-20 | Открытое акционерное общество "Электропривод" | Electric starter for starting-up gas turbine installations |
US20090289456A1 (en) * | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine apparatus |
US20100219779A1 (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-02 | Rolls-Royce Plc | Variable drive gas turbine engine |
-
2011
- 2011-12-29 RU RU2011153756/06A patent/RU2482306C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2111370C1 (en) * | 1994-05-31 | 1998-05-20 | Самарский государственный технический университет | Method of starting and gas supply of power generating gas turbine plant |
RU2168043C1 (en) * | 1999-12-10 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Aircraft gas turbine engine starting method |
RU2196240C1 (en) * | 2001-06-14 | 2003-01-10 | Давиденко Александр Николаевич | Method of starting aircraft turbo-jet engine |
RU42588U1 (en) * | 2003-08-05 | 2004-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | GAS-TURBINE ENGINE STARTING SYSTEM |
RU2362031C2 (en) * | 2007-09-26 | 2009-07-20 | Открытое акционерное общество "Электропривод" | Electric starter for starting-up gas turbine installations |
US20090289456A1 (en) * | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Rolls-Royce Plc | Gas turbine engine apparatus |
US20100219779A1 (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-02 | Rolls-Royce Plc | Variable drive gas turbine engine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607113C2 (en) * | 2014-11-25 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Казань" | Gas pumping unit and method of its start-up |
RU2740726C1 (en) * | 2019-08-05 | 2021-01-20 | Публичное Акционерное Общество "Калужский Двигатель" (Пао "Кадви") | Universal power module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2467192C1 (en) | Method of gas turbine engine start-up | |
US9206775B2 (en) | Fuel preheating using electric pump | |
US9316157B2 (en) | Fuel system for starting an APU using a hybrid pump arrangement | |
CN107255050B (en) | A kind of microminiature aero-engine fuel control system and method for starting-controlling | |
US7654247B2 (en) | Method and device for controlling starting of gas engine | |
JP2011043136A (en) | Fuel control device at starting of gas turbine engine | |
CN206092185U (en) | Micro turbine engine starts and oil feeding system | |
EP2870351B1 (en) | Fuel preheating using electric pump | |
RU2482306C1 (en) | Method of gas turbine engine start | |
CN102910293A (en) | APU selective cool down cycle | |
US20140298820A1 (en) | Gas turbine engine and method for starting same | |
CN105569821B (en) | Internal combustion engine constant pressure air feeding device and with the internal combustion engine of the device, control method | |
JP4319481B2 (en) | Fuel gas supply and supply system for lean combustion gas engines | |
JP2016164399A (en) | Gas engine with supercharger, and control method thereof | |
JP6202948B2 (en) | Turbocharged engine and method for loading the same | |
JP2014169692A (en) | Turbocharging type engine, and load input method thereof | |
RU130000U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM | |
RU117513U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE START-UP SYSTEM | |
JP2005282434A5 (en) | ||
CN201943863U (en) | Intelligent ground start system of aero-engine | |
CN101737150A (en) | Electric centrifugal-type air supplement device | |
JP6016600B2 (en) | Exhaust turbine supercharged engine and its load application method | |
JP5933274B2 (en) | Exhaust turbine supercharged engine and its load application method | |
JP2004239217A (en) | Premixed compression ignition engine | |
RU122705U1 (en) | FUEL SUPPLY SYSTEM FOR GAS-TURBINE ENGINE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170116 |
|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190802 |