RU2493393C2

RU2493393C2 - Method of protection of shipboard gas turbine plant

Info

Publication number: RU2493393C2
Application number: RU2011144330/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Петрович Дудкин; Виктор Александрович Гладких; Валерий Владимирович Бурдин; Валерий Валерьевич Бурдин; Анатолий Александрович Орлов; Роман Александрович Кудрин
Original assignee: Открытое акционерное общество "СТАР"
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2013-09-20
Also published as: RU2011144330A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: additionally with the help of an autonomous engine protection unit (EPU) of the GTP, speed of the GTP turbine is measured, which provides for driving of a marine screw, the measured value is compared with the pre-specified limit, defined through calculations and experiments for each GTP type and confirmed in process of GTP acceptance tests, as power turbine speed exceeds the pre-specified limit for the specified time, fuel supply to the GTP combustion chamber is stopped with the help of the EPU and an emergency switch, a signal is generated "Protection against power turbine overspeed" and sent to the ship management system.

EFFECT: increased reliability of GTP operation and ship safety.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в локальных системах управления (ЛСУ) газотурбинными силовыми установками судов различного назначения.The invention relates to the field of gas turbine engine building and can be used in local control systems (LPS) of gas turbine power plants of ships for various purposes.

Известен способ защиты газотурбинного двигателя (ГТД), реализованный в электронно-гидромеханической системе автоматического управления (САУ) супервизорного типа. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.78-81.A known method of protecting a gas turbine engine (GTE), implemented in an electronic hydromechanical automatic control system (ACS) of a supervisory type. Keba I.V. “Flight operation of helicopter gas turbine engines”, Moscow, “Transport”, 1976, p. 78-81.

Способ заключается в том, что с целью защиты ГТД управляющее воздействие гидромеханического регулятора корректируется по температуре газов за турбиной в ограниченном диапазоне электронным корректором.The method consists in the fact that in order to protect the gas turbine engine, the control action of the hydromechanical regulator is adjusted according to the temperature of the gases behind the turbine in a limited range by an electronic corrector.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.The disadvantage of this method is its low efficiency.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ защиты ГТУ, заключающийся в том, что в ЛСУ ГТУ в зависимости от параметров воздуха на входе в ГТУ и параметров турбокомпрессора ГТУ по известным зависимостям определяют потребный расход топлива и с помощью дозатора управляют расходом топлива в камеру сгорания (КС) ГТУ, Ольховский Г.Г. «Энергетические газотурбинные установки», М., Энергоатомиздат, 1985 г., с.53-56.Closest to this invention, the technical essence is a method of protecting gas turbines, which consists in the fact that in the gas turbine engine gas turbine, depending on the air parameters at the gas turbine inlet and the gas turbine compressor parameters, the required fuel consumption is determined by known dependencies and the fuel consumption into the chamber is controlled using a dispenser Combustion (CS) GTU, Olkhovsky G.G. "Energy gas turbine installations", M., Energoatomizdat, 1985, p. 53-56.

Недостатком этого способа является следующее.The disadvantage of this method is the following.

При отказе ЛСУ, незафиксированном встроенным контролем, возможно превышение предельных параметров ГТУ (например, частоты вращения силовой турбины), и, как следствие, нарушение работоспособности элементов ГТУ (например, рабочих лопаток и дисков турбины), что может привести к повреждению как ГТУ, так и моторного отделения судна.In the event of a failure of the hydraulic control system, which is not recorded by the built-in control, it is possible to exceed the limit parameters of the gas turbine (for example, the rotational speed of the power turbine), and, as a result, impair the operability of the elements of the gas turbine (for example, rotor blades and turbine disks), which can damage both the gas turbine and and the engine compartment of the vessel.

Это снижает надежность работы ГТУ и безопасность судна.This reduces the reliability of the gas turbine and the safety of the vessel.

Целью изобретения является повышение надежности работы ГТУ и безопасности судна.The aim of the invention is to increase the reliability of the gas turbine and the safety of the vessel.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты газотурбинной судовой установки (ГТУ), заключающемся в том, что в ЛСУ ГТУ в зависимости от параметров воздуха на входе в ГТУ и параметров турбокомпрессора ГТУ по известным зависимостям определяют потребный расход топлива и с помощью дозатора управляют расходом топлива в КС ГТУ, дополнительно с помощью автономного блока защиты двигателя (БЗД) ГТУ измеряют частоту вращения силовой турбины ГТУ, обеспечивающей привод судового винта, сравнивают измеренное значение с наперед заданным предельным, определяемым расчетно-экспериментальным путем для каждого типа ГТУ и уточняемым в процессе приемо-сдаточных испытаний ГТУ, при увеличении частоты вращения силовой турбины выше наперед заданного предельного на наперед заданное время с помощью БЗД и стоп-крана прекращают подачу топлива в КС ГТУ, формируют сигнал «Защита по раскрутке силовой турбины» и передают его в систему управления судном.This goal is achieved by the fact that in the method of protection of a gas turbine ship installation (GTU), which consists in the fact that in LPS GTU, depending on the parameters of the air at the inlet of the GTU and the parameters of the GTU turbocompressor, the required fuel consumption is determined by known dependencies and the flow rate is controlled using a batcher fuel in the compressor station of the gas turbine, in addition, using the autonomous engine protection block (BZD) of the gas turbine, the speed of the gas turbine of the gas turbine, which drives the ship's propeller, is measured, the measured value is compared with the predefined efficient, determined by the calculation and experimental method for each type of gas turbine engine and specified during the acceptance test of gas turbine engine, with an increase in the speed of the power turbine above the predetermined limit for the predetermined time, the fuel supply to the compressor station of the gas turbine is stopped using the BCD and the stopcock, signal "Protection for the promotion of the power turbine" and transmit it to the ship control system.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.The drawing shows a diagram of a device that implements the inventive method.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), ЛСУ 2, блок 3 управления дозирующим агрегатом, дозирующий агрегат 4 (ДГ), стоп-кран 5 (СКВ), причем ДГ 4 подключен к БД 1, датчик 6 замера частоты вращения ротора свободной турбины (на фигуре не показана), подключенный к БЗД 7, выходы БЗД 7 подключены к управляемому входу стоп-крана 5 и информационному входу системы 8 управления судном, управляющий выход системы 8 подключен к ЛСУ 2.The device contains series-connected sensor unit 1 (DB), LSP 2, metering unit control unit 3, metering unit 4 (DG), stop valve 5 (SCR), and DG 4 is connected to database 1, sensor 6 for measuring the rotor speed is free turbines (not shown in the figure) connected to the BZD 7, the outputs of the BZD 7 are connected to the controlled input of the stop crane 5 and the information input of the ship control system 8, the control output of the system 8 is connected to the LSU 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Система 8 управления судном задает в ЛСУ 2 режим работы ГТУ: запуск, холостой ход, номинальный режим, максимальный режим.The ship control system 8 sets in the LSP 2 GTU operation mode: start, idle, rated mode, maximum mode.

Связь между системой 8 и ЛСУ 2 может осуществляться по цифровому каналу связи (например, RS 485 или Ethernet).Communication between system 8 and LSI 2 can be carried out via a digital communication channel (for example, RS 485 or Ethernet).

ЛСУ 2 в соответствии с полученной от системы 8 командой по сигналам датчиков из БД 1 по известным зависимостям (см., например, книгу Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.117-135) вычисляет потребный расход топлива в КС ГТУ и с помощью блока 3 и ДГ 4 поддерживает режим работы ГТУ, изменяя расход топлива в КС ГТУ. При работе ГТУ стоп-кран 5 находится в положении «Открыт».LSP 2 in accordance with the command received from system 8 according to the signals of sensors from DB 1 according to known dependences (see, for example, the book by Keb I.V. “Flight operation of helicopter gas turbine engines”, M., “Transport”, 1976, p. .117-135) calculates the required fuel consumption in the gas turbine compressor station and, with the help of unit 3 and diesel engine 4, supports the gas turbine engine operating mode by changing the fuel consumption in the gas turbine compressor station. During operation of the gas turbine stop-valve 5 is in the “Open” position.

Дополнительно на всех режимах работы ГТУ от холостого хода до максимального в БЗД 7 с помощью датчика 6 измеряют частоту вращения силовой турбины ГТУ, обеспечивающей привод судового винта, сравнивают измеренное значение с наперед заданным предельным, определяемым расчетно-экспериментальным путем для каждого типа ГТУ и уточняемым в процессе приемо-сдаточных испытаний ГТУ.Additionally, at all modes of operation of the gas turbine engine from idle to the maximum in the BZD 7, the speed of the gas turbine of the gas turbine, which provides the propeller drive, is measured using a sensor 6, the measured value is compared with the predetermined limit determined by the calculation and experimental method for each type of gas turbine and specified in the process of acceptance tests of gas turbines.

Для ГТУ на базе газотурбинного двигателя Е70/8 РД производства ОАО «НПО «Сатурн», г.Рыбинск, предназначенного для применения на судах, перевозящих сжиженный газ, это значение составляет 6100 об/мин, величина регулировки от -150 об/мин до +150 об/мин.For gas turbine engines based on the E70 / 8 RD gas turbine engine manufactured by NPO Saturn, Rybinsk, designed for use on ships carrying liquefied gas, this value is 6100 rpm, the adjustment value is from -150 rpm to + 150 rpm

В случае возникновения аварийной ситуации при увеличении частоты вращения силовой турбины выше наперед заданного предельного на наперед заданное время (для ГТУ на базе газотурбинного двигателя Е70/8 РД это время составляет 0,02 с) с по команде БЗД 7 стоп-кран 5 закрывают и прекращают подачу топлива в КС ГТУ. Кроме этого, на выходе БЗД 7 формируется сигнал «Защита по раскрутке силовой турбины» уровнем 27В, который передается на вход в систему 8 управления судном.In the event of an emergency when the speed of the power turbine increases above the predetermined limit for the predetermined time (for a gas turbine based on the E70 / 8 RD gas turbine engine, this time is 0.02 s), with the BZD 7 command, the stop valve 5 is closed and stopped fuel supply to the gas turbine compressor station. In addition, at the output of the BZD 7 a signal is generated "Protection for the promotion of the power turbine" level 27V, which is transmitted to the input of the vessel control system 8.

Таким образом, за счет введения автономного блока защиты повышается надежность работы ГТУ при отказе ЛСУ и, как следствие, безопасность судна.Thus, due to the introduction of an autonomous protection unit, the reliability of the gas turbine operation is improved in case of failure of the emergency control system and, as a result, the safety of the vessel.

Claims

A method of protecting a gas turbine ship installation (GTU), which consists in the fact that in the local control system (LSU) of the GTU, depending on the air parameters at the inlet of the GTU and the parameters of the turbine compressor of the GTU, the required fuel consumption is determined and the fuel consumption in the combustion chamber is controlled using a batcher (КС) ГТУ, characterized in that, in addition, with the help of an autonomous engine protection unit (БЗД) ГТУ measure the rotational speed of the ГТУ power turbine providing the ship propeller drive, compare the measured value with the predetermined by the gas turbine engine, determined by the calculation and experimental method for each type of gas turbine unit and specified during the acceptance test of gas turbine unit, when the rotational speed of the power turbine is higher than the predetermined limit for the predetermined time, the fuel supply to the compressor station of the gas turbine is stopped using the BCD and the stopcock, signal "Protection for the promotion of the power turbine" and transmit it to the ship control system.