RU2507407C1 - Gas turbine engine fuel feed system - Google Patents

Gas turbine engine fuel feed system Download PDF

Info

Publication number
RU2507407C1
RU2507407C1 RU2012134589/06A RU2012134589A RU2507407C1 RU 2507407 C1 RU2507407 C1 RU 2507407C1 RU 2012134589/06 A RU2012134589/06 A RU 2012134589/06A RU 2012134589 A RU2012134589 A RU 2012134589A RU 2507407 C1 RU2507407 C1 RU 2507407C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pump
fuel
combustion chamber
fuel supply
input
Prior art date
Application number
RU2012134589/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Оскар Соломонович Гуревич
Анатолий Иванович Гулиенко
Original Assignee
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to RU2012134589/06A priority Critical patent/RU2507407C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2507407C1 publication Critical patent/RU2507407C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: proposed system comprises electrically driven fuel feed pumps arranged fuel feed main line communicating fuel tank with combustion chamber. Note here that one of said pump is the main fuel pump while another one makes an auxiliary pump. Inlet and outlet of every said pump are communicated via bypass fuel line with valve to control cross-flow therein. Main pump drive allows maintaining preset fuel feed to combustion chamber by control over motor rotor rpm or current in motor windings. Digital fuel feed controller is connected with valves by its output and inputs controlling drive motors in rotor rpm and current strength and uses main pump drive motor put for control in rotor rpm. In case said controller fails, control is effected by current in motor windings.
EFFECT: serviceability at failure of whatever pump, power savings
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам топливопитания и регулирования газотурбинных двигателей (ГТД).The invention relates to fuel supply systems and regulation of gas turbine engines (GTE).

Широко известно применение систем топливопитания и регулирования ГТД, где для высокой их надежности применяют систему резервирования топливоподающих насосов, например, система топливопитания и регулирования ГТД, содержащая блок, по меньшей мере, из двух насосов с электрическим приводом (патент РФ №2160390, F04D 13/14, 1999). Насосы работают в режиме дублирования, когда рабочим является один насос, а второй включается в работу при отказе первого.It is widely known the use of fuel supply and regulation systems of gas turbine engines, where for their high reliability a backup system of fuel supply pumps is used, for example, a fuel supply and regulation system of gas turbine engines containing a block of at least two pumps with an electric drive (RF patent No. 2160390, F04D 13 / 14, 1999). The pumps operate in duplicate mode, when one pump is working, and the second is switched on when the first fails.

Известна аналогичная по построению система подачи топлива в ГТД с двумя и более группами форсунок камеры сгорания (патент ЕР №1193379 А2, 2001). Система содержит два параллельно расположенных насоса высокого давления, каждый из которых вращается электродвигателем. Вход обоих насосов связан с общим топливным патрубком с низким давлением, а выходы каждого насоса подсоединяются напрямую к форсункам или объединены в общий выходной патрубок, из которого топливо поступает к форсункам. Объединение выходов двух насосов обеспечивает резервирование системы и подачу топлива при одном отказавшем насосе. Система включает также средство управления, позволяющее управлять частотой вращения электродвигателей, чтобы регулировать расход топлива к определенной группе форсунок камеры сгорания.A similar construction system for supplying fuel to a gas turbine engine with two or more groups of nozzles of a combustion chamber is known (patent EP No. 1193379 A2, 2001). The system contains two parallel high-pressure pumps, each of which is rotated by an electric motor. The inlet of both pumps is connected to a common fuel nozzle with low pressure, and the outputs of each pump are connected directly to the nozzles or combined into a common outlet nozzle, from which fuel flows to the nozzles. The combination of the outputs of the two pumps provides redundancy of the system and fuel supply with one failed pump. The system also includes a control tool that allows you to control the speed of the electric motors to regulate fuel consumption to a specific group of nozzles of the combustion chamber.

Рассмотренные системы подачи топлива из-за параллельного соединения двух электроприводных насосов высокого давления имеют практически вдвое большие массу и габариты, что неприемлемо для двигателей летательных аппаратов.The considered fuel supply systems, due to the parallel connection of two high-pressure electric drive pumps, have almost twice the mass and dimensions, which is unacceptable for aircraft engines.

Известна система топливопитания и регулирования ГТД (патент РФ №2194181, F02C 9/26, 2001 г.), содержащая электроприводной насосный блок, управляемый по частоте вращения, и блок управления. Насосный блок состоит из топливоподающего насоса и последовательно включенного гидромеханического дозирующего устройства с элементом поддержания постоянного перепада давлений. Для обеспечения безотказности этой системы требуется сложная система резервирования, что увеличивает массу системы и ее габариты.A known system of fuel supply and regulation of the gas turbine engine (RF patent No. 2194181, F02C 9/26, 2001), comprising an electric drive pump unit controlled by speed, and a control unit. The pump unit consists of a fuel supply pump and a hydromechanical metering device connected in series with an element for maintaining a constant pressure drop. To ensure the reliability of this system, a complex redundancy system is required, which increases the mass of the system and its dimensions.

Наиболее близкой является система топливопитания и регулирования ГТД с электроприводными насосами (патент РФ №2308606 С1, опубл. 2007 г.). В ней насосный блок выполнен, по крайней мере, из двух параллельно установленных насосов с регулируемыми электроприводами, производительность которых меньше требуемой для работы двигателя на максимальном режиме. Каждый из насосов снабжен датчиком, определяющим его подачу. Датчики и электроприводы связаны с блоком управления, дополнительно соединенным с датчиком, определяющим подачу топлива в двигатель.The closest is the fuel supply system and regulation of gas turbine engines with electric drive pumps (RF patent No. 2308606 C1, publ. 2007). In it, the pump unit is made of at least two parallel-mounted pumps with adjustable electric drives, the performance of which is less than that required for the engine to operate at maximum speed. Each of the pumps is equipped with a sensor that determines its flow. Sensors and electric drives are connected to a control unit, additionally connected to a sensor that determines the supply of fuel to the engine.

Мощность электропривода для каждого из насосов меньше той, которая требуется для подачи топлива на максимальном режиме, что обеспечивает снижение массы системы. При нормальной работе насосы подают топливо в двигатель одновременно и обеспечивают все режимы его работы, а при отказе одного из насосов по команде из блока управления оставшиеся работоспособные насосы обеспечивают меньшую подачу топлива, но достаточную для безопасного продолжения полета. Это обеспечивает безотказность работы системы топливопитания и регулирования ГТД, но с ограничением режимов его работы.The electric drive power for each pump is less than that required to supply fuel at maximum speed, which ensures a reduction in the mass of the system. During normal operation, the pumps supply fuel to the engine at the same time and provide all modes of its operation, and in the event of failure of one of the pumps by the command from the control unit, the remaining operable pumps provide less fuel supply, but sufficient for a safe flight continuation. This ensures the reliability of the fuel supply system and regulation of the gas turbine engine, but with a limitation of its operation modes.

Основная проблема эксплуатации систем топливопитания авиационных ГТД состоит в том, чтобы не было отказов ее агрегатов, приводящих к прекращению подачи топлива в двигатель и, как следствие, к катастрофическим последствиям. Для систем с электроприводными насосами эта проблема особенно актуальна, так как в ней появляются электроприводные насосы, которые могут снизить общую надежность системы.The main problem of the operation of the fuel supply systems of aircraft gas turbine engines is that there are no failures of its units, leading to the cessation of fuel supply to the engine and, as a result, to catastrophic consequences. For systems with electric drive pumps, this problem is especially relevant, since electric drive pumps appear in it, which can reduce the overall reliability of the system.

В основу данного изобретения положена задача повышения отказоустойчивости системы подачи топлива с электроприводными насосами во всех условиях эксплуатации, в том числе при отказах насосов, и повышение ресурса ее агрегатов.The basis of this invention is to increase the fault tolerance of the fuel supply system with electric drive pumps in all operating conditions, including in the event of pump failures, and to increase the life of its units.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в сохранении работоспособности двухступенчатой системы подачи топлива с электроприводными насосами низкого и высокого давления при отказе любого из насосов и организации ресурсосберегающих режимов их работы.The technical result achieved by the invention is to maintain the operability of a two-stage fuel supply system with electric low and high pressure pumps in case of failure of any of the pumps and the organization of resource-saving modes of their operation.

Поставленная задача решается тем, что в системе подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащей топливоподающие насосы с электроприводами и цифровой регулятор подачи топлива в камеру сгорания, насосы последовательно установлены в магистрали топливоподачи, связывающей топливный бак с камерой сгорания, и вход первого по ходу топлива насоса соединен с топливным баком, а выход с входом последующего, при этом по меньшей мере один из насосов является основным топливоподающим насосом, а другой выполняет функцию вспомогательного, вход и выход каждого насоса соединены обводным топливным каналом с клапаном, управляющим перетоком по этому каналу, при этом электропривод, по меньшей мере, одного основного насоса, имеет возможность поддержания заданного расхода топлива в камеру сгорания путем регулирования частоты вращения ротора электродвигателя или путем регулирования силы тока в его силовых обмотках, а регулятор подачи топлива в камеру сгорания связан выходами с клапанами и собственными входами работы электроприводов по частоте вращения ротора и силе тока, и выполнен с задействованием входа электропривода основного насоса по частоте вращения ротора, а при его отказе - задействованием входа по току в силовых обмотках электродвигателя.The problem is solved in that in the system for supplying fuel to the combustion chamber of a gas turbine engine containing fuel supply pumps with electric drives and a digital regulator for supplying fuel to the combustion chamber, the pumps are sequentially installed in the fuel supply line connecting the fuel tank to the combustion chamber, and the input of the first fuel the pump is connected to the fuel tank, and the outlet with the input of the subsequent one, at least one of the pumps is the main fuel supply pump, and the other serves as an auxiliary Inlet, inlet and outlet of each pump are connected by a fuel bypass channel with a valve controlling the flow through this channel, while the electric drive of at least one main pump has the ability to maintain a given fuel flow rate into the combustion chamber by adjusting the rotor speed of the electric motor or by adjusting current strength in its power windings, and the fuel supply regulator in the combustion chamber is connected by outputs with valves and own inputs of electric drives operation according to rotor speed and force t ok, and it was made with the input of the main pump’s electric drive activated according to the rotor speed, and in case of failure, the current input was activated in the power windings of the electric motor.

Электропривод вспомогательного насоса также может иметь электродвигатель с возможностью регулирования топливоподачи как по частоте вращения ротора электродвигателя, так и по силе тока в его силовых обмотках, а регулятор подачи топлива в камеру сгорания связан выходами с собственными входами работы электропривода по частоте и силе тока, и выполнен с задействованием входа электропривода вспомогательного насоса по частоте вращения ротора при отказе основного насосаThe auxiliary pump electric drive can also have an electric motor with the ability to regulate the fuel supply both in terms of the rotor speed of the electric motor and in the current in its power windings, and the fuel supply regulator in the combustion chamber is connected by the outputs with its own inputs of the electric drive in frequency and current strength, and is made using the input of the auxiliary pump electric drive according to the rotor speed in case of failure of the main pump

Регулятор подачи топлива снабжен алгоритмами расчета по требуемой величине подачи топлива в камеру сгорания уставок на входы электроприводов, задающих потребные значения частоты вращения ротора электродвигателя и силу тока в его силовых обмотках.The fuel supply regulator is equipped with calculation algorithms for the required amount of fuel supply to the combustion chamber of the settings for the inputs of the electric drives, setting the required values of the rotor speed of the electric motor rotor and the current strength in its power windings.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием и рисунками, где: на рис.1 приведена принципиальная схема системы подачи топлива, согласно изобретению, и взаимосвязи агрегатов системы при нормальной работе, а на рис.2 приведена та же схема и взаимосвязь агрегатов при отказе одного из насосов (основного насоса высокого давления).The invention is further illustrated by the description and figures, where: Fig. 1 shows a schematic diagram of the fuel supply system, according to the invention, and the relationship of the units of the system during normal operation, and Fig. 2 shows the same diagram and the relationship of units in case of failure of one of the pumps ( main high pressure pump).

Система подачи топлива в камеру сгорания ГТД содержит, по меньшей мере, два топливоподающих насоса 10 и 11 с электроприводами 8 и 9, которые последовательно установлены в магистрали 17 топливоподачи, связывающей топливный бак (не показан) с камерой сгорания 12. Выход первого по ходу топлива насоса 10 соединен с входом последующего насоса 11. Один из насосов - насос 11, является основным топливоподающим насосом (насос высокого давления), а другой насос 10 выполняет функцию вспомогательного, подкачивающего насоса (насос низкого давления).The fuel supply system to the gas turbine combustion chamber contains at least two fuel supply pumps 10 and 11 with electric drives 8 and 9, which are sequentially installed in the fuel supply line 17 connecting the fuel tank (not shown) to the combustion chamber 12. The first fuel pump 10 is connected to the inlet of the subsequent pump 11. One of the pumps, pump 11, is the main fuel supply pump (high pressure pump), and the other pump 10 performs the function of an auxiliary booster pump (low pressure pump).

Вход и выход каждого насоса - насоса 10 и насоса 11 - связаны обводными топливными каналами 13 и 15, снабженными органами управления 14 и 16 (например, в виде клапана), управляющими перетоком по каналу. На рисунках показаны два насоса, однако число их может быть увеличено.The input and output of each pump — pump 10 and pump 11 — are connected by fuel bypass channels 13 and 15, equipped with controls 14 and 16 (for example, in the form of a valve) that control the flow through the channel. The figures show two pumps, but their number may be increased.

Система содержит также цифровой регулятор 5 подачи топлива в камеру сгорания, связанный с органами управления 14 и 16 и электроприводами 8 и 9.The system also contains a digital regulator 5 for supplying fuel to the combustion chamber, associated with controls 14 and 16 and electric drives 8 and 9.

Электропривод 9 основного насоса 11 имеет электродвигатель с возможностью регулирования его работы путем задания уставки по частоте вращения ротора или задания уставки по силе тока в силовых обмотках электродвигателя (величине его крутящего момента, который пропорционален силе тока). Связь электропривода 9 с регулятором 5 производится соответствующими входами 1 и 2, где вход 1 - вход для работы по частоте вращения ротора, а вход 2 - по силе тока в силовых обмотках электродвигателя.The electric drive 9 of the main pump 11 has an electric motor with the ability to regulate its operation by setting the setting for the rotor speed or setting the current in the power windings of the electric motor (the magnitude of its torque, which is proportional to the current). The connection of the electric drive 9 with the regulator 5 is made by the corresponding inputs 1 and 2, where input 1 is the input for operation by the rotor speed, and input 2 is the current strength in the power windings of the electric motor.

Электропривод 8 насоса 10 имеет электродвигатель с возможностью регулирования его работы путем задания уставки по силе тока в силовых обмотках электродвигателя и связь с регулятором 5 соответствующим выходом 2. Целесообразно, чтобы этот электродвигатель имел возможность регулирования и по частоте вращения ротора и связь с регулятором 5 выходом 1. Регулятор 5 выполнен с коммутацией выходов 1 и 2 электроприводов 8 и 9 и связан с клапанами 14 и 16.The electric drive 8 of the pump 10 has an electric motor with the ability to regulate its operation by setting the current strength in the power windings of the electric motor and communication with the regulator 5 with the corresponding output 2. It is advisable that this electric motor has the ability to regulate the rotor speed and communication with the regulator 5 output 1 The controller 5 is made with switching outputs 1 and 2 of the electric actuators 8 and 9 and is connected to the valves 14 and 16.

Насосы 10 и 11 расположены последовательно в основной топливоподающей магистрали 17, по которой топливо от топливного бака (не показан) поступает в камеру сгорания 12 ГТД. Вход насоса 10 связан с топливным баком, а его выход соединен с входом насоса 11, выход которого соединен с входом в камеру сгорания 12 двигателя.Pumps 10 and 11 are arranged sequentially in the main fuel supply line 17, through which fuel from the fuel tank (not shown) enters the combustion chamber 12 of the gas turbine engine. The input of the pump 10 is connected to the fuel tank, and its output is connected to the input of the pump 11, the output of which is connected to the entrance to the combustion chamber 12 of the engine.

Площадь сечения обводной магистрали 13 выбрана из условия малых потерь давления при максимальном расходе, чтобы топливо при отказе насоса 10 по пути наименьшего сопротивления по обводному каналу 13 при открытом органе управления 14 поступало на вход насоса 11 высокого давления, и он функционировал. Площадь сечения обводной магистрали 15 также выбрана из условия малых потерь давления при максимальном расходе, чтобы топливо при отказе насоса 11 по обводному каналу 15 при открытом органе управления 16 поступало на выход насоса 11 и далее в камеру сгорания 12.The cross-sectional area of the bypass line 13 is selected from the condition of small pressure losses at the maximum flow rate so that the fuel in case of failure of the pump 10 along the path of least resistance along the bypass channel 13 with the open control 14 enters the inlet of the high-pressure pump 11 and it functions. The cross-sectional area of the bypass line 15 is also selected from the condition of small pressure losses at the maximum flow rate, so that fuel in case of failure of the pump 11 along the bypass channel 15 with the open control 16 comes to the output of the pump 11 and then to the combustion chamber 12.

Регулятор 5 связан (соединен электрически) выходами 6-7 и 3-4 с соответствующими входами 1 и 2 электропривода 9 насоса 11 и электропривода 8 насоса 10 и органами управления 14 и 16, и выполнен с возможностью их включения/отключения в соответствии с вложенным алгоритмом расчета уставок на входы 1 и 2 электроприводов. Эти алгоритмы по требуемой величине подачи топлива в камеру сгорания позволяют определить потребные значения частоты вращения ротора электродвигателя и силу тока в его обмотках.The controller 5 is connected (electrically connected) by outputs 6-7 and 3-4 with the corresponding inputs 1 and 2 of the electric drive 9 of the pump 11 and the electric drive 8 of the pump 10 and the controls 14 and 16, and is configured to turn them on / off in accordance with the embedded algorithm calculation of settings for inputs 1 and 2 of electric drives. These algorithms for the required amount of fuel supply to the combustion chamber allow you to determine the required values of the rotor speed of the electric motor rotor and the current strength in its windings.

Электроприводы 8 и 9 вентильного типа. Они содержат электродвигатель и блок управления, который позволяет работать в двух режимах - режиме поддержания заданного значения частоты вращения электродвигателя (вход 1) или поддержания заданного значения силы тока в его силовых обмотках (вход 2), т.е. крутящего момента на валу электродвигателя.Electric actuators 8 and 9 of the valve type. They contain an electric motor and a control unit that allows you to work in two modes - the mode of maintaining a predetermined value of the frequency of rotation of the electric motor (input 1) or maintaining a specified value of the current in its power windings (input 2), i.e. torque on the motor shaft.

В лучшем примере выполнения система подачи топлива содержит вспомогательный (подкачивающий) насос 10 низкого давления центробежного типа с электроприводом 8, а основной насос 11 высокого давления - объемного типа (шестеренный) с электроприводом 9.In the best example of execution, the fuel supply system contains an auxiliary (booster) pump 10 of a low pressure centrifugal type with an electric drive 8, and the main pump 11 of a high pressure is a volumetric type (gear) with an electric drive 9.

Как известно, для шестеренного насоса при поддержании заданной частоты вращения его электродвигателя обеспечивается постоянство расхода топлива через насос, а при поддержании силы тока - постоянство перепада давлений на насосе за счет изменения частоты его вращения. При постоянстве перепада давлений на насосе и известном значении давления на его входе также обеспечивается постоянство расхода топлива через насос.As you know, for a gear pump, while maintaining the set speed of its electric motor, the fuel flow through the pump is constant, while maintaining the current strength, the pressure drop across the pump is constant due to a change in its speed. With a constant pressure drop across the pump and a known value of pressure at its inlet, a constant flow of fuel through the pump is also ensured.

Это обеспечивает взаимозаменяемость входов 1 и 2 электроприводов при отказе одного из них для реализации требуемого расхода топлива по сигналам из регулятора 5.This ensures the interchangeability of the inputs 1 and 2 of the electric drives in case of failure of one of them to implement the required fuel consumption by signals from the regulator 5.

Система подачи топлива согласно изобретению функционирует следующим образом.The fuel supply system according to the invention operates as follows.

При нормальной работе насосов регулятор 5 определяет необходимый для ГТД расход топлива, по величине которого формируется сигнал о необходимой частоте вращения насоса 11 для реализации требуемого расхода. Этот сигнал (уставка) с выхода 6 поступает на вход 1 электропривода 9 и насос 11 выходит на требуемый расход. Одновременно регулятор 5 определяет и формирует сигнал на выходе 4, соответствующий требуемой величине тока в обмотках электропривода 8 для реализации давления, достаточного для нормальной работы насоса 11 (без его кавитации). Сигнал с выхода 7 и 3 регулятора 5 отсутствует. Постоянство перепада давления на насосе 10 обеспечивает требуемое давление на входе насоса 11.During normal operation of the pumps, the regulator 5 determines the fuel consumption necessary for the gas turbine engine, the value of which generates a signal about the necessary speed of the pump 11 to realize the required flow rate. This signal (setpoint) from output 6 is fed to input 1 of electric drive 9 and pump 11 reaches the required flow rate. At the same time, the regulator 5 determines and generates a signal at the output 4, corresponding to the required current in the windings of the electric drive 8 to realize a pressure sufficient for the normal operation of the pump 11 (without cavitation). There is no signal from output 7 and 3 of controller 5. The constancy of the differential pressure at the pump 10 provides the required pressure at the inlet of the pump 11.

При отказе в электроприводе 9 первого входа (управление по частоте вращения ротора) управление электродвигателем передается на второй вход для управления по току в его силовых обмотках. При этом сигнал с выхода 7 регулятора 5 поступает на вход 2 электропривода 9 (пунктир на рис.1). При этом сигнал с выхода 6 регулятора 5 на первый вход 1 электропривода 9 отсутствует. Насос 11 выходит на требуемый расход.In case of failure in the electric drive 9 of the first input (rotor speed control), the electric motor control is transferred to the second input for current control in its power windings. In this case, the signal from the output 7 of the controller 5 is fed to the input 2 of the electric drive 9 (the dotted line in Fig. 1). In this case, the signal from the output 6 of the controller 5 to the first input 1 of the electric drive 9 is absent. Pump 11 reaches the desired flow rate.

При возникновении ситуации «отказ» для насоса 10, например, отключения силового питания электродвигателя, разрушения подшипников насоса и т.п., приводящей к полному или частичному прекращению прокачки насосом топлива, регулятор 5 на выходе 4 формирует сигнал на полное отключение электропривода 8 насоса 10, который поступает на его вход 2. Одновременно регулятор 5 формирует сигнал на открытие органа управления 14 обводной магистрали 13. В результате насос 10 отключен, топливо поступает на вход насоса 11 напрямую из топливного бака и подача топлива в камеру сгорания продолжается. Сигнал с выхода 6 регулятора 5 на вход 1 электропривода 9 насоса 11 может быть уточнен с учетом изменения давления на входе в насос 11.In the event of a “failure” situation for the pump 10, for example, turning off the power supply of the electric motor, destroying the pump bearings, etc., leading to the complete or partial cessation of pumping of fuel by the pump, the regulator 5 at the output 4 generates a signal to completely shut off the electric drive 8 of the pump 10 , which goes to its input 2. At the same time, the regulator 5 generates a signal to open the control element 14 of the bypass line 13. As a result, the pump 10 is turned off, the fuel enters the input of the pump 11 directly from the fuel tank and the fuel supply into the combustion chamber continues. The signal from the output 6 of the controller 5 to the input 1 of the electric drive 9 of the pump 11 can be specified taking into account the change in pressure at the inlet to the pump 11.

При возникновении ситуации «отказ» насоса 11 (рис.2), приводящей к возможному прекращению подачи топлива, регулятор 5 формирует на выходе 6 сигнал на отключение электропривода 9 насоса 11, который поступает на его вход 1, и сигнал на открытие органа управления (клапана) 16 обводной магистрали 15. Одновременно регулятор 5 изменяет величину уставки насоса 10 и формирует сигнал на вход 2 электропривода 8 насоса 10 для перехода на другое значение перепада давления на насосе 10, достаточном для прокачки топлива по обводной магистрали 15.In the event of a “failure” of the pump 11 (Fig. 2), leading to the possible interruption of the fuel supply, the regulator 5 generates at the output 6 a signal to turn off the electric drive 9 of the pump 11, which is fed to its input 1, and a signal to open the control (valve ) 16 of the bypass line 15. At the same time, the regulator 5 changes the set point of the pump 10 and generates a signal to the input 2 of the electric drive 8 of the pump 10 to switch to a different pressure drop on the pump 10, sufficient for pumping fuel through the bypass line 15.

В результате, несмотря на отказ основного насоса 11, подача топлива в камеру сгорания продолжается, так как насос 10 продолжает функционировать и топливо по обводной магистрали 15 поступает в камеру сгорания 12, хотя и с меньшей точностью поддержания расхода топлива.As a result, despite the failure of the main pump 11, the fuel supply to the combustion chamber continues, since the pump 10 continues to function and the fuel enters the combustion chamber 12 through the bypass line 15, although with less accuracy in maintaining fuel consumption.

Увеличение точности поддержания расхода топлива при отказе насоса 11 можно обеспечить путем изменения алгоритма управления электроприводом насоса 10, а именно переходом на управление его частотой вращения вместо управления величиной тока. Для этого сигнал с выхода 3 регулятора 5 поступает на вход 1 электропривода 8 (пунктир на рис.2). При этом сигнал на выходе 4 регулятора 5 отсутствует.An increase in the accuracy of maintaining fuel consumption in the event of a pump 11 failure can be achieved by changing the algorithm for controlling the electric drive of the pump 10, namely, by switching to controlling its speed instead of controlling the current value. For this, the signal from the output 3 of the controller 5 is fed to the input 1 of the electric drive 8 (dashed line in Fig. 2). In this case, the signal at the output 4 of the controller 5 is absent.

Ресурс шестеренных насосов высокого давления сильно зависит от перепада давлений на них, при этом с увеличением перепада давлений ресурс снижается. В зависимости от режима работы двигателя величина перепада может изменяться в 2…3 раза. Уменьшение диапазона изменения перепада на шестеренном насосе может быть обеспечено путем перераспределения перепадов давления между основным и подкачивающим насосами. Это может быть достигнуто путем перевода подкачивающего насоса на режим с более высоким перепадом давлений за счет увеличения частоты вращения его электродвигателя. В результате уменьшается перепад давления на насосе 11 и реализуется ресурсосберегающий режим его работы.The resource of gear high pressure pumps is highly dependent on the differential pressure on them, while with an increase in differential pressure, the resource decreases. Depending on the operating mode of the engine, the difference can vary by 2 ... 3 times. Reducing the range of variation of the differential on the gear pump can be achieved by redistributing the differential pressure between the main and booster pumps. This can be achieved by switching the booster pump to a higher pressure differential mode by increasing the speed of its electric motor. As a result, the pressure drop across the pump 11 is reduced and a resource-saving mode of operation is implemented.

Таким образом, заявленная система подачи топлива с электроприводными насосами низкого и высокого давления обеспечивает подачу топлива в двигатель в нормальных условиях работы, а также продолжение подачи при отказе одного из них или при отказе одного из входов (каналов) управления электроприводов. Система позволяет увеличить ресурс насосов за счет перераспределения перепада давлений между насосами на разных режимах работы двигателя.Thus, the claimed fuel supply system with electric low-pressure and high-pressure pumps provides fuel supply to the engine under normal operating conditions, as well as continued supply in the event of failure of one of them or in case of failure of one of the inputs (channels) of the drive control. The system allows to increase the service life of the pumps due to the redistribution of the pressure differential between the pumps at different engine operating modes.

Изобретение может быть использовано в системах топливопитания и регулирования авиационного газотурбинного двигателя, а также в энергетике в стационарных газотурбинных установках и других энергетических объектах, где требуется обеспечить высокую надежность подачи топлива.The invention can be used in fuel supply systems and regulation of an aircraft gas turbine engine, as well as in the energy sector in stationary gas turbine plants and other energy facilities where it is required to ensure high reliability of fuel supply.

Claims (3)

1. Система подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащая топливоподающие насосы с электроприводами и регулятор подачи топлива в камеру сгорания, отличающаяся тем, что насосы последовательно установлены в магистрали топливоподачи, связывающей топливный бак с камерой сгорания, и вход первого по ходу топлива насоса соединен с топливным баком, а выход с входом последующего, при этом, по меньшей мере, один из насосов является основным топливоподающим насосом, а другой выполняет функцию вспомогательного, вход и выход каждого насоса соединены обводным топливным каналом с органом управления, например клапаном, управляющим перетоком по этому каналу, при этом электропривод, по меньшей мере, одного основного насоса, имеет возможность поддержания заданного расхода топлива в камеру сгорания регулированием частоты вращения ротора электродвигателя или силы тока в его силовых обмотках, а регулятор подачи топлива в камеру сгорания выполнен цифровым и связан выходами с клапанами и собственными входами работы электроприводов по частоте вращения ротора и силе тока, и выполнен с задействованием входа электропривода основного насоса по частоте вращения ротора, а при его отказе - задействованием входа по току в силовых обмотках электродвигателя.1. A system for supplying fuel to the combustion chamber of a gas turbine engine, comprising fuel supply pumps with electric drives and a regulator for supplying fuel to the combustion chamber, characterized in that the pumps are sequentially installed in the fuel supply line connecting the fuel tank to the combustion chamber, and the input of the first pump along the fuel path is connected with a fuel tank, and the output with the input of the subsequent one, while at least one of the pumps is the main fuel supply pump, and the other acts as an auxiliary pump, the input and output to Each pump is connected by a fuel bypass channel to a control body, for example, a valve controlling the flow through this channel, while the electric drive of at least one main pump has the ability to maintain a given fuel flow rate into the combustion chamber by adjusting the rotor speed of the electric motor or the current in it power windings, and the regulator of the fuel supply to the combustion chamber is digitally connected and connected to the valves and their own inputs of the electric drives according to the rotor speed and force t ka, and is configured with the activation input of the main pump drive on the rotor speed, and at its refusal - Engaging input current in the power windings of the motor. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что электропривод вспомогательного насоса имеет электродвигатель с возможностью регулирования топливоподачи как по частоте вращения ротора электродвигателя, так и по силе тока в его силовых обмотках, а регулятор подачи топлива в камеру сгорания связан выходами с собственными входами работы электропривода по частоте и силе тока, и выполнен с задействованием входа электропривода вспомогательного насоса по частоте вращения ротора при отказе основного насоса.2. The system according to claim 1, characterized in that the auxiliary pump electric drive has an electric motor with the ability to control the fuel supply both in terms of the rotor speed of the electric motor and in the current strength in its power windings, and the fuel supply regulator in the combustion chamber is connected by outputs to its own inputs the operation of the electric drive in frequency and current strength, and is performed with the input of the auxiliary pump input in accordance with the rotor speed in case of failure of the main pump. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что регулятор подачи топлива снабжен алгоритмами расчета уставок на входы электроприводов, задающих потребные значения частоты вращения ротора электродвигателя и силу тока в его силовых обмотках, по требуемой величине подачи топлива в камеру сгорания. 3. The system according to claim 1, characterized in that the fuel supply regulator is equipped with algorithms for calculating the settings for the inputs of the electric drives, setting the required values of the rotor speed of the electric motor rotor and the current in its power windings, according to the required amount of fuel supply to the combustion chamber.
RU2012134589/06A 2012-08-14 2012-08-14 Gas turbine engine fuel feed system RU2507407C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134589/06A RU2507407C1 (en) 2012-08-14 2012-08-14 Gas turbine engine fuel feed system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012134589/06A RU2507407C1 (en) 2012-08-14 2012-08-14 Gas turbine engine fuel feed system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2507407C1 true RU2507407C1 (en) 2014-02-20

Family

ID=50113339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012134589/06A RU2507407C1 (en) 2012-08-14 2012-08-14 Gas turbine engine fuel feed system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2507407C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619518C1 (en) * 2015-12-22 2017-05-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Gas turbine engine fuel feed system
EP3225793A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-04 Rolls-Royce plc A fuel and oil system
RU2648479C1 (en) * 2017-04-06 2018-03-26 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") Aircraft gas turbine engine automatic control system
EP3712405A1 (en) * 2019-03-20 2020-09-23 United Technologies Corporation Electric motor control for demand fuel pumping system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3946551A (en) * 1974-01-17 1976-03-30 United Technologies Corporation Pumping and metering system
FR2581129A1 (en) * 1985-04-29 1986-10-31 Teledyne Ind FUEL SUPPLY CONTROL SYSTEM
RU2160390C1 (en) * 1999-05-24 2000-12-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Reserved electric pump unit
RU2194181C1 (en) * 2001-06-25 2002-12-10 ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" Gas turbine engine fuel feed and control system
RU2228455C2 (en) * 2002-08-15 2004-05-10 ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" Gas-turbine engine fuel supply and control system
RU2308606C1 (en) * 2006-03-17 2007-10-20 ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" Fuel supply and control system of gas-turbine engine
EP1193379B1 (en) * 2000-09-27 2007-10-31 Goodrich Control Systems Limited Fuel feed control system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3946551A (en) * 1974-01-17 1976-03-30 United Technologies Corporation Pumping and metering system
FR2581129A1 (en) * 1985-04-29 1986-10-31 Teledyne Ind FUEL SUPPLY CONTROL SYSTEM
RU2160390C1 (en) * 1999-05-24 2000-12-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Reserved electric pump unit
EP1193379B1 (en) * 2000-09-27 2007-10-31 Goodrich Control Systems Limited Fuel feed control system
RU2194181C1 (en) * 2001-06-25 2002-12-10 ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" Gas turbine engine fuel feed and control system
RU2228455C2 (en) * 2002-08-15 2004-05-10 ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" Gas-turbine engine fuel supply and control system
RU2308606C1 (en) * 2006-03-17 2007-10-20 ОАО "Омское машиностроительное конструкторское бюро" Fuel supply and control system of gas-turbine engine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619518C1 (en) * 2015-12-22 2017-05-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Gas turbine engine fuel feed system
EP3225793A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-04 Rolls-Royce plc A fuel and oil system
US11300086B2 (en) 2016-03-30 2022-04-12 Rolls-Royce Plc Fuel and oil system
RU2648479C1 (en) * 2017-04-06 2018-03-26 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") Aircraft gas turbine engine automatic control system
EP3712405A1 (en) * 2019-03-20 2020-09-23 United Technologies Corporation Electric motor control for demand fuel pumping system
US11441485B2 (en) 2019-03-20 2022-09-13 Raytheon Technologies Corporation Electric motor control for demand fuel pumping system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8127548B2 (en) Hybrid electrical/mechanical turbine engine fuel supply system
US8286432B2 (en) Electric power generating turbine engine fuel supply system
EP2088302B1 (en) Direct metering fuel control with integral electrical metering pump and actuator servo pump
RU2507407C1 (en) Gas turbine engine fuel feed system
US7895819B2 (en) Assistance and emergency backup for the electrical drive of a fuel pump in a turbine engine
US7841164B2 (en) Direct metering fuel system with an integral redundant motor pump
US8739811B2 (en) Direct metering fuel system with constant servo flow
RU2674301C2 (en) Fluid flow contour with devices of variable geometry and without volumetric pump for turbomachine
US20100064657A1 (en) Actuator flow compensated direct metering fuel control system and method
WO2012125798A1 (en) Start control system using single hydraulic pump
JP5799642B2 (en) Fuel supply system for gas turbine engines
EP2341230A2 (en) Fuel metering system electrically servoed metering pump
RU2507406C1 (en) Fuel feed system for gas turbine engine with augmenter
US7560881B2 (en) Electric drive fuel control system and method
RU2308606C1 (en) Fuel supply and control system of gas-turbine engine
US10711704B2 (en) Fuel control system with shutoff feature
WO2015009931A1 (en) Parallel metering pressure regulation system for a thermal efficient metering system
WO2015033786A1 (en) Fuel supply system for gas turbine engine
US9850917B2 (en) Pump authority switching apparatus for a fluid distribution system
RU2619518C1 (en) Gas turbine engine fuel feed system
RU2432477C2 (en) Emergency control device of fuel supply to main combustion chamber of gas turbine engine
RU2636360C1 (en) System of fuel feed to combustion chamber of aircraft gas turbine engine
EP3120004B1 (en) Actuation assembly and method of operating an actuator
RU122705U1 (en) FUEL SUPPLY SYSTEM FOR GAS-TURBINE ENGINE
US11976599B1 (en) Pumps with backup capability

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140815

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160410

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170815

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190111

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200815