RU2602705C1 - Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя - Google Patents

Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя Download PDF

Info

Publication number
RU2602705C1
RU2602705C1 RU2015117506/06A RU2015117506A RU2602705C1 RU 2602705 C1 RU2602705 C1 RU 2602705C1 RU 2015117506/06 A RU2015117506/06 A RU 2015117506/06A RU 2015117506 A RU2015117506 A RU 2015117506A RU 2602705 C1 RU2602705 C1 RU 2602705C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coefficient
combustion chamber
gas turbine
value
turbine engine
Prior art date
Application number
RU2015117506/06A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Александрович Пахольченко
Сергей Александрович Маяцкий
Тарас Васильевич Грасько
Петр Сергеевич Тарасов
Тимерхан Мусагитович Хакимов
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны 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 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2015117506/06A priority Critical patent/RU2602705C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2602705C1 publication Critical patent/RU2602705C1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД), основанного на программном изменении коэффициента избытка воэдуха в первичной зоне горения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности управления рабочим процессом основной камеры сгорания за счет корректировки заданного значения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения, в зависимости от значения коэффициента полноты сгорания топлива. При этом измеряют индексы эмиссии монооксидов углерода (СО) и углеводородов (НС), вычисляют текущее значение коэффициента полноты сгорания топлива, сравнивают его с заданным значением коэффициента полноты сгорания топлива и корректируют коэффициент избытка воздуха в первичной зоне горения. 1ил.

Description

Изобретение относится к области автоматического регулирования газотурбинного двигателя (ГТД) и может быть использовано при разработке управляемых ГТД за счет изменения геометрии основной камеры сгорания.
Известен способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя, основанный на программном изменении коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения без учета анализа продуктов сгорания (индексов эмиссии монооксидов углерода СО и углеводородов НС), характеризующих полноту сгорания топлива. См., например (Постников A.M. Снижение оксидов азота в выхлопных газах газотурбинных установок. Издательство Самарского научного центра РАН, 2002 г., с. 205-206).
Недостатком данного способа управления основной камерой сгорания является низкая эффективность управления рабочим процессом основной камеры сгорания обусловленная тем, что обеспечение ее оптимальных характеристик осуществляется путем программного изменения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения αПЗГ без учета индексов эмиссии монооксидов углерода СО и углеводородов НС, характеризующих полноту сгорания топлива.
Согласно [Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД: Пер. с англ. - М.: Мир, 1986, с. 86] значение коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения близко 1, в своей работе [Мингазов Б.Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Конструкция, моделирование процессов и расчет. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2006, с. 211] рекомендует его оптимальное значение 1,2, а [Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник для студентов вузов / В.В. Кулагин. - М.: Машиностроение, 2003, с. 161] считает, что оптимальное значение должно быть 1,3, т.е. при этих значениях коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения будет достигнуто максимальное значение коэффициента полноты сгорания топлива.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности управления рабочим процессом основной камеры сгорания за счет корректировки заданного значения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения, в зависимости от значения коэффициента полноты сгорания топлива.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя измеряют индексы эмиссии монооксидов углерода СО и углеводородов НС, вычисляют текущий коэффициент полноты сгорания топлива, сравнивают с заданным значением коэффициента полноты сгорания топлива и корректируют коэффициент избытка воздуха в первичной зоне горения.
Сущность изобретения заключается в следующем. Известно [Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД: Пер. с англ. - М.: Мир, 1986, с. 190], что эффективность рабочего процесса основной камеры сгорания определяется коэффициентом полноты сгорания топлива, который зависит от уровня содержания индексов эмиссии монооксидов углерода СО и углеводородов НС. Эта зависимость приведена в книге Григорьев А.В., Митрофанов В.А., Рудаков О.А., Саливон Н.Д. Теория камеры сгорания / под ред. О.А. Рудакова. - СПб.: Наука, 2010, с. 135:
Figure 00000001
где ηГ - коэффициент полноты сгорания топлива, EIHC, EICO - индексы эмиссии НС и СО.
Поэтому согласно изобретению на выходе основной камеры сгорания измеряют индексы эмиссии монооксидов углерода СО и углеводородов НС и вычисляют текущее значение коэффициента полноты сгорания топлива, которое сравнивают с заданным, соответствующим высокой эффективности рабочего процесса ОКС. Заданное значение коэффициента полноты сгорания топлива находится в пределах от 0,98 до 0,995 см, например [Кулагин В.В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник для студентов вузов / В.В. Кулагин. - М.: Машиностроение, 2003, с. 161].
Если текущее значение коэффициента полноты сгорания топлива не соответствует заданному, то в программном блоке осуществляется корректировка заданного значения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения.
Этим достигается указанный в изобретении технический результат.
Измерение индексов эмиссии монооксидов углерода СО и углеводородов НС может быть выполнено датчиками, например с помощью газового хроматографа, см. [http://www.chromatec.ru, дата обращения 16.07.2014 г.], который измеряет их массовую концентрацию и по массовому расходу топлива выдает сигнал значения индексов эмиссии монооксидов углерода СО и углеводородов НС.
Вычислитель коэффициента полноты сгорания топлива предназначен для определения коэффициента полноты сгорания по формуле 1 и может быть реализован, например, в виде вычислителя на базе микроконтроллера, см. [Бродин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. - М.: ЭКОМ, 2002, с. 135].
Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого приведена на чертеже, где обозначено: основная камера сгорания 1, подвижные элементы 2, привод подвижных элементов 3, поляризованный переключатель 4, первая схема сравнения 5, измеритель текущего значения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения 6, программный блок заданного значения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения 7, на вход которого поступает сигнал от второй схемы сравнения 8, при этом первый ее вход соединен с выходом последовательно соединенного вычислителя коэффициента полноты сгорания топлива 9 с датчиками индексов эмиссии монооксидов углерода СО 10 и углеводородов НС 11, а на второй вход второй схемы сравнения подается заданное значение коэффициента полноты сгорания топлива.
Назначение первой и второй схем сравнения ясны из их названия и могут быть выполнены, например, в виде компараторов, см., например [Антипенский Р.В., Змий Б.В., Клочков Г.Л. Электроника и схемотехника. Воронеж: ВАИУ, 2009, с. 289].
Измеритель текущего значения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения 6 может быть выполнен по схеме, приведенной в [«Система управления камерой сгорания изменяемой геометрии газотурбинного двигателя летательного аппарата» Авторское свидетельство №1462901, F02C 9/26, опубл. 02.06.1987 г.].
Программный блок 7 заданного значения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения, в отличие от известного, дополнительно обеспечивает формирование скорректированного сигнала заданного значения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения на величину ±Δα в области режимов работы двигателя от запуска до «Максимального».
Способ управления основной камерой сгорания функционирует аналогично прототипу. В отличие от прототипа датчики индексов эмиссии монооксидов углерода СО 10 и углеводородов НС 11 выдают сигнал значения индексов эмиссии EIHC и EICO на вход вычислителя коэффициента полноты сгорания топлива 9, где осуществляется его расчет по формуле 1.
Если расчетное значение коэффициента полноты сгорания топлива не соответствует заданному, то вторая схема сравнения 8 выдает сигнал в программный блок 7, который на основании этого сигнала выдает скорректированный сигнал заданного значения коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения на фиксированную величину ±Δα, который в первой схеме сравнения сравнивается с текущим и поступает на вход поляризованного переключателя 4, который подает сигнал на привод 3, воздействуя на перемещение подвижных элементов 2 камеры сгорания 1, управляя при этом пропускной способностью первичной зоны горения.
Этим достигается указанный технический результат.

Claims (1)

  1. Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя, основанный на программном изменении коэффициента избытка воздуха в первичной зоне горения, отличающийся тем, что измеряют индексы эмиссии монооксидов углерода (СО) и углеводородов (НС), вычисляют текущее значение коэффициента полноты сгорания топлива, сравнивают его с заданным значением коэффициента полноты сгорания топлива и корректируют коэффициент избытка воздуха в первичной зоне горения.
RU2015117506/06A 2015-05-07 2015-05-07 Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя RU2602705C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117506/06A RU2602705C1 (ru) 2015-05-07 2015-05-07 Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117506/06A RU2602705C1 (ru) 2015-05-07 2015-05-07 Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2602705C1 true RU2602705C1 (ru) 2016-11-20

Family

ID=57760189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015117506/06A RU2602705C1 (ru) 2015-05-07 2015-05-07 Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2602705C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2581129A1 (fr) * 1985-04-29 1986-10-31 Teledyne Ind Systeme de commande d'alimentation en carburant
RU2007599C1 (ru) * 1989-10-23 1994-02-15 Колчин Николай Владимирович Способ управления газотурбинным двигателем
US6568166B2 (en) * 2000-12-22 2003-05-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Back-up control apparatus for turbo machine
RU2351787C2 (ru) * 2007-03-01 2009-04-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ управления газотурбинным двигателем
RU2379534C2 (ru) * 2008-01-28 2010-01-20 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ управления газотурбинным двигателем
RU2490492C1 (ru) * 2012-02-07 2013-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Способ управления газотурбинным двигателем и система для его осуществления

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2581129A1 (fr) * 1985-04-29 1986-10-31 Teledyne Ind Systeme de commande d'alimentation en carburant
RU2007599C1 (ru) * 1989-10-23 1994-02-15 Колчин Николай Владимирович Способ управления газотурбинным двигателем
US6568166B2 (en) * 2000-12-22 2003-05-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Back-up control apparatus for turbo machine
RU2351787C2 (ru) * 2007-03-01 2009-04-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ управления газотурбинным двигателем
RU2379534C2 (ru) * 2008-01-28 2010-01-20 Открытое акционерное общество "СТАР" Способ управления газотурбинным двигателем
RU2490492C1 (ru) * 2012-02-07 2013-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Способ управления газотурбинным двигателем и система для его осуществления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10006330B2 (en) System and method for emissions control in gas turbine systems
GB2520637A (en) Controller for controlling an internal combustion engine of a vehicle, in particular a commercial vehicle
JP2008303842A (ja) 内燃機関の排ガス浄化装置
JP2016200146A (ja) 選択的触媒還元における尿素注入制御システムおよび方法
MX2018003059A (es) Sistema y metodo para mejorar el funcionamiento de motores de combustion que emplean combustibles primarios y secundarios.
JP2016098694A (ja) 内燃機関の制御装置および制御方法
WO2013131836A3 (de) Verfahren zur emissionsoptimierung von verbrennungskraftmaschinen
RU2013116887A (ru) Способ для двигателя (варианты) и система двигателя
JP2013221418A (ja) 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
WO2009053814A3 (en) Air-fuel ratio control apparatus and air-fuel ratio control method for internal combustion engine
JP2018145927A (ja) 内燃機関の制御装置及び制御方法
JP6397367B2 (ja) 内燃機関およびその運転方法
RU2017112942A (ru) Способ работы двигателя в сборе
CN103119275A (zh) 内燃机的控制装置
RU2602705C1 (ru) Способ управления основной камерой сгорания газотурбинного двигателя
US20140367276A1 (en) Method and Apparatus for Operating a Linear Lambda Probe
RU2015120956A (ru) Способ управления двигательной системой, способ и система управления двигателем внутреннего сгорания
WO2016016701A3 (en) Control apparatus for internal combustion engine
RU2569466C1 (ru) Система управления камерой сгорания изменяемой геометрии газотурбинного двигателя летательного аппарата
JP2011226490A5 (ru)
RU2699323C2 (ru) Система подачи топлива в форсажную камеру сгорания
KR101607644B1 (ko) 질소산화물 농도를 이용한 차량 엔진의 출력 향상 제어 방법
RU2015147249A (ru) Способ и система управления двигетелем с системой рециркуляции отработавших газов и турбонагревателем
JP2019173738A (ja) 内燃機関の制御装置
KR20160004730A (ko) 차량 엔진의 출력 향상 제어 방법

Legal Events

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

Effective date: 20170508