RU2652267C2 - Method for control of gas-turbine engine with afterburner and system for implementation thereof - Google Patents
Method for control of gas-turbine engine with afterburner and system for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652267C2 RU2652267C2 RU2016102213A RU2016102213A RU2652267C2 RU 2652267 C2 RU2652267 C2 RU 2652267C2 RU 2016102213 A RU2016102213 A RU 2016102213A RU 2016102213 A RU2016102213 A RU 2016102213A RU 2652267 C2 RU2652267 C2 RU 2652267C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- input
- pressure
- output
- sections
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 39
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 14
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 13
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области авиационного двигателестроения и может быть использована в электронно-гидромеханических системах автоматического управления многорежимными газотурбинными двигателями (ГТД) с форсажной камерой сгорания (ФКС).The group of inventions relates to the field of aircraft engine manufacturing and can be used in electronic-hydromechanical systems for automatic control of multimode gas turbine engines (GTE) with afterburner combustion chamber (FCC).
Известен способ управления ГТД с ФКС, заключающийся в том, что по измеренным температуре воздуха на входе в двигатель, давлению воздуха за компрессором, положению рычага управления двигателем (РУД) и расходу топлива в основную камеру (ОКС) сгорания управляют расходом топлива в ФКС, причем дополнительно на установившихся форсажных режимах измеряют давление и температуру газов в ФКС, подают возрастающее по частоте пульсирующее воздействие на расход воздуха через двигатель с помощью направляющих аппаратов компрессора (НАК) и створок реактивного сопла (PC) двигателя, в момент увеличения полноты сгорания форсажного топлива, определяемый по скачкообразному росту давления и температуры газов в ФКС, фиксируют частоту пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель и уменьшают расход форсажного топлива до тех пор, пока температура газов в ФКС не снизится до исходной.There is a known method of controlling a gas turbine engine with an FCS, namely, according to the measured air temperature at the engine inlet, the air pressure behind the compressor, the position of the engine control lever (ORE) and the fuel consumption in the main combustion chamber (ACS), the fuel consumption in the FCS is controlled, moreover in addition, in steady-state afterburner modes, the pressure and temperature of the gases in the FCC are measured, and a pulsating effect on the air flow through the engine increases in frequency with the help of compressor guide vanes and reactive flaps the main nozzle (PC) of the engine, at the moment of increasing the completeness of combustion of the afterburner fuel, determined by the spasmodic increase in pressure and temperature of gases in the FCC, the frequency of the pulsating effect on the air flow through the engine is fixed and the consumption of afterburner fuel is reduced until the gas temperature in the FCC will drop to the original.
Система для реализации способа содержит последовательно соединенные блок датчиков, задатчик режимов работы двигателя, первый сумматор, первый формирователь управляющего воздействия на привод НАК, последовательно соединенные второй сумматор, второй формирователь управляющего воздействия на привод PC, при этом сумматор подключен к задатчику и формирователю пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель с помощью НАК, второй вход сумматора подключен к второму формирователю пульсирующего воздействия на расход воздуха через двигатель с помощью PC, управляемые входы формирователей подключены через анализатор к блоку датчиков, а к выходу задатчика подключен формирователь управляющего воздействия на дозатор форсажного топлива. (RU 2386837 C2, F02C 9/00, 20.04.2010) [1].The system for implementing the method comprises a series-connected sensor block, an engine operating mode adjuster, a first adder, a first driver of a control action on the NAC drive, a second adder, a second driver of a control action on a PC drive connected in series, the adder being connected to a master and a pulsating driver air flow through the engine using NAC, the second input of the adder is connected to the second driver of the pulsating effect on the air flow through h engine using a PC, the controlled inputs of the formers are connected through the analyzer to the sensor block, and the driver of the control action on the afterburner fuel dispenser is connected to the output of the setter. (RU 2386837 C2, F02C 9/00, 04/20/2010) [1].
В результате анализа известных способа и системы необходимо отметить, что после розжига форсажной камеры на установившихся режимах достигается минимальный удельный расход топлива. Однако не решается задача создания оптимальных условий для розжига форсажной камеры сгорания в установившихся и переходных режимах работы двигателя, что ограничивает диапазон режимов работы двигателя, в котором обеспечивается надежный розжиг камеры сгорания.As a result of the analysis of the known method and system, it should be noted that after igniting the afterburner at steady state, the minimum specific fuel consumption is achieved. However, the problem of creating optimal conditions for igniting the afterburner of the combustion chamber in steady-state and transient modes of operation of the engine is not solved, which limits the range of operating modes of the engine in which reliable ignition of the combustion chamber is ensured.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ управления ГТД с ФКС, заключающийся в том, что в процессе работы двигателя посредством датчиков измеряют параметры работы двигателя, сравнивают их с заданными и по величине рассогласования управляют положением распределительного золотника, управляющего гидроцилиндрами, регулирующими положение створок критического сечения PC двигателя, при запуске двигателя распределительный золотник перемещают в нейтральное положение, на дроссельных режимах работы двигателя определяют приведенную частоту вращения ротора турбокомпрессора и положение гидроцилиндра PC и по результатам сравнения данных сигналов получают управляющий сигнал, в соответствии с которым регулируют положение распределительного золотника для поддержания заданной площади PC, на максимальных бесфорсажных и форсажных режимах, по измеренным значениям давления в двух заданных сечениях двигателя формируют текущее значение отношения давлений в этих сечениях, которое сравнивают с заданным значением, и по величине ошибки, полученной в результате сравнения, формируют заданное значение положения распределительного золотника, а при останове двигателя распределительный золотник перемещают в положение для полного раскрытия PC.The closest to the invention in terms of technical nature and the technical result achieved is a control method for a gas turbine engine with a PCS, which consists in the fact that during operation of the engine, the engine operation parameters are measured by sensors, compared with predetermined ones and the position of the distribution valve controlling the hydraulic cylinders is controlled by the mismatch regulating the position of the flaps of the critical section of the PC engine, when starting the engine, the distribution spool is moved to the neutral position, spindle engine operating modes determine the reduced rotor speed of the turbocompressor and the position of the hydraulic cylinder PC and according to the results of comparing these signals, a control signal is obtained, according to which the position of the distribution valve is maintained to maintain the given area of the PC, at maximum afterburner and afterburner modes, according to the measured pressure values in two predetermined sections of the engine form the current value of the pressure ratio in these sections, which is compared with a predetermined value, and by the magnitude of the error obtained as a result of the comparison, a predetermined value of the position of the distribution valve is formed, and when the engine is stopped, the distribution valve is moved to the position for full disclosure of the PC.
Система для реализации способа содержит задатчик, элемент сравнения, регулятор положения гидроцилиндров PC, последовательно соединенные электрогидравлический преобразователь и распределительный золотник управления гидроцилиндрами PC с датчиком положения гидроцилиндра PC и датчиками двигательных параметров: частоты вращения ротора турбокомпрессора, температуры воздуха на входе в двигатель, давлений в двух сечениях двигателя и датчиком положения РУД. Система также содержит датчик положения распределительного золотника PC, второй и третий задатчик, второй и третий элементы сравнения, усилитель, логический блок, переключатель, делитель, регулятор отношения давлений в двух сечениях двигателя, блок вычисления приведенной частоты вращения ротора турбокомпрессора, первый и второй входы которого связаны с датчиками температуры воздуха на входе в двигатель и частоты вращения ротора турбокомпрессора соответственно, а выход связан с первым задатчиком, выход которого связан с первым входом первого элемента сравнения, второй вход которого связан с датчиком положения гидроцилиндра PC, а выход с регулятором положения гидроцилиндров PC, вход второго задатчика связан с датчиком температуры воздуха на входе в двигатель, а выход связан с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого связан с выходом делителя, а выход связан со входом регулятора отношения давлений в двух сечениях двигателя, со входом третьего задатчика связан второй выход логического блока, при этом выходы третьего задатчика, регулятора положения гидроцилиндров PC, регулятора отношений давлений в двух сечениях двигателя и первый выход логического блока связаны со входами переключателя, выход которого связан с первым входом третьего элемента сравнения, второй вход которого соединен с датчиком положения распределительного золотника, а выход - через усилитель с последовательно соединенными электрогидроусилителем и распределительным золотником, управляющим положением гидроцилиндров PC, при этом входы логического блока соединены с датчиками положения рычага управления двигателем и частоты вращения ротора турбокомпрессора, а входы делителя - с датчиками давления в двух заданных сечениях двигателя. (RU 2466287 C1, F02C 9/28, 10.11.2012) [2].The system for implementing the method comprises a controller, a comparison element, a position controller for the hydraulic cylinders PC, a serially connected electro-hydraulic converter and a distribution valve for controlling the hydraulic cylinders PC with a position sensor for the hydraulic cylinder PC and sensors for motor parameters: rotational speed of the turbocharger rotor, air temperature at the engine inlet, two pressures sections of the engine and the throttle position sensor. The system also contains a PC position valve, a second and third control unit, second and third comparison elements, an amplifier, a logic unit, a switch, a divider, a pressure ratio regulator in two engine sections, a unit for calculating the reduced rotor speed of a turbocompressor, the first and second inputs of which connected with sensors of the air temperature at the engine inlet and the rotor speed of the turbocompressor, respectively, and the output is connected to the first master, the output of which is connected to the first input the first comparison element, the second input of which is connected to the position sensor of the hydraulic cylinder PC, and the output with the position controller of the hydraulic cylinders PC, the input of the second setter is connected to the air temperature sensor at the engine inlet, and the output is connected to the first input of the second comparison element, the second input of which is connected with the output of the divider, and the output is connected to the input of the pressure ratio regulator in two sections of the engine, the second output of the logic unit is connected to the input of the third master, while the outputs of the third master, the position controller the cylinders PC, the pressure ratio regulator in two sections of the engine and the first output of the logic unit are connected to the inputs of the switch, the output of which is connected to the first input of the third comparison element, the second input of which is connected to the position sensor of the spool valve, and the output is connected through an amplifier with an electric hydraulic amplifier connected in series a distribution valve controlling the position of the hydraulic cylinders PC, while the inputs of the logic unit are connected to the position sensors of the engine control lever and pilots at rotation of the rotor of the turbocharger, and the divider inputs - with pressure sensors in two predetermined sections of the engine. (RU 2466287 C1, F02C 9/28, 10.11.2012) [2].
В результате анализа данных способа и системы необходимо отметить, что при работе ГТД на установившихся и переходных режимах используется единый закон управления, что приводит к раскрытию реактивного сопла во время приемистости и делает затрудненным или невозможным розжиг форсажной камеры двигателя во время приемистости до тех пор, пока частота вращения газогенератора не достигнет близкого к максимальному значения.As a result of the analysis of the data of the method and system, it is necessary to note that when the gas turbine engine operates in steady and transient modes, a single control law is used, which leads to the opening of the jet nozzle during pick-up and makes it difficult or impossible to ignite the afterburner of the engine during pick-up until the gas generator rotation speed will not reach close to the maximum value.
Задача изобретения заключается в выборе законов управления контуром реактивного сопла для оптимального согласования режимов работы газогенератора и форсажной камеры сгорания. На переходных режимах работы критерием выбора программ управления может служить обеспечение условий запуска форсажной камеры сгорания, на установившихся - обеспечение заданной линии рабочих режимов компрессоров.The objective of the invention is to select the laws of controlling the contour of the jet nozzle for optimal coordination of the operating modes of the gas generator and afterburner. In transient modes of operation, the criterion for choosing control programs can be the provision of conditions for launching the afterburner of the combustion chamber, and for established ones, the provision of a given line of operating modes of compressors.
Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение качества управления ГТД с ФКС за счет обеспечения оптимальных условий для розжига форсажной камеры за счет расширения области устойчивого розжига ФКС посредством реализации оптимальных программ управления отношением давлений в заданных сечениях двигателя на переходных и установившихся режимах работы, а также за счет более точного ограничения максимально допустимой температуры газов перед сопловыми аппаратами турбины, а также за счет повышения полноты сгорания топлива.The technical result of the claimed group of inventions is to improve the quality of GTE control with FCC by providing optimal conditions for igniting the afterburner by expanding the area of stable ignition of the FCC by implementing optimal control programs for the ratio of pressures in predetermined engine sections in transient and steady-state operating modes, as well as due to more precise restrictions on the maximum permissible temperature of gases in front of the nozzle devices of the turbine, as well as by increasing the completeness of burned Iya fuel.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания, заключающемся в том, что по измеренным значениям давления в двух заданных сечениях двигателя формируют текущее значение отношения давлений в этих сечениях, которое сравнивают с заданным значением, и по величине ошибки, полученной в результате сравнения, формируют заданное значение положения распределительного золотника, управляющего гидроцилиндрами, регулирующими положение створок критического сечения реактивного сопла двигателя, новым является то, что на переходных режимах работы ГТД заданное значение отношения давлений в заданных сечениях двигателя формируют в зависимости от приведенной частоты вращения ротора компрессора низкого давления и корректируют в зависимости от ускорения ротора компрессора высокого давления, а на установившихся режимах работы ГТД заданное значение отношения давлений в заданных сечениях двигателя формируют в зависимости от температуры воздуха на входе в двигатель.The specified technical result is ensured by the fact that in the method of controlling a gas turbine engine with an afterburner, which consists in the fact that the measured values of the pressure in two given sections of the engine form the current value of the pressure ratio in these sections, which is compared with the set value, and the error , obtained as a result of comparison, form a predetermined value of the position of the distribution valve, controlling the hydraulic cylinders that regulate the position of the valves of the critical section I of the jet nozzle of the engine, the new thing is that in transient modes of operation of the gas turbine engine the set value of the pressure ratio in the given engine sections is formed depending on the reduced rotational speed of the rotor of the low pressure compressor and adjusted depending on the acceleration of the rotor of the high pressure compressor, and at steady-state operating modes GTE set value of the pressure ratio in the given sections of the engine is formed depending on the temperature of the air entering the engine.
В системе управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания, включающая первый, второй, третий задатчики, первый, второй и третий суммирующие усилители, регулятор отношения давлений в заданных сечениях двигателя, переключатель, с первым входом которого связан первый задатчик, а со вторым его входом выход первого суммирующего усилителя, с первым входом которого связан выход второго задатчика, выход второго суммирующего усилителя связан с регулятором, выход которого подключен к первому входу третьего суммирующего усилителя, связанного с электрогидроусилителем, управляющим распределительным золотником, управляющим положением гидроцилиндров реактивного сопла, причем положение золотника отслеживается датчиком, связанным со вторым входом третьего суммирующего усилителя, при этом система содержит делитель, блок формирования приведенной частоты вращения ротора низкого давления, датчик положения рычага управления двигателем, а также датчики давления в двух заданных сечениях двигателя, датчик температуры воздуха на входе в двигатель, причем выходы датчиков давления соединены с входами делителя, выход которого связан со вторым входом второго суммирующего усилителя, новым является то, что система снабжена датчиками частот вращения роторов низкого и высокого давления, пороговым устройством, элементом сравнения, выход которого подключен к пороговому устройству, управляющему переключателем, а также блоком дифференцирования, датчик температуры воздуха на входе в двигатель связан с первым задатчиком и первым входом блока формирования приведенной частоты вращения ротора низкого давления, со вторым входом которого связан датчик частоты вращения ротора низкого давления, выход блока формирования приведенной частоты вращения ротора низкого давления связан с входом второго задатчика, в качестве первого задатчика используют задатчик формирования первого заданного значения отношения давлений в заданных сечениях двигателя, в качестве второго - задатчик формирования второго заданного значения отношения давлений в заданных сечениях двигателя, в качестве третьего - задатчик формирования заданной частоты вращения ротора высокого давления, первый вход третьего задатчика подключен к датчику температуры воздуха на входе в двигатель, второй вход - к датчику положения рычага управления двигателем, выход третьего задатчика подключен к первому входу элемента сравнения, ко второму входу которого подключен датчик частоты вращения ротора высокого давления, вход блока дифференцирования связан с датчиком частоты вращения ротора высокого давления, а выход - со вторым входом первого суммирующего усилителя, выход переключателя связан с первым входом второго суммирующего усилителя.In a control system for a gas turbine engine with an afterburner, including the first, second, third setpoints, the first, second and third summing amplifiers, a pressure ratio regulator in the given engine sections, a switch with the first input connected to the first setter and the output to the second input the first summing amplifier, with the first input of which the output of the second master is connected, the output of the second summing amplifier is connected to the controller, the output of which is connected to the first input of the third summing amplifier I, associated with the electric power steering the distribution valve, controlling the position of the hydraulic cylinders of the jet nozzle, the position of the valve being monitored by a sensor connected to the second input of the third summing amplifier, the system includes a divider, a unit for generating the reduced frequency of rotation of the low pressure rotor, a position sensor for the engine control lever as well as pressure sensors in two predetermined engine sections, an air temperature sensor at the engine inlet, and the sensor outputs The pressure is connected to the inputs of the divider, the output of which is connected to the second input of the second summing amplifier, it is new that the system is equipped with rotational speed sensors of low and high pressure rotors, a threshold device, a comparison element, the output of which is connected to a threshold device controlling the switch, and also a differentiation unit, the air temperature sensor at the engine inlet is connected to the first setter and the first input of the unit for generating the reduced frequency of rotation of the low pressure rotor, with the second input of which is connected to the low-speed rotor speed sensor, the output of the unit for generating the reduced frequency of the low-pressure rotor is connected to the input of the second setter, the setter of the first setpoint value of the pressure ratio in the given engine sections is used as the first setter, and the setter of the second the set value of the pressure ratio in the given sections of the engine, as the third - the dial of the formation of the given rotor speed is high about pressure, the first input of the third setter is connected to the air temperature sensor at the engine inlet, the second input is connected to the sensor of the position of the engine control lever, the output of the third setter is connected to the first input of the comparison element, the second input of which is connected to the high-speed rotor speed sensor, input the differentiation unit is connected to the high-speed rotor speed sensor, and the output is connected to the second input of the first summing amplifier, the output of the switch is connected to the first input of the second summing amplifier silitel.
Сущность заявленной группы изобретений поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема системы управления ГТД с ФКС.The essence of the claimed group of inventions is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a diagram of a control system for a gas turbine engine with a FCC.
Система содержит первый и второй задатчики, первый из которых - задатчик 1 - задатчик формирования первого заданного значения отношения давлений в заданных сечениях двигателя, а второй - задатчик 2 формирования второго заданного значения отношения давлений в заданных сечения двигателя. Выход второго задатчика подключен к первому входу первого суммирующего усилителя 3. Выход первого задатчика 1 подключен к первому входу переключателя 4, а выход первого суммирующего усилителя 3 - к его второму входу.The system contains the first and second adjusters, the first of which is the
Переключатель 4 выходом подключен к первому входу второго суммирующего усилителя 5, выход которого связан с входом регулятора 6 отношения давлений в заданных сечениях двигателя, который подключен к первому входу третьего суммирующего усилителя 7, через электрогидроусилитель 8, связанный с распределительным золотником 9, управляющий положением гидроцилиндров 10 PC ГТД 11.
Положение распределительного золотника 9 отслеживается датчиком 12 положения, который подключен ко второму входу третьего суммирующего усилителя 7.The position of the distribution valve 9 is monitored by a
Система также содержит третий задатчик 13 формирования заданной частоты вращения ротора высокого давления (ВД), выход которого связан с первым входом элемента сравнения 14, выход которого подключен к пороговому устройству 15, управляющему переключателем 4.The system also contains a
Система оснащена блоком 16 формирования приведенной частоты вращения ротора низкого давления (НД), который подключен к входу второго задатчика 2.The system is equipped with a
Значения параметров в процессе работы ГТД отслеживаются датчиками, условно представленными на графических материалах в виде блока 17.The values of the parameters during the operation of the gas turbine engine are monitored by sensors conditionally presented on graphic materials in the form of a
Для управления в системе используются показания следующих датчиков: давления в двух заданных сечениях ГТД, например, за компрессором - (Рк) и за турбиной - (Рт); частот вращения роторов НД и ВД - (n1 и n2 соответственно); температуры воздуха на входе в ГТД - (Твх), положения РУД. РУД обозначен позицией 18.For control in the system, the readings of the following sensors are used: pressure in two given sections of the gas turbine engine, for example, behind the compressor - (Pk) and behind the turbine - (Pt); rotational speeds of the rotors ND and VD - (n1 and n2, respectively); air temperature at the entrance to the gas turbine engine - (TVh), the position of the ore. ORE is indicated at 18.
Выходы датчиков (Рк) и (Рт) соединены с входами делителя 19, выход которого связан со вторым входом второго суммирующего усилителя 5.The outputs of the sensors (Pk) and (PT) are connected to the inputs of the
Выход датчика (Твх) связан с входом первого задатчика 1 и первым входом третьего задатчика 13, со вторым входом которого связан датчик положения РУД 18. Выход датчика (Твх) также связан с первым входом блока 16, со вторым входом которого связан датчик частоты вращения ротора НД (n1).The output of the sensor (TBX) is connected to the input of the
Выход датчика частоты вращения ротора ВД (n2) подключен ко второму входу элемента сравнения 14 и блоку 20 дифференцирования, выход которого подключен ко второму входу первого суммирующего усилителя 3.The output of the rotor speed sensor VD (n2) is connected to the second input of the
Заданные сечения двигателя выбираются исходя из решения задачи управления: обеспечение заданного режима работы компрессоров двигателя при изменении расхода топлива в форсажную камеру сгорания. Задача может решаться путем регулирования степени расширения газов на турбине, в этом случае первый датчик давления измеряет давление за компрессором, второй - за турбиной. Возможно решение задачи путем поддержания степени сжатия компрессора, в этом случае один датчик изменяет давление на входе в двигатель, второй - за компрессором.The specified engine cross-sections are selected based on the solution of the control problem: providing a given mode of operation of the engine compressors when changing the fuel consumption in the afterburner. The problem can be solved by controlling the degree of expansion of gases on the turbine, in this case, the first pressure sensor measures the pressure behind the compressor, the second - behind the turbine. It is possible to solve the problem by maintaining the compression ratio of the compressor, in this case, one sensor changes the pressure at the engine inlet, the second - behind the compressor.
В данном изобретении будет рассмотрено устройство, решающую задачу путем регулирования степени расширения газов на турбине.In this invention will be considered a device that solves the problem by regulating the degree of expansion of gases on the turbine.
Заявленная система может быть скомпонована из известных блоков и элементов.The claimed system can be composed of known blocks and elements.
Суммирующие усилители (3, 5, 7), элемент сравнения (14), делитель (19), пороговое устройство (15) и блок дифференцирования (20) являются стандартными.Summing amplifiers (3, 5, 7), a comparison element (14), a divider (19), a threshold device (15) and a differentiation unit (20) are standard.
Пороговое устройство (15) выбрано таким образом, что при входном сигнале, большем и равным порогу срабатывания, устройство 15 формирует на своем выходе сигнал логической единицы, а при сигнале меньше порога - логического нуля.The threshold device (15) is selected in such a way that when the input signal is greater than and equal to the threshold, the
Переключатель (4) может быть выполнен на базе стандартных элементов, например в виде двух параллельно соединенных управляемых ключей, одного нормально закрытого, другого нормально открытого. При поступлении сигнала логического нуля на управляющий вход переключатель подключает к своему выходу свой первый вход, при поступлении сигнала логической единицы - второй вход.The switch (4) can be made on the basis of standard elements, for example, in the form of two managed keys connected in parallel, one normally closed, the other normally open. When a logical zero signal is received at the control input, the switch connects its first input to its output, and when a logical unit signal is received, the second input.
В качестве первого 1, второго 2 и третьего 13 задатчиков, а также блока 16 формирования приведенной частоты вращения могут быть использованы известные матричные устройства реализации произвольных функциональных зависимостей.Known matrix devices for implementing arbitrary functional dependencies can be used as the first 1, second 2, and third 13 adjusters, as well as a
В качестве регулятора 6 может быть использован пропорциональный регулятор.As
В качестве датчиков блока 17, а также датчика 12 положения распределительного золотника могут быть использованы стандартные датчики контроля параметров работы ГТД, например индуктивные датчики частоты вращения, термоэлектрические и терморезистивные датчики температуры, резистивные или емкостные датчики давлений, стандартные линейные дифференциальные трансформаторы для измерения линейных или угловых перемещений.As sensors of the
Заявленный способ посредством раскрытой выше системы осуществляется следующим образом.The claimed method through the above system is as follows.
Рассмотрим работу системы на установившихся и переходных форсажных режимах работы ГТД.Consider the operation of the system in steady and transient afterburner modes of operation of the gas turbine engine.
В процессе работы системы задатчик 1 формирования первого заданного значения отношения давлений в заданных сечениях двигателя по показаниям датчика температуры воздуха на входе в ГТД (Твх), по известной зависимости формирует первое заданное значение отношения давлений в заданных сечениях двигателя, например, степени расширения газа на турбине НД (ТНД): πТзад1=f(Твх).In the process of the system operation, the
Блок 16 формирования приведенной частоты вращения ротора компрессора (НД) ГТД по показаниям датчика температуры воздуха на входе в двигатель (Твх) и частоты вращения ротора компрессора НД (n1) формирует приведенную частоту вращения ротора НД по зависимости
Задатчик 2 формирования второго заданного значения отношения давлений в заданных сечениях двигателя по показаниям блока 16 формирования приведенной частоты вращения формирует по известной зависимости второе заданное отношение давлений в заданных сечениях двигателя, например, степени расширения газа на ТНД: πTзад2=f(n1пр).The
Блок 20 по показаниям датчика n2 частоты вращения ротора ВД вычисляет ускорение ротора ВД. На первом суммирующем усилителе 3 второе заданное значение степени расширения газа на ТНД суммируется с отмасштабированным значением ускорения ротора компрессора ВД.
Первое заданное значение степени расширения газа на ТНД и второе заданное значение степени расширения газа на ТНД, скорректированное с учетом ускорения ротора ВД, поступают на первый и второй входы переключателя 4 соответственно.The first set value of the degree of expansion of gas at the high pressure pump and the second set value of the degree of expansion of gas at the high pressure pump, adjusted for the acceleration of the rotor VD, are supplied to the first and second inputs of
Переключатель 4 в зависимости от состояния порогового устройства 15 подключает к первому входу второго суммирующего усилителя 5 или сигнал, сформированный первым задатчиком 1, или сигнал, сформированный цепью задатчик 2 - суммирующий усилитель 3.The
Делитель 19 по показаниям датчиков давлений в заданных сечениях ГТД, например, за компрессором ВД (Рк) и за ТНД (Рт), формирует текущее отношение давлений, например степень расширения газа на ТНД.The
Второй суммирующий усилитель 5 формирует рассогласование заданного и текущего значения степени расширения газа за ТНД, которое поступает в регулятор 6 отношения давлений в заданных сечениях двигателя. Регулятор 6 формирует заданное значение положения распределительного золотника и посредством третьего суммирующего усилителя 7, ЭГУ 8 и датчика 12 положения распределительного золотника позиционирует распределительный золотник 9 в заданное положение. Смещение распределительного золотника 9 приводит к перемещению штока гидроцилиндра 10 PC и изменению площади PC, а, следовательно, и давления за ТНД.The
Параллельно третий задатчик 13 формирования заданной частоты вращения ротора компрессора ВД по показаниям датчиков температуры воздуха на входе в двигатель (Твх) и положения РУД 18 формирует заданную частоту вращения ротора компрессора ВД, согласно которой регуляторы основного контура (не показаны) управляют расходом топлива в ОКС ГТД. Сформированное значение заданной частоты вращения ротора компрессора ВД поступает на элемент сравнения 14, который, сравнивая ее с текущей частотой вращения ротора компрессора ВД, полученной от датчика частоты вращения ротора компрессора ВД, формирует сигнал рассогласования заданной и текущей частоты вращения ротора компрессора ВД.In parallel, the third adjuster 13 for generating a predetermined rotational speed of the VD compressor rotor according to the readings of the air temperature sensors at the engine inlet (TWx) and the position of the ORE 18 generates a predetermined rotational speed of the VD compressor rotor, according to which the regulators of the main circuit (not shown) control the fuel consumption in the gas turbine engine . The generated value of the preset rotational speed of the rotor of the VD compressor is supplied to the
Сигнал рассогласования заданной и текущей частоты вращения ротора компрессора ВД поступает на пороговое устройство 15, управляющее переключателем 4. Порог срабатывания порогового устройства может выбираться из требований к регуляторам основного контура, например, на 100% выше допустимого отклонения частоты вращения ротора компрессора ВД от заданного значения на установившемся режиме работы.The mismatch signal of the set and current rotor speed of the VD compressor rotor is supplied to the
На установившемся режиме работы ГТД заданная частота вращения ротора компрессора ВД совпадает с текущей и, согласно настройке порогового устройства 15 и переключателя 4 к первому входу второго суммирующего элемента 5 подключается выход первого задатчика 1. На переходном режиме работы ГТД заданная частота вращения существенно отличается от текущей и к первому входу второго суммирующего усилителя 5 подключается цепь: второй задатчик 2 - первый суммирующий усилитель 3. При выходе ГТД на установившийся режим, рассогласование заданной и текущей частоты вращения уменьшается и по достижении порога настройки порогового устройства 15 происходит обратное переключение переключателя 4 в исходное состояние.In the steady-state operation mode of the gas turbine engine, the preset rotational speed of the rotor of the VD compressor coincides with the current one and, according to the setting of the
Таким образом, на уставившемся режиме работы ГТД управление площадью PC происходит по закону, заложенному в первый задатчик, а на переходном режиме - по закону второго задатчика.Thus, in the authorized mode of operation of the gas turbine engine, the PC area is controlled according to the law laid down in the first master, and in transition mode - according to the law of the second master.
Дополнительно следует отметить, что на переходных режимах работы ГТД избытки топлива существенно влияют на степень расширения газов на ТНД. Избытки топлива определяют ускорение ротора компрессора ВД, поэтому необходимо использовать сигнал ускорения ротора компрессора ВД для учета влияния избытков. Для коррекции введена цепь дифференцирующее устройство 20 - первый суммирующий усилитель 3.In addition, it should be noted that during transient operation of a gas turbine engine, excess fuel significantly affects the degree of expansion of gases on a high pressure fuel pump. Excess fuel determines the acceleration of the rotor of the HP compressor; therefore, it is necessary to use the acceleration signal of the rotor of the HP compressor to account for the effect of the excess. For correction, a differentiating
Группа изобретений позволяет выбрать оптимальные законы управления площадью PC раздельно для переходных и установившихся режимов работы ГТД, что приводит к повышению качества управления ГТД на всех форсажных режимах работы, в частности повышается полнота сгорания топлива в ФКС, оптимизируются условия розжига ФКС.The group of inventions allows you to select the optimal laws for controlling the PC area separately for transient and steady-state GTE operating modes, which leads to an increase in the quality of GTE control in all afterburner operating modes, in particular, the completeness of fuel combustion in the FCC increases, and the conditions for igniting the FCC are optimized.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102213A RU2652267C2 (en) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Method for control of gas-turbine engine with afterburner and system for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102213A RU2652267C2 (en) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Method for control of gas-turbine engine with afterburner and system for implementation thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016102213A RU2016102213A (en) | 2017-07-28 |
RU2652267C2 true RU2652267C2 (en) | 2018-04-25 |
Family
ID=59632141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016102213A RU2652267C2 (en) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Method for control of gas-turbine engine with afterburner and system for implementation thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2652267C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781460C1 (en) * | 2022-02-17 | 2022-10-12 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Method for controlling a gas turbine engine with an afterburner |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4296601A (en) * | 1979-08-23 | 1981-10-27 | Otis Elevator Company | Electronic fuel control system |
GB2176538A (en) * | 1985-04-29 | 1986-12-31 | Teledyne Ind | Fuel control system |
RU2386837C2 (en) * | 2008-04-29 | 2010-04-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method to control gas turbine engine with afterburner combustion chamber |
RU2466287C1 (en) * | 2011-05-19 | 2012-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Control method of gas-turbine engine with afterburner, and system used for its implementation |
RU151397U1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП | GAS-TURBINE ENGINE CONTROL SYSTEM WITH FORCING COMBUSTION CHAMBER |
RU2555784C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Control over gas turbine engine with afterburner combustion chamber |
-
2016
- 2016-01-25 RU RU2016102213A patent/RU2652267C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4296601A (en) * | 1979-08-23 | 1981-10-27 | Otis Elevator Company | Electronic fuel control system |
GB2176538A (en) * | 1985-04-29 | 1986-12-31 | Teledyne Ind | Fuel control system |
RU2386837C2 (en) * | 2008-04-29 | 2010-04-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method to control gas turbine engine with afterburner combustion chamber |
RU2466287C1 (en) * | 2011-05-19 | 2012-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Control method of gas-turbine engine with afterburner, and system used for its implementation |
RU151397U1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП | GAS-TURBINE ENGINE CONTROL SYSTEM WITH FORCING COMBUSTION CHAMBER |
RU2555784C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Control over gas turbine engine with afterburner combustion chamber |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781460C1 (en) * | 2022-02-17 | 2022-10-12 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Method for controlling a gas turbine engine with an afterburner |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016102213A (en) | 2017-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106321252B (en) | The starting process fuel oil control method and system of a kind of aero-engine | |
EP3626627B1 (en) | Model-based control system and method for a turboprop engine | |
US9567906B2 (en) | Systems and methods for controlling aircraft main engine speeds by adjusting compressed air flow from an APU | |
RU2466287C1 (en) | Control method of gas-turbine engine with afterburner, and system used for its implementation | |
RU2337250C2 (en) | Method of controlling gas turbine engine in acceleration and throttling dynamic conditions | |
JP2012518116A (en) | Method and system for controlling a gas turbine, and a gas turbine including such a system | |
RU2630068C2 (en) | Way and adjustment element of the target value of the parameter that affect on gas-turbine engine draft | |
US9695752B2 (en) | Engine-induced aircraft cabin resonance reduction system and method | |
RU2631974C2 (en) | Gas-turbine engine with augmented combustion chamber operation mode and its actualization system | |
RU2652267C2 (en) | Method for control of gas-turbine engine with afterburner and system for implementation thereof | |
RU2634997C2 (en) | Gas-turbine engine with afterburner operation mode and its actualization system | |
RU2446300C1 (en) | Method of controlling low-pressure rotor rpm in bypass gas turbine engine | |
EP3812566A1 (en) | Active stability control of compression systems utilizing electric machines | |
RU2308605C2 (en) | Gas-turbine engine control method | |
RU2705500C1 (en) | Control method of gas turbine engine with afterburner combustion chamber | |
RU102687U1 (en) | LOW PRESSURE ROTOR OF THE LOW PRESSURE ROTOR OF THE TWO-CIRCUIT GAS-TURBINE ENGINE | |
RU101736U1 (en) | CRITICAL AREA CONTROL SYSTEM FOR A TWO-CURRENT GAS-TURBINE ENGINE REACTIVE NOZZLE | |
RU2653262C2 (en) | Method of management of a gas turbine engine and system for its implementation | |
RU2443890C1 (en) | Method of controlling critical section area of two-stage gas turbine engine jet nozzle | |
RU2459099C1 (en) | Jet turbine engine | |
CN106103951B (en) | Method and apparatus for controlling the air-fuel ratio in internal combustion engine | |
RU2665011C2 (en) | Method and system for controlling operating temperature of vehicle boost pressure device and vehicle comprising temperature control system | |
CN115030823B (en) | Turbofan engine acceleration control method and acceleration controller | |
EP3835564A1 (en) | Systems and methods for operating an engine having variable geometry mechanisms | |
RU2706518C1 (en) | Control method of gas turbine engine with afterburner combustion chamber |