RU2658709C2 - Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя - Google Patents
Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658709C2 RU2658709C2 RU2016144867A RU2016144867A RU2658709C2 RU 2658709 C2 RU2658709 C2 RU 2658709C2 RU 2016144867 A RU2016144867 A RU 2016144867A RU 2016144867 A RU2016144867 A RU 2016144867A RU 2658709 C2 RU2658709 C2 RU 2658709C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- abv
- positions
- speed
- gas turbine
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
-
- 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)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических и гидромеханических системах автоматического управления (САУ) ГТД. Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) содержит датчики частоты вращения турбокомпрессора (ТК) двигателя на входе в двигатель, счетно-решающее устройство для формирования величины приведенной частоты вращения ТК и вычисления по заданным законам в зависимости от приведенной частоты вращения ТК заданных положений регулируемых направляющих аппаратов (РНА) и клапанов перепуска воздуха (КПВ), измеритель фактического положения РНА и КПВ, механизм сравнения фактических положений РНА и КПВ с заданными, формирователь управляющего воздействия на приводы РНА и КПВ до тех пор, пока фактические положения РНА и КПВ не станут равны заданным. Счетно-решающее устройство выполнено в виде объемного кулачка с записанной на нем приведенной дроссельной характеристикой двигателя. Один из входов которого соединен с дозатором топлива в камеру сгорания двигателя, второй - с датчиком давления воздуха на входе в двигатель. Выход соединен с задатчиком положений РНА и КПВ. При этом устройство дополнительно содержит корректор положения РНА и КПВ по величине измеренной частоты вращения ТК двигателя. Положительным эффектом изобретения является упрощение устройства управления механизацией компрессора ГТД, что приводит к его удешевлению и повышению надежности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических и гидромеханических системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД).
Известны устройства управления механизацией компрессора ГТД по приведенной частоте вращения турбокомпрессора (ТК) и по степени сжатия воздуха в компрессоре двигателя [Шевяков А.А. «Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов», М., Машиностроение, 1976 г.].
Устройство управления механизацией компрессора ГТД по приведенной частоте вращения ТК вытекает из теории лопаточных машин, одной из которых является осевой компрессор, поэтому является приоритетным. В этом случае зависимость между углом установки регулируемых направляющих лопаток компрессора и приведенной частотой вращения ТК линейная. Такие устройства обеспечивают оптимальное обтекание лопаток осевого компрессора и высокий КПД.
Однако в связи с тем, что при классическом способе формирования приведенной частоты вращения ТК необходимо измерение температуры воздуха на входе в двигатель (Nтк. пр=Nтк×√288,15/Твх), реализация такого устройства весьма затруднена, где:
Nтк - частота вращения ТК двигателя;
Nтк. пр - приведенная частота вращения ТК двигателя;
Твх - температуры воздуха на входе в двигатель.
Это связано прежде всего со сложностью передачи информации в случае гидромеханической реализации устройства от датчика температуры, установленного в воздухозаборнике двигателя, до устройства управления механизацией компрессора, выполненного, как правило, в составе насоса-регулятора двигателя из-за необходимости измерения частоты вращения ТК, который установливается на коробке приводов в средней части двигателя.
Поэтому, например, на вертолетных двигателях семейства ТВ3-117 всех модификаций имеется специальный воздухопровод, по которому воздух от воздухозаборника поступает к насосу-регулятору НР-3, установленному на коробке приводов двигателя, для обдува датчика температуры. При этом воздух естественно нагревается от горячего двигателя, что вызывает погрешность при формировании приведенной частоты вращения ТК двигателя. Также сложным является устройство формирования приведенной частоты вращения ТК по ранее приведенной формуле.
В настоящее время в электронно-гидромеханических САУ двигателей электронный регулятор управляет механизацией компрессора двигателя, как правило, по приведенной частоте вращения ТК, а резервный гидромеханический регулятор, подключающийся к управлению при обесточивании или отказе электронного регулятора, управляет механизацией компрессора, как правило, по степени сжатия воздуха в компрессоре двигателя πК=Рк/Рвх, где Рк - давление воздуха за компрессором двигателя.
Такое устройство реализуется проще, но имеет ряд недостатков по сравнению с управлением механизацией компрессора по приведенной частоте вращения ТК, связанных прежде всего с повышенной погрешностью в связи с нелинейностью зависимости πК от Nтк. пр, расслоением πК по высоте полета летательного аппарата и падением πК при отборах воздуха от компрессора на нужды двигателя и летательного аппарата, в то время как приведенная частота вращения ТК двигателя при сохранении мощности возрастает.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по назначению, технической сущности и достигаемому результату при использовании является устройство механизации компрессора ГТД, содержащее датчики частоты вращения турбокомпрессора (ТК) двигателя и температуры воздуха на входе в двигатель, счетно-решающее устройство для формирования величины приведенной частоты вращения ТК и вычисления по заданным законам в зависимости от приведенной частоты вращения ТК заданных положений регулируемых направляющих аппаратов (РНА) и клапанов перепуска воздуха (КПВ), измеритель фактического положения РНА и КПВ, механизм сравнения фактических положений РНА и КПВ с заданными, формирователь управляющего воздействия на приводы РНА и КПВ до тех пор, пока фактические положения РНА и КПВ не станут равны заданным [см. Описание изобретения к патенту №2514463 С2 (RU) «Способ управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя», М.кл. F04D 27/00]. Описанное в этом изобретении устройство обеспечивает согласованную и беспомпажную работу многоступенчатого компрессора ГТД и его высокий КПД.
Недостатком устройства является сложность измерения температуры воздуха во входном устройстве двигателя в гидромеханических системах автоматического управления (САУ), а также в резервных регуляторах электронно-гидромеханических САУ ГТД. Это связано с достаточно большим объемом гидромеханических (механических) датчиков температуры, затеняющих поток воздуха во входном устройстве, а также с трудностью доведения сигнала до гидромеханического регулятора.
Целью заявляемого технического решения является снижение стоимости и повышение надежности работы системы управления путем формирования величины приведенной частоты вращения ТК, используя более доступные параметры двигателя.
Поставленная цель достигается тем, что, согласно заявляемому техническому решению, в устройство управления механизацией компрессора ГТД дополнительно введено счетно-решающее устройство, выполненное в виде объемного кулачка с записанной на нем приведенной дроссельной характеристикой двигателя, один из входов которого соединен с дозатором топлива в камеру сгорания (КС) двигателя, второй - с датчиком давления воздуха на входе в двигатель, по которому производится приведение расхода топлива к стандартной атмосфере на уровне моря (Р0=0,1013 МПа), а выход - с задатчиком положений РНА и КПВ и дополнительно введен корректор положения РНА и КПВ по величине измеренной частоты вращения ТК двигателя.
Расчеты показывают, что отклонение приведенной частоты вращения ТК от частоты, найденной по приведенной дроссельной характеристике двигателя по расходу топлива в КС, не приведенному по температуре воздуха на входе в двигатель, пропорционально отклонению физической (измеренной) частоты ТК от частоты, найденной по приведенной дроссельной характеристике. Поэтому можно записать формулу определения приведенной частоты вращения ТК двигателя по приведенной дроссельной характеристике двигателя без измерения температуры воздуха на входе в двигатель в следующем виде:
Nтк. пр=Nтк дх+А(Nтк дх-Nтк),
где Nтк дх - частота вращения ТК двигателя, найденная по приведенной дроссельной характеристике двигателя; А - коэффициент коррекции, зависящий от характера дроссельной характеристики двигателя.
На рис. 1 представлена схема устройства управления механизацией компрессора двигателя. Устройство содержит объемный кулачок 1 с записанной на нем приведенной дроссельной характеристикой двигателя, соединенный с дозатором топлива 2 в КС двигателя, датчиком 3 давления воздуха на входе в двигатель, корректором 4 и сумматором 6. Корректор 4 соединен с датчиком 5 частоты вращения ТК двигателя и с сумматором 6, соединенным с формирователем 7 заданных положений РНА и КПВ, который в свою очередь соединен с механизмом 8 формирования управляющих воздействий на приводы РНА и КПВ, связанный прямыми и обратными связями с приводами 9 РНА и КПВ.
Устройство работает следующим образом: объемный кулачок 1 получает информацию о величине расхода топлива в КС от дозатора 2, используя информацию от датчика 3 давления воздуха на входе в двигатель, приводит расход топлива к давлению воздуха на входе в двигатель, равному Ро=0,1013 МПа. По приведенной дроссельной характеристике двигателя определяет величину частоты вращения ТК двигателя исходя из температуры воздуха на входе в двигатель, равной 288,15К, и передает ее в корректор 4 и в сумматор 6. Датчик 5 измеряет величину фактической частоты вращения ТК и передает ее в корректор 4, который вычитает из частоты, найденной по приведенной дроссельной характеристике двигателя, фактическую частоту вращения ТК, полученную величину умножает на коэффициент коррекции А и результат передает на сумматор 6. Сумматор 6 суммирует величину частоты, полученную от объемного кулачка с величиной коррекции, полученной от корректора, получает истинную величину приведенной частоты вращения ТК двигателя и передает ее формирователю 7, который по заданным законам формирует заданные положения РНА и КПВ и передает эту информацию механизму формирования 8 управляющих воздействий на приводы РНА и КПВ, который дополнительно получает фактические значения положения РНА и КПВ, сравнивает их с заданными, по величине рассогласования формирует управляющие воздействия на исполнительные механизмы до тех пор, пока фактические положения РНА и КПВ не станут равны заданным.
Как видно из изложения сущности заявляемого технического решения, оно обладает новизной, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо. Предлагаемое техническое решение обеспечивает формирование приведенной частоты вращения ТК двигателя, в зависимости от которой управляется механизация компрессора, путем использования приведенной дроссельной характеристики двигателя без измерения температуры воздуха на входе в двигатель, что снижает стоимость устройства и повышает его надежность.
Описанное выше устройство механизации компрессора ГТД прошло испытания в составе насоса-регулятора НР3000 на двигателе ТВ3-117ВМА-СБМ1В 1 серии и показало результаты, соответствующие заданным требованиям.
Claims (1)
- Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя (ГТД), содержащее датчики частоты вращения турбокомпрессора (ТК) двигателя на входе в двигатель, счетно-решающее устройство для формирования величины приведенной частоты вращения ТК и вычисления по заданным законам в зависимости от приведенной частоты вращения ТК заданных положений регулируемых направляющих аппаратов (РНА) и клапанов перепуска воздуха (КПВ), измеритель фактического положения РНА и КПВ, механизм сравнения фактических положений РНА и КПВ с заданными, формирователь управляющего воздействия на приводы РНА и КПВ до тех пор, пока фактические положения РНА и КПВ не станут равны заданным, отличающееся выполнением счетно-решающего устройства в виде объемного кулачка с записанной на нем приведенной дроссельной характеристикой двигателя, один из входов которого соединен с дозатором топлива в камеру сгорания двигателя, второй - с датчиком давления воздуха на входе в двигатель, выход соединен с задатчиком положений РНА и КПВ, при этом устройство дополнительно содержит корректор положения РНА и КПВ по величине измеренной частоты вращения ТК двигателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016144867A RU2658709C2 (ru) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016144867A RU2658709C2 (ru) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016144867A RU2016144867A (ru) | 2018-05-15 |
RU2016144867A3 RU2016144867A3 (ru) | 2018-05-15 |
RU2658709C2 true RU2658709C2 (ru) | 2018-06-22 |
Family
ID=62152107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016144867A RU2658709C2 (ru) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2658709C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6321525B1 (en) * | 2000-02-03 | 2001-11-27 | Rolls-Royce Corporation | Overspeed detection techniques for gas turbine engine |
RU2287089C2 (ru) * | 2004-10-13 | 2006-11-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя |
RU2289708C2 (ru) * | 2005-03-03 | 2006-12-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Устройство для управления газотурбинным двигателем |
RU2392498C2 (ru) * | 2008-05-26 | 2010-06-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя |
-
2016
- 2016-11-15 RU RU2016144867A patent/RU2658709C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6321525B1 (en) * | 2000-02-03 | 2001-11-27 | Rolls-Royce Corporation | Overspeed detection techniques for gas turbine engine |
RU2287089C2 (ru) * | 2004-10-13 | 2006-11-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя |
RU2289708C2 (ru) * | 2005-03-03 | 2006-12-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Устройство для управления газотурбинным двигателем |
RU2392498C2 (ru) * | 2008-05-26 | 2010-06-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016144867A (ru) | 2018-05-15 |
RU2016144867A3 (ru) | 2018-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106321252B (zh) | 一种航空发动机的起动过程燃油控制方法和系统 | |
JPS6132484B2 (ru) | ||
CA2976982C (en) | Power plant thrust management system for turboprop engines | |
US10605166B2 (en) | System and method for variable geometry mechanism control | |
US8752393B2 (en) | Systems, apparatuses, and methods of gas turbine engine control | |
EP3447268B1 (en) | Engine control system | |
RU2334889C2 (ru) | Способ управления расходом топлива в турбовинтовую силовую установку | |
RU2392498C2 (ru) | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя | |
RU2442001C2 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания | |
RU2658709C2 (ru) | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя | |
RU2464437C1 (ru) | Способ управления турбореактивным двухконтурным двигателем с форсажной камерой | |
RU174395U1 (ru) | Устройство управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя | |
RU2319025C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем | |
RU2431051C1 (ru) | Способ управления газотурбинной установкой | |
RU2431753C1 (ru) | Способ управления газотурбинной установкой | |
US11486316B2 (en) | Method and system for adjusting a variable geometry mechanism | |
CA3101537A1 (en) | System and method for propeller speed governing | |
RU2425238C2 (ru) | Устройство для управления газотурбинным двигателем | |
RU2639923C1 (ru) | Способ управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя | |
RU2489592C1 (ru) | Способ управления расходом топлива в газотурбинный двигатель | |
RU2592360C2 (ru) | Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя | |
RU2665011C2 (ru) | Способ и система регулирования рабочей температуры устройства создания давления наддува транспортного средства и транспортное средство, содержащее систему для регулирования температуры | |
UA116438U (uk) | Пристрій керування механізацією компресора газотурбінного двигуна | |
RU2435970C1 (ru) | Способ управления газотурбинной установкой | |
JP2009156086A (ja) | ガスタービンエンジンの制御装置 |