RU94636U1 - Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя - Google Patents
Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU94636U1 RU94636U1 RU2010105755/22U RU2010105755U RU94636U1 RU 94636 U1 RU94636 U1 RU 94636U1 RU 2010105755/22 U RU2010105755/22 U RU 2010105755/22U RU 2010105755 U RU2010105755 U RU 2010105755U RU 94636 U1 RU94636 U1 RU 94636U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- input
- output
- engine
- air
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя, содержащее привод направляющих аппаратов компрессора, связанный с выходом регулятора, блок вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора, а также элемент сравнения, выход которого связан с входом регулятора, отличающееся тем, что система оснащена сумматором, первым и вторым блоками управления расходом воздуха, подаваемого в компрессор, выходы которых связаны с входами сумматора, блоком вычисления приведенного расхода воздуха, выход которого связан с первым входом элемента сравнения, со вторым входом которого связан выход сумматора, вход первого блока управления расходом воздуха связан с выходом блока вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора, один вход которого имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в двигатель, а другой - с датчиком частоты вращения ротора компрессора, а выход блока вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора дополнительно связан с входом блока вычисления приведенного расхода воздуха, имеющего возможность соединения с датчиками температуры воздуха на входе в двигатель, положения направляющих аппаратов компрессора, давления воздуха на выходе из компрессора и давления воздуха на входе в двигатель.
Description
Полезная модель относится к области управления работой газотурбинных двигателей и может быть использована для управления авиационными газотурбинными двигателями (ГТД).
В настоящее время авиационные ГТД, особенно маневренных самолетов, работают практически постоянно на переменных режимах при действии различных внутренних и внешних возмущений, кроме того, для обеспечения высоких тяговых характеристик и минимизации удельного расхода топлива требуется поддержание заданной рабочей линии на характеристиках компрессоров.
Положение направляющих аппаратов компрессора, используемых в таких ГТД, регулируется различным образом.
Так, например, известен реализуемый системой способ автоматического регулирования ГТД, заключающийся в изменении угла установки направляющих аппаратов компрессора в зависимости от температуры торможения потока на входе в ГТД и оборотов компрессора, причем дополнительно с помощью датчиков пульсаций отслеживают пульсации полного давления, рассчитывают спектральную плотность мощности в рабочем диапазоне частот, сравнивают их мощность на характерных частотах с эталоном и в зависимости от результатов сравнения регулируют углы установки направляющих аппаратов компрессора.
(см. опубликованная заявка РФ №97107079, кл. F02C 9/28, 1997 г.).
Данное решение учитывает только изменение температуры воздушного потока на входе в ГТД и его пульсации, что не позволяет осуществлять эффективное регулирование ГТД на изменяющихся режимах работы
Известен реализуемый системой способ управления ГТД, при котором измеряют температуру и давление воздуха на входе в двигатель, давление в двигателе и частоту вращения ротора двигателя соответствующими датчиками температуры, давления и частоты вращения и осуществляют управление двигателем в соответствии с алгоритмом, использующим сигналы датчиков параметров воздуха на входе для формирования заданных значений регулируемых параметров системы автоматического управления, причем при отказе какого-либо одного из датчиков параметров воздуха на входе в двигатель, проводят "виртуальное" измерение сигнала отказавшего датчика, для чего предварительно формируют, функциональную зависимость между давлением в двигателе и частотой вращения в приведенных координатах, а для приведения используют соотношения: для приведения давления соотношение Рпр=1,033 Р/P1 где Рпр - приведенное значение давление двигателя, Р - давление в двигателе. P1 - давление воздуха, и для приведения частоты вращения - соотношение , где nпр - приведенное значение частоты вращения, n - частота вращения, Твх - температура воздуха на входе, и, при "виртуальном" измерении сигнала отказавшего датчика, сначала определяют приведенное значение одного из этих параметров по сигналу работающего датчика параметра воздуха на входе в двигатель, определяют соответствующее ему значение другого приведенного параметра по функциональной зависимости и вводят его значение в другое соотношение для приведения, а затем вычисляют по нему значение сигнала отказавшего датчика и вычисленное значение вводят в систему автоматического управления для формирования заданных значений регулируемых параметров, при этом для ГТД с переменной геометрией проточной части за счет изменения направляющих аппаратов компрессора, функциональную зависимость в приведенных координатах формируют при различных положениях регулирующих органов, в виде семейства кривых или аналитической зависимости, а при "виртуальном" измерения сигнала отказавшего датчика дополнительно замеряют текущее положение регулирующего органа и определяют "виртуальное" измерение сигнала отказавшего датчика.
(см. опубликованная заявка №2006114247. кл. F02C 9/28, 2006 г.). Реализующая способ система характеризуется значительной инерционностью и невысокой точностью.
Известна система регулирования подачи топлива в ГТД, содержащая электронный цифровой регулятор, связанный с основным регулятором подачи топлива в камеру сгорания и с резервным регулятором, выходы регуляторов связаны с селектором переключения, который связан с дозатором топлива. Резервный регулятор выполнен в виде гидрозамедлителя, центробежного чувствительного элемента, регулятора отношений давлений перед - и за компрессором (πк), регулятора направляющих аппаратов.
В процессе работы системы регулятор подачи топлива осуществляет управление дозатором по команде электронного цифрового регулятора. При работе резервного регулятора, последний осуществляет регулирование подачи топлива и управление механизацией компрессора по заданным внутридвигательным параметрам. Управление направляющими аппаратами компрессора осуществляется по законам Gт=f(nпр) и Gт=f(πк).
(см. патент РФ на полезную модель №37528, кл. F02C 7/22, 2004 г.).
В результате анализа известной системы регулирования ГТД необходимо отметить, что она обеспечивает регулирование положения направляющих аппаратов компрессора, однако, не обеспечивает эффективного регулирования при работе ГТД на переменных режимах.
Известна система управления ГТД, содержащая устройство регулирования подачи топлива в основную камеру сгорания, замкнутое с газотурбинным двигателем по частоте вращения ротора через датчик частоты вращения. Устройство регулирования подачи топлива выполнено в виде электронного регулятора, вход которого соединен с датчиком частоты вращения, а выход - с одним из входов выходного устройства, которое соединено с исполнительным механизмом насоса - регулятора.
Система также имеет также контур регулирования геометрии проточной части двигателя, включающий в себя регулятор направляющих аппаратов компрессора с элементом управления (например, гидроцилиндром) положением направляющих аппаратов. Регулятор замкнут с двигателем через датчик частоты вращения. Элемент управления положением направляющих аппаратов компрессора дополнительно соединен с датчиком положения направляющих аппаратов, выход которого соединен с блоком коррекции расхода топлива в основную камеру сгорания, выход блока соединен со вторым входом выходного устройства системы регулирования топливопитания основной камеры сгорания.
В процессе работы системы, рычагом управления двигателя, через контур топливопитания основной камеры сгорания, выводят двигатель на рабочий режим, при котором совместно работают контуры регулирования топливопитания и управления положением направляющих аппаратов компрессора.
Сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора двигателя, через датчик частоты вращения одновременно поступает на электронный регулятор контура управления топливопитанием и на контур управления направляющими аппаратами компрессора. В электронном регуляторе данный сигнал сравнивается с заданным значением частоты вращения ротора. В зависимости от результатов сравнения, электронный регулятор через выходное устройство выдает команду на исполнительный механизм насоса-регулятора, который соответствующим образом воздействует на дозирующий элемент насоса-регулятора.
Одновременно регулятор направляющих аппаратов также получает на вход сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора двигателя, по которому в соответствии с заданной программой через элемент управления устанавливают новое положение направляющих аппаратов компрессора, которое соответствует заданному режиму работы двигателя.
В процессе работы двигателя, в результате внешних возмущений возможно отклонение направляющих аппаратов компрессора от заданного положения, которое определяется датчиком положения. Соответствующий сигнал с датчика положения подается на блок коррекции расхода топлива, который выдает сигнал коррекции в контур топливопитания, изменяя тем самым режим подачи топлива в основную камеру сгорания, компенсируя возмущающее воздействие отклонения положения направляющих аппаратов на частоту вращения ротора двигателя.
(см. патент РФ №2007599, кл. F02С 7/26, 1994 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известной системы управления ГТД необходимо отметить, что в ней положение направляющих аппаратов определяется только частотой вращения ротора, что не обеспечивает при действии возмущений заданного положения рабочей линии на напорной ветке характеристики компрессора и, тем самым, не позволяет сохранить максимальное значение коэффициента полезного действия компрессора и его запасов газодинамической устойчивости.
Задачей настоящей полезной модели является разработка устройства управления положением направляющих аппаратов компрессора ГТД, обеспечивающего заданное положение рабочей линии на напорных ветках характеристики компрессора и тем самым сохранение максимального значения коэффициента полезного действия компрессора и его запасов газодинамической устойчивости за счет изменения положения направляющих аппаратов таким образом, что однозначно сохраняется заданное значение приведенного расхода воздуха компрессора для каждой приведенной частоты вращения ротора компрессора: Gпр=f(nпр), причем указанная зависимость назначается из условия получения максимального значения коэффициента полезного действия компрессора и необходимых его запасов газодинамической устойчивости.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в устройстве управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя, содержащем привод направляющих аппаратов компрессора, связанный с выходом регулятора, блок вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора, а также элемент сравнения, выход которого связан с входом регулятора, новым является то, что система оснащена сумматором, первым и вторым блоками управления расходом воздуха, подаваемого в компрессор, выходы которых связаны с входами сумматора, блоком вычисления приведенного расхода воздуха, выход которого связан с первым входом элемента сравнения, со вторым входом которого связан выход сумматора, вход первого блока управления расходом воздуха связан с выходом блока вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора, один вход которого имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в двигатель, а другой - с датчиком частоты вращения ротора компрессора, а выход блока вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора дополнительно связан с входом блока вычисления приведенного расхода воздуха, имеющего возможность соединения с датчиками температуры воздуха на входе в двигатель, положения направляющих аппаратов компрессора, давления воздуха на выходе из компрессора и давления воздуха на входе в двигатель.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема заявленного устройства.
Устройство управления положением направляющих аппаратов 1 компрессора ГТД содержит привод 2 управления положением направляющих аппаратов. Исполнительный механизм привода 2 связан с выходом регулятора 3, вход которого связан с выходом элемента сравнения 4. Первый вход элемента сравнения связан с выходом блока 5 вычисления приведенного расхода воздуха.
Первый вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком положения направляющих аппаратов компрессора (данный датчик, как и иные датчики, упомянутые в описании, на схеме не показан).
Второй вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в ГТД.
Третий вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком давления воздуха на входе в двигатель.
Устройство также содержит первый 6 и второй 7 программные блоки управления расходом воздуха. Выходы данных блоков связаны с первым и вторым входами сумматора 8, выход которого связан со вторым входом элемента сравнения 4.
Вход блока 7 имеет возможность связи с датчиком температуры воздуха на входе в ГТД, а вход блока 6 связан с выходом блока 9 вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора, выход которого также связан с четвертым входом блока 5, а вход блока 9 имеет возможность соединения с датчиком частоты вращения ротора компрессора.
Пятый вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком давления воздуха на выходе из компрессора.
Второй вход блока 9 имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в ГТД.
Все используемые в устройстве блоки элементы, являются известными и реализуют присущие им функции, их конкретное выполнение не является предметом патентной охраны и поэтому в материалах заявки указываются их выполняемые функции, а конкретное выполнение не раскрыто.
Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора ГТД работает следующим образом.
В процессе работы ГТД и функционирования системы управления, положение направляющих аппаратов 1 регулируется приводом 2, параметры работы отслеживаются поименованными выше датчиками.
Показания датчика температуры воздуха на входе в ГТД (Твх) поступают на входы блоков 5, 7, 9. Значение частоты вращения ротора компрессора (т) поступает на вход блока 9. Измеренное значение давления воздуха на входе (Рвх), с датчика давления воздуха на входе в двигатель поступает на один из входов блока 5. Значение положения направляющих аппаратов компрессора (αвна) поступает на один из входов блока 5. Показания датчика давления воздуха на выходе из компрессора (Рк) поступают на один из входов блока 5.
В блоке 9 поступившие сигналы (Твх) и (n) обрабатываются по зависимости: Сформированный в блоке 9 управляющий сигнал приведенной частоты вращения ротора компрессора (nпр) поступает на один из входов блока 5 и на вход блока 6, в котором по наперед заданной функциональной зависимости вычисляется второе слагаемое программного значения приведенного расхода воздуха компрессора. Данная функциональная зависимость может быть реализована, например, в табличной форме в памяти цифрового процессора устройства управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя или в виде нелинейного кулачка при реализации данного устройства в гидромеханическом исполнении.
Параллельно, в блоке 7 по наперед заданной функциональной зависимости вычисляется первое слагаемое , программного значения приведенного расхода воздуха компрессора. Данная функциональная зависимость может быть реализована, например, в табличной форме в памяти цифрового процессора устройства управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя или в виде нелинейного кулачка при реализации данного устройства в гидромеханическом исполнении.
Выходные сигналы с блока 7 и с блока 6 поступают на входы сумматора 8, в котором суммируются для получения программного (заданного) значения приведенного расхода воздуха через компрессор . Данный блок может быть реализован в виде одного из широко известных устройств сложения сигналов как в гидравлическом, так и электронном исполнении.
С блока 8 полученный управляющий сигнал поступает на второй вход элемента сравнения 4, на первый вход которого поступает с выхода блока 5 сигнал (Gпр) соответствующий текущему значению приведенного расхода воздуха через компрессор.
Блок 5 может быть конструктивно реализован в виде цифрового процессора. Обработка поступающих в него сигналов (Рвх, nпр, Рк, αвна, Твх) осуществляется по зависимости Gпр=f(nпр, Pвх, Pк, Tвх, αвна). Данная функциональная зависимость заранее вычислена по широко известным алгоритмам применяемым при расчете характеристик осевых компрессоров, она может быть реализована в виде таблицы или в виде регрессионной зависимости , где К, а, α - заранее выбранные коэффициенты.
В элементе сравнения 4 формируется сигнал ошибки ΔGпр (разности) между заданным программным значением и текущим значением Gпо приведенного расхода воздуха. . Данный блок может быть реализован в виде одного из широко известных устройств вычитания сигналов (сумматор с инвертором одного из сигналов) как в гидравлическом, так и электронном исполнении.
С выхода элемента сравнения 4 управляющий сигнал (ΔGпр) поступает на вход регулятора 3, где для обеспечения необходимых динамических характеристик устройства управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя реализована заданная передаточная функция, например ПИД регулятор (пропорционально-интегральный-диференциальный) с наперед выбранными коэффициентами.
С регулятора 3 управляющий сигнал подается на исполнительный механизм привода 2, который в соответствии с полученным сигналом управляет положением направляющих аппаратов 1 компрессора так чтобы ошибка (ΔGпр) стремилась к нулю.
Использование данного устройства позволяет обеспечить заданное положение рабочей линии на напорных ветках характеристики компрессора и тем самым сохранение максимального значения коэффициента полезного действия компрессора и его запасов газодинамической устойчивости.
Claims (1)
- Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя, содержащее привод направляющих аппаратов компрессора, связанный с выходом регулятора, блок вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора, а также элемент сравнения, выход которого связан с входом регулятора, отличающееся тем, что система оснащена сумматором, первым и вторым блоками управления расходом воздуха, подаваемого в компрессор, выходы которых связаны с входами сумматора, блоком вычисления приведенного расхода воздуха, выход которого связан с первым входом элемента сравнения, со вторым входом которого связан выход сумматора, вход первого блока управления расходом воздуха связан с выходом блока вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора, один вход которого имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в двигатель, а другой - с датчиком частоты вращения ротора компрессора, а выход блока вычисления приведенной частоты вращения ротора компрессора дополнительно связан с входом блока вычисления приведенного расхода воздуха, имеющего возможность соединения с датчиками температуры воздуха на входе в двигатель, положения направляющих аппаратов компрессора, давления воздуха на выходе из компрессора и давления воздуха на входе в двигатель.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010105755/22U RU94636U1 (ru) | 2010-02-19 | 2010-02-19 | Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010105755/22U RU94636U1 (ru) | 2010-02-19 | 2010-02-19 | Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94636U1 true RU94636U1 (ru) | 2010-05-27 |
Family
ID=42680877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010105755/22U RU94636U1 (ru) | 2010-02-19 | 2010-02-19 | Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU94636U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2514463C1 (ru) * | 2012-09-07 | 2014-04-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" | Способ управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя |
RU2542631C1 (ru) * | 2014-02-27 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Система управления положением направляющих аппаратов компрессора двухвального газотурбинного двигателя |
-
2010
- 2010-02-19 RU RU2010105755/22U patent/RU94636U1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2514463C1 (ru) * | 2012-09-07 | 2014-04-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" | Способ управления механизацией компрессора газотурбинного двигателя |
RU2542631C1 (ru) * | 2014-02-27 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Система управления положением направляющих аппаратов компрессора двухвального газотурбинного двигателя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10975776B2 (en) | Adaptive fuel flow estimation with flow meter feedback | |
BR112012007688B1 (pt) | Sistema de comando da posição angular de pás de estator de ajuste variável de um compressor de turbomotor e processo de otimização da posição angular corrente de pás de estator de um compressor de turbomotor | |
RU2425255C1 (ru) | Способ управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя | |
US7472541B2 (en) | Compressor control unit and gas turbine power plant including this unit | |
CZ304696A3 (en) | Method and apparatus for equalizing load among multiple compressors | |
RU2466287C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания и система для его осуществления | |
RU2432501C1 (ru) | Способ управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя | |
RU97455U1 (ru) | Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя | |
RU94636U1 (ru) | Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя | |
EP2647811A1 (en) | Gas turbine control device and power generation system | |
CA3170541A1 (en) | Method of controlling the geometrical configuration of a variable geometry element in a gas turbine engine compressor stage | |
RU2490492C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем и система для его осуществления | |
RU2422682C1 (ru) | Система управления положением направляющих аппаратов компрессора двухконтурного газотурбинного двигателя | |
RU2379534C2 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем | |
WO2003089770A1 (en) | Water injection for gas turbine inlet air | |
US11643977B2 (en) | Gas turbine control device, gas turbine control method, and program | |
RU112725U1 (ru) | Система управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя | |
CN113167179A (zh) | 具有故障管理的控制飞行器涡轮发动机转速的系统和方法 | |
RU2319025C1 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем | |
RU2282737C2 (ru) | Способ регулирования газотурбинного двигателя со свободной турбиной | |
CN113803121B (zh) | 低压汽轮机的自动控制方法及系统、发电系统 | |
CN105240130B (zh) | 控制和保护燃气涡轮的方法及使用此类方法的燃气涡轮 | |
RU2446300C1 (ru) | Способ управления частотой вращения ротора низкого давления двухконтурного газотурбинного двигателя | |
EP3974634A1 (en) | Temperature based gas turbine control and method | |
RU2488009C2 (ru) | Способ управления положением направляющих аппаратов компрессора газотурбинного двигателя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20151103 |
|
PC92 | Official registration of non-contracted transfer of exclusive right of a utility model |
Effective date: 20190919 |