RU97455U1 - GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE - Google Patents
GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU97455U1 RU97455U1 RU2010115071/06U RU2010115071U RU97455U1 RU 97455 U1 RU97455 U1 RU 97455U1 RU 2010115071/06 U RU2010115071/06 U RU 2010115071/06U RU 2010115071 U RU2010115071 U RU 2010115071U RU 97455 U1 RU97455 U1 RU 97455U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- input
- output
- air
- engine
- Prior art date
Links
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 первым и вторым делителями, 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 второго делителя, второй вход которого связан с выходом первого делителя, а выход - с первым входом элемента сравнения, второй вход которого связан с выходом сумматора, входы первого делителя связаны с датчиками давления воздуха на выходе из компрессора и на входе в двигатель, 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, вход второго блока управления расходом воздуха имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в двигатель, 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 комп� A control device for the position of the guide vanes of the compressor of a gas turbine engine, comprising a drive of the compressor vanes connected to the output of the regulator, a unit for calculating the reduced rotational speed of the compressor rotor, and also a comparison element whose output is connected to the input of the regulator, characterized in that the system is equipped with the first and second dividers , the adder, the first and second control units for the flow of air supplied to the compressor, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, the calculation unit pr the input air flow, the output of which is connected to the first input of the second divider, the second input of which is connected to the output of the first divider, and the output - to the first input of the comparison element, the second input of which is connected to the output of the adder, the inputs of the first divider are connected to the air pressure sensors at the exit of of the compressor and at the engine inlet, the input of the first air flow control unit is connected to the output of the unit for calculating the reduced rotor speed of the compressor, one input of which can be connected to a temperature sensor air at the engine inlet, and the other with the compressor rotor speed sensor, the input of the second air flow control unit has the ability to connect to the air temperature sensor at the engine inlet, and the output of the compressor rotor speed calculation unit is additionally connected to the input of the calculation unit reduced air flow having the ability to connect with air temperature sensors at the engine inlet, the position of the compressor guide vanes, air pressure at the outlet of the computer
Description
Полезная модель относится к области управления работой газотурбинных двигателей и может быть использована для регулирования положения направляющих аппаратов компрессора ротора низкого давления двухконтурного авиационного газотурбинного двигателя (ГТД).The utility model relates to the field of controlling the operation of gas turbine engines and can be used to regulate the position of the guide vanes of the compressor of the low-pressure rotor of a double-circuit aircraft gas turbine engine (GTE).
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.Currently, aircraft gas turbine engines, especially maneuverable aircraft, operate almost constantly under variable conditions under various internal and external disturbances, in addition, to ensure high traction characteristics and minimize specific fuel consumption, it is necessary to maintain a given working line on compressor characteristics.
Положение направляющих аппаратов компрессора, используемых в таких ГТД, регулируется различным образом.The position of the compressor guide vanes used in such gas turbine engines is regulated in various ways.
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.For example, a method for automatic control of a gas turbine engine implemented by the system is known, which consists in changing the installation angle of the compressor guide vanes depending on the braking temperature of the flow at the inlet of the gas turbine engine and compressor revolutions, moreover, pulsation sensors monitor the pressure pulsations and calculate the power spectral density in operating frequency range, compare their power at characteristic frequencies with a standard and, depending on the comparison results, adjust the installation angles and compressor guide vanes.
(см. опубликованная заявка РФ №97107079, кл. F02C 9/28, 1997 г.).(see published application of the Russian Federation No. 97107079, CL F02C 9/28, 1997).
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 работыThis solution takes into account only the change in temperature of the air flow at the inlet of the turbine engine and its pulsation, which does not allow for the effective regulation of the gas turbine engine in changing operating modes
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 Pпр=1,033P/P1, где Pпр - 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.There is a known method of controlling a gas turbine engine, implemented by the system, in which the temperature and air pressure at the engine inlet, the pressure in the engine and the rotor speed of the engine are measured by the corresponding temperature, pressure and speed sensors, and the engine is controlled in accordance with an algorithm using the signals of the air parameters sensors input for the formation of setpoints of adjustable parameters of the automatic control system, and in case of failure of any one of the sensors parameters air Ear engine inlet, conduct a "virtual" measurement failed sensor signal, which pre-formed, functional relationship between the pressure and the engine rotational speed in reduced coordinates, and is used for driving the relation: to bring the pressure ratio P ave = 1,033P / P 1 , where P CR is the reduced value of the engine pressure, P is the pressure in the engine, P 1 is the air pressure, and to bring the rotation speed, the ratio where n CR - the given value of the rotational speed, n - rotational speed. T I - the air temperature at the inlet, and, when "measuring" the signal of the failed sensor, they first determine the reduced value of one of these parameters from the signal from the working sensor of the air parameter at the engine inlet, determine the corresponding value of the other parameter from the functional dependence and enter its value in a different ratio to bring, and then calculate on it the signal value of the failed sensor and the calculated value is entered into the automatic control system for I specified values of adjustable parameters, while for gas turbine engines with variable geometry of the flow part due to changes in the compressor guide vanes, a functional dependence in the given coordinates is formed at different positions of the regulating organs, in the form of a family of curves or an analytical dependence, and with a “virtual” measurement of the signal that failed The sensor additionally measures the current position of the regulatory body and determines the "virtual" measurement of the signal of the failed sensor.
(см. опубликованная заявка №2006114247. кл. F02C 9/28, 2006 г.).(see published application No. 2006114247. CL F02C 9/28, 2006).
Реализующая способ система характеризуется значительной инерционностью и невысокой точностью.The system implementing the method is characterized by significant inertia and low accuracy.
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.A known system for regulating the supply of fuel to the gas turbine engine, containing an electronic digital controller connected to the main regulator of the fuel supply to the combustion chamber and to the backup regulator, the outputs of the regulators are connected to a selector switch that is connected to the fuel metering unit. The backup regulator is made in the form of a water retarder, a centrifugal sensing element, a regulator of pressure ratios in front of and behind the compressor (π k ), a regulator of guide vanes.
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).During the operation of the system, the fuel supply regulator controls the dispenser at the command of the electronic digital regulator. When the backup regulator is operating, the latter regulates the fuel supply and controls the compressor mechanization according to the specified in-motor parameters. The compressor guide vanes are controlled according to the laws G t = f (n CR ) and G t = f (π k ).
(см. патент РФ на полезную модель №37528, кл. F02C 7/22, 2004 г.).(see RF patent for utility model No. 37528, class F02C 7/22, 2004).
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.As a result of the analysis of the well-known gas-turbine engine control system, it should be noted that it provides control of the position of the compressor guide vanes, however, it does not provide efficient regulation when the gas-turbine engine is operated in variable modes.
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.Known gas turbine engine control system, comprising a device for regulating the supply of fuel to the main combustion chamber, closed with a gas turbine engine in terms of rotor speed through a speed sensor. The fuel supply control device is made in the form of an electronic controller, the input of which is connected to a speed sensor, and the output is connected to one of the inputs of the output device, which is connected to the pump-controller actuator.
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.The system also has a control loop for the geometry of the engine flow path, which includes a compressor guide device regulator with a control element (for example, a hydraulic cylinder) for the position of the guide devices. The controller is closed to the engine via a speed sensor. The control element for the position of the compressor guide vanes is additionally connected to the position sensor of the guide vanes, the output of which is connected to the fuel consumption correction unit in the main combustion chamber, the output of the block is connected to the second input of the output device of the fuel supply control system of the main combustion chamber.
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.During the operation of the system, the engine control lever, through the fuel supply circuit of the main combustion chamber, takes the engine to operating mode, in which the fuel supply control circuits and the compressor guide vanes are controlled together.
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.A signal proportional to the rotor speed of the engine through the speed sensor simultaneously enters the electronic regulator of the fuel supply control loop and the control circuit of the compressor guide vanes. In the electronic controller, this signal is compared with the set value of the rotor speed. Depending on the comparison results, the electronic controller through the output device issues a command to the actuator of the pump controller, which accordingly acts on the metering element of the pump controller.
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.At the same time, the regulator of the guide vanes also receives an input signal proportional to the rotational speed of the engine rotor, according to which, in accordance with a predetermined program, a new position of the compressor guide vanes is established through the control element, which corresponds to the specified engine operation mode.
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.During engine operation, as a result of external disturbances, the compressor guide vanes may deviate from the set position, which is determined by the position sensor. The corresponding signal from the position sensor is fed to the fuel consumption correction unit, which generates a correction signal to the fuel supply circuit, thereby changing the mode of fuel supply to the main combustion chamber, compensating for the disturbing effect of the deviation of the position of the guide vanes on the engine rotor speed.
(см. патент РФ №2007599, кл. Р02С 7/26, 1994 г.) - наиболее близкий аналог.(see RF patent No.2007599, class Р02С 7/26, 1994) - the closest analogue.
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.As a result of the analysis of the known gas-turbine engine control system, it should be noted that in it the position of the guide vanes is determined only by the rotor speed, which does not provide perturbations of the set working line position on the pressure branch of the compressor characteristics and, therefore, does not allow maintaining the maximum value of the efficiency compressor and its reserves of gas-dynamic stability.
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 отношения степени сжатия воздуха в компрессоре к приведенному расходу воздуха компрессора для каждой приведенной частоты вращения ротора компрессора: πк/Gпр=f(nпр), причем указанная зависимость назначается из условия получения максимального значения коэффициента полезного действия компрессора и необходимых его запасов газодинамической устойчивости.The objective of this utility model is to develop a control device for the position of the guide vanes of the compressor of the gas turbine engine, which provides a predetermined position of the working line on the pressure branches of the compressor characteristics and thereby maintains the maximum value of the efficiency of the compressor and its gas-dynamic stability reserves by changing the position of the guide vanes in a way that is unambiguous the set value of the ratio of the air compression ratio in the compressor to the given p descent compressor air compressor for each given rotor speed: π a / G ave = f (n pr), wherein said dependency is assigned from the conditions for obtaining the maximum value of the efficiency of the compressor and its reserves required dynamic stability.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в устройстве 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, новым является то, что система оснащена первым и вторым делителями, 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 второго делителя, второй вход которого связан с выходом первого делителя, а выход - с первым входом элемента сравнения, второй вход которого связан с выходом сумматора, входы первого делителя связаны с датчиками давления воздуха на выходе из компрессора и на входе в двигатель, 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, вход второго блока управления расходом воздуха имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в двигатель, 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.The task is ensured by the fact that in the device for controlling the position of the guide vanes of the compressor of a gas turbine engine, comprising a drive of the compressor vanes connected to the output of the regulator, a unit for calculating the reduced rotor speed of the compressor rotor, and also a comparison element whose output is connected to the input of the regulator, is new that the system is equipped with first and second dividers, an adder, first and second control units for the flow of air supplied to the compressor, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, a unit for calculating the reduced air flow, the output of which is connected to the first input of the second divider, the second input of which is connected to the output of the first divider, and the output is to the first input of the comparison element, the second input of which is connected to the output of the adder, the inputs of the first divider are connected with air pressure sensors at the compressor outlet and at the engine inlet, the input of the first air flow control unit is connected to the output of the compressor rotor speed calculation unit, one input of which has it can be connected to the air temperature sensor at the engine inlet, and the other to the compressor rotor speed sensor, the input of the second air flow control unit can be connected to the air temperature sensor at the engine inlet, and the output of the compressor rotor speed calculation unit is additionally connected to the input of the unit for calculating the reduced air flow having the ability to connect with air temperature sensors at the engine inlet, the position of the guide vanes to mpressora, air pressure at the compressor outlet pressure and inlet air to the engine.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема заявленного устройства.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials on which a diagram of the claimed device is presented.
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.The device for controlling the position of the guide vanes 1 of the gas turbine compressor comprises a drive 2 for controlling the position of the guide vanes. The actuator actuator 2 is connected to the output of the controller 3, the input of which is connected to the output of the comparison element 4.
Устройство оснащено блоком 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).The device is equipped with a unit 5 for calculating the reduced air flow. The first input of block 5 has the ability to connect with the position sensor of the compressor guide vanes (this sensor, like other sensors mentioned in the description, is not shown in the diagram).
Второй вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в ГТД.The second input of block 5 has the ability to connect with a temperature sensor at the entrance to the gas turbine engine.
Третий вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком давления воздуха на входе в двигатель.The third input of block 5 is capable of being connected to an air pressure sensor at the engine inlet.
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.The device also contains the first 6 and second 7 program blocks of air flow control. The outputs of these blocks are connected with the first and second inputs of the adder 8, the output of which is connected with the second input of the comparison element 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 первый вход блока 9 имеет возможность соединения с датчиком частоты вращения ротора компрессора.The input of block 7 has the ability to communicate with the air temperature sensor at the entrance to the gas turbine engine, and the input of block 6 is connected to the output of block 9 for calculating the reduced rotor speed of the compressor rotor, the output of which is also connected to the fourth input of block 5, and the first input of block 9 has the ability to connect compressor rotor speed sensor.
Пятый вход блока 5 имеет возможность соединения с датчиком давления воздуха на выходе из компрессора.The fifth input of block 5 has the ability to connect with an air pressure sensor at the outlet of the compressor.
Второй вход блока 9 имеет возможность соединения с датчиком температуры воздуха на входе в ГТД.The second input of block 9 has the ability to connect with a temperature sensor at the entrance to the gas turbine engine.
Устройство оснащено первым (10) и вторым (11) делителями. Выход делителя 11 связан с первым входом элемента сравнения 4. Первый вход делителя 10 связан с датчиком давления воздуха на выходе из компрессора, а второй - с датчиком давления воздуха на входе в двигатель. Выход делителя 10 связан с первым входом делителя 11, со вторым входом которого связан выход блока 5.The device is equipped with the first (10) and second (11) dividers. The output of the divider 11 is connected to the first input of the comparison element 4. The first input of the divider 10 is connected to the air pressure sensor at the outlet of the compressor, and the second to the air pressure sensor at the engine inlet. The output of the divider 10 is connected with the first input of the divider 11, with the second input of which the output of block 5 is connected.
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.All elements used in the device, the elements are known and implement their inherent functions, their specific implementation is not subject to patent protection and therefore their functions are indicated in the application materials, and the specific implementation is not disclosed.
Устройство управления положением направляющих аппаратов компрессора ГТД работает следующим образом.A device for controlling the position of the guide vanes of a gas turbine compressor works as follows.
В процессе работы ГТД и функционирования системы управления, положение направляющих аппаратов 1 регулируется приводом 2, параметры работы отслеживаются поименованными выше датчиками.During the operation of the gas turbine engine and the functioning of the control system, the position of the guide vanes 1 is regulated by the drive 2, the operation parameters are monitored by the sensors named above.
Показания датчика температуры воздуха на входе в ГТД (Твх) поступают на входы блоков 5, 7, 9. Значение частоты вращения ротора компрессора (n) 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 и на первый вход делителя 10.The readings of the air temperature sensor at the inlet of the gas turbine engine (T in ) enter the inputs of blocks 5, 7, 9. The value of the compressor rotor speed (n) goes to the input of the block 9. The measured value of the air pressure at the inlet (P in ), from the pressure sensor air at the engine inlet enters one of the inputs of the unit 5. The value of the position of the compressor guide vanes (α vna ) enters one of the inputs of the unit 5. The air pressure sensor at the outlet of the compressor (P to ) reads to one of the inputs of the unit 5 and at the first input of the divider 10.
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 . 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.In block 9, the received signals (T I ) and (n) are processed according to: . Formed in block 9, the control signal of the reduced rotor speed of the compressor rotor (n CR ) is fed to one of the inputs of block 5 and to the input of block 6, in which, in front of a predetermined functional dependence the second term is calculated . This functional dependence can be implemented, for example, in tabular form in the memory of the digital processor of the device for controlling the position of the guide vanes of the compressor of a gas turbine engine or in the form of a nonlinear cam when implementing this device in hydromechanical design.
Параллельно, в блоке 7 по наперед заданной функциональной зависимости вычисляется первое слагаемое . 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.In parallel, in block 7 according to a predetermined functional dependence the first term is calculated . This functional dependence can be implemented, for example, in tabular form in the memory of the digital processor of the device for controlling the position of the guide vanes of the compressor of a gas turbine engine or in the form of a nonlinear cam when implementing this device in hydromechanical design.
Выходные сигналы с блока 7 и с блока 6 поступают на входы сумматора 8, в котором суммируются для получения программного (заданного) значения . Данный блок может быть реализован в виде одного из широко известных устройств сложения сигналов как в гидравлическом, так и электронном исполнении.Output signals from block 7 and from block 6 go to the inputs of the adder 8, which are summed to get the software (set) value . This unit can be implemented as one of the well-known signal addition devices in both hydraulic and electronic versions.
С блока 8 полученный управляющий сигнал (πк/Gпр)0 поступает на второй вход элемента сравнения 4, на первый вход которого поступает с выхода блока 11 сигнал (πк/Gпр), соответствующий текущему значению отношения степени сжатия воздуха в компрессоре к приведенному расходу воздуха.From block 8, the received control signal (π k / G pr ) 0 is fed to the second input of the comparison element 4, the first input of which receives the signal (π k / G pr ) from the output of block 11, which corresponds to the current value of the ratio of the air compression ratio in the compressor to reduced air flow.
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. Выходной сигнал (Gпр) с блока 5 поступает на второй вход делителя 11, на первый вход которого поступает сигнал (πк), полученный в результате деления поступающих на входы делителя 10 сигналов Рвх и Рк. В блоке 10 формируется значение степени сжатия воздуха в компрессоре: πк=Рк/Рвх, а в блоке 11 формируется отношение степени сжатия воздуха в компрессоре к приведенному расходу воздуха (πк/Gпр) за счет деления сигнала πк поступающего с выхода блока 10 на сигнал Gпр поступающего с выхода блока. Делители 10 и 11 могут быть выполнены, например, в виде цифрового процессора, реализующего арифметическую операцию деления. В элементе сравнения 4 формируется сигнал ошибки Δ(πк/Gпр) (разности) между заданным программным значением (πк/Gпр)0 и текущим значением (πк/Gпр). 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.Block 5 can be structurally implemented as a digital processor. The processing of the signals arriving in it (P in , n pr , P to , α vna , T in ) is carried out according to the dependence G pr = f (n pr , P I , P to , T I , α vv ). This functional dependence is pre-calculated according to well-known algorithms used in calculating the characteristics of axial compressors, it can be implemented in the form of a table or in the form of a regression dependence , where K, a, α are pre-selected coefficients. The output signal (G etc.) from the unit 5 is supplied to the second input of the divider 11, to the first input of which the signal (π k) obtained by dividing the received signal at the divider 10 inputs P and P to Rin. In block 10, the value of the air compression ratio in the compressor is formed: π к = Р к / Р Вх , and in block 11, the ratio of the air compression ratio in the compressor to the reduced air flow rate (π к / G пр ) is formed by dividing the signal π to the incoming the output of block 10 to the signal G pr coming from the output of the block. Dividers 10 and 11 can be performed, for example, in the form of a digital processor that implements the arithmetic division operation. In the comparison element 4, an error signal Δ (π k / G pr ) (difference) between the specified program value (π k / G pr ) 0 and the current value (π k / G pr ) is generated. This unit can be implemented as one of the well-known signal subtraction devices (adder with inverter of one of the signals) both in hydraulic and electronic versions.
С выхода элемента сравнения 4 управляющий сигнал 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.From the output of the comparison element 4, the control signal is fed to the input of the controller 3, where, to provide the necessary dynamic characteristics of the control device for the position of the guide vanes of the compressor of the gas turbine engine, a predetermined transfer function is implemented, for example, a PID controller (proportional-integral-differential) with coefficients selected in advance.
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 Δ(πк/Gпр) стремилась к нулю.From controller 3, the control signal is supplied to the actuator actuator 2, which, in accordance with the received signal, controls the position of the compressor guide vanes 1 so that the error Δ (π k / G pr ) tends to zero.
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.Using this device allows you to provide a given position of the working line on the pressure branches of the compressor characteristics and thereby maintain the maximum value of the compressor efficiency and its reserves of gas-dynamic stability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115071/06U RU97455U1 (en) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115071/06U RU97455U1 (en) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97455U1 true RU97455U1 (en) | 2010-09-10 |
Family
ID=42800899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010115071/06U RU97455U1 (en) | 2010-04-16 | 2010-04-16 | GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU97455U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623605C1 (en) * | 2016-08-09 | 2017-06-28 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Control method of aircraft jet turbine bypass engine |
| RU2711187C1 (en) * | 2019-04-19 | 2020-01-15 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Position control system of gas turbine compressor guide vanes |
| RU195344U1 (en) * | 2016-04-12 | 2020-01-23 | Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап | COMPRESSOR CONTROL UNIT |
-
2010
- 2010-04-16 RU RU2010115071/06U patent/RU97455U1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU195344U1 (en) * | 2016-04-12 | 2020-01-23 | Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап | COMPRESSOR CONTROL UNIT |
| RU2623605C1 (en) * | 2016-08-09 | 2017-06-28 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Control method of aircraft jet turbine bypass engine |
| RU2711187C1 (en) * | 2019-04-19 | 2020-01-15 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Position control system of gas turbine compressor guide vanes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2531488C2 (en) | Vane angular position control system and method of optimisation of named angular position | |
| US7472541B2 (en) | Compressor control unit and gas turbine power plant including this unit | |
| US10975776B2 (en) | Adaptive fuel flow estimation with flow meter feedback | |
| RU2425255C1 (en) | Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine | |
| RU2337250C2 (en) | Method of controlling gas turbine engine in acceleration and throttling dynamic conditions | |
| US4651518A (en) | Transient derivative scheduling control system | |
| RU2432501C1 (en) | Control method of position of guide vanes of compressor of gas turbine engine | |
| RU2322601C1 (en) | Gas-turbine fuel delivery control method | |
| RU97455U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE | |
| RU2466287C1 (en) | Control method of gas-turbine engine with afterburner, and system used for its implementation | |
| US8749085B2 (en) | Gas turbine control device and generating system | |
| RU94636U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL DEVICE | |
| RU2422682C1 (en) | Control system of position of guide vanes of compressor of double-flow gas turbine engine | |
| US20230143026A1 (en) | Method of controlling the geometrical configuration of a variable geometry element in a gas turbine engine compressor stage | |
| RU2490492C1 (en) | Control method of gas-turbine engine, and system for its implementation | |
| CN107923258A (en) | Control device, electricity generation system and the electricity-generating method of electricity generation system | |
| JP6134616B2 (en) | 2-shaft gas turbine | |
| CN113167179B (en) | System and method for controlling aircraft turbine engine speed with fault management | |
| US11643977B2 (en) | Gas turbine control device, gas turbine control method, and program | |
| RU112725U1 (en) | GAS-TURBINE ENGINE COMPRESSOR POSITION CONTROL SYSTEM | |
| RU2488009C2 (en) | Method of control over gas turbine engine compressor distributors | |
| EP3974634A1 (en) | Temperature based gas turbine control and method | |
| RU2006114247A (en) | METHOD FOR GAS-TURBINE ENGINE CONTROL | |
| US10465552B2 (en) | Method for the control and protection of a gas turbine and gas turbine using such method | |
| RU2181854C1 (en) | Method for controlling operation of set of aggregates of compressor shop |
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 |