SU883691A1 - Стенд дл испытани насоса-регул тора газотурбинного двигател - Google Patents

Description

Изобретение относится к испыта-‘ ниям топливорегулирующей аппаратуры газотурбинных двигателей (ГТД).

Известен стенд для испытания насоса-регулятора, содержащий электропривод, соединенный с рессорой .насоса-регулятора, к выходу которого подключен датчик расхода, установленный в топливной системе, соединенный выходом с цифроаналоговым преобразователем и цифровыми управляемыми сопротивлениями, подключенными соответственно к входным резисторам и резисторам обратной связи операци онного интегрирующего усилителя, связанного входом через пусковой ключ с источником опорного напряжения, а выходом - со входом электропривода [)) Известный стенд обладает тем недостатком, что в нем каждое цифровое управляемое сопротивление содержит в себе сложный электронный узел - дешифратор, который преобразует входной цифровой код в позиционный сиг20 нал, управляющий единичным резисто- , ром в цепи интегрирующего операцион ного усилителя.

Другим недостатком стенда является его низкая динамическая точность из-за наличия переход-, ных процессов,возникающих при переходных процессов,возникающих при переключении единичных резисторов, соединенных в цепи обратной связи операционного усилителя с заземленным резистором и конденсатором.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение динамической точности стенда.

Указанная цель достигается тем, что стенд дополнительно содержит цепь, состоящую из последовательно соединенных интегрирующего усилителя с резисторами в цепи обратной связи и электропневмопреобразователя , подключенных соответственно к выходу цифроаналогового преобразователя и входу насоса-регулятора, а цифровые управляемые сопротивления выполнены в виде общего дешифратора и управляемых им ключей, коммутирующих входные резисторы и резисторы обратной связи операционных интегрирующих усилителей. ₅

На фиг. 1 представлена схема стенда, на фиг. 2 - графики апроксимированных характеристик ГТД.

Стенд содержит электропривод 1, соединенный с рессорой насоса-регулято- ю ра 2, к выходу которого подключен датчик 3 расхода, установленный в топливной системе’4, соединенный выходом через цифровой кодовый преобразователь 5 расхода с цифроаналоговым преобразователем 6 и цифровыми управляемыми сопротивлениями ЦУС , выполненными в виде общего дешифратора 7 и управляемых им ключей 8, коммутирующих входные резисторы 9 и резне- , ₂о торы 10 обратной связи как операционного интегрирующего усилителя 11, связанного входом через пусковой ключ 12 с источником 13 опорного напряжения, а выходом - со входом 75 электропривода 1, так и операционного усилителя 14, соединенного выходом со входом электропневмопреобразователя 15·

Стенд работает следующим образом. ₃₀ Для запуска стенда и выхода на режим малого газа замыкают пусковой ключ 12 по команде Пуск. Напряжение от источника 13 поступает через резисторы на входы интегрирующих усилителей 11 и 14. Резисторы 9 и 10 ³⁵ при этом отключены ключами 8, на которых отсутствуют позиционные сигналы от дешифратора 7 до появления расхода топлива режимной работы от насоса-регулятора 2 и соответствующих сигналов от преобразователя датчика 3 расхода и цифрового кодового преобразователя 5.

На выходе усилителей 11 и 14 появ- ⁴⁵ ляются Нарастающие во времени напря-; жения до установления уровней, coot-1 ветствующих потребной частоте вращения η и давлению воздуха Р^за компрессором ГТД на режиме Малого газа. 50

При достижении расходом топлива, выдаваемого регулятором 2 в топливную систему 4, величины, соответствующей режиму малого газа, дешифратор 7, управляемый кодовым 55 .преобразователем 5, формируемый, например двоичный параллельный код, .выдает первый позиционный сигнал.

Этот сигнал, соответствующий заданной величине расхода топлива малого газа, определяют первый общий узел 16 (фиг.2) аппроксимации, одинаковый для всех воспроизводимых характеристик двигателя - статической 1 7н = h(QtI, напорной компрессора 18 Р2*Р2/(5_т1 и динамической 19 Тд = Тд IG_T,i где Тд постоянная времени двигателя. Узел 16 аппроксимации устанавливает начальные участки 20 и 21, линейно-кусочной аппроксимации характеристик 17 и 18 и участок 22 ступенчатой аппроксимации характеристики 19.

При этом срабатывают соответствующие ключи 8, подключая требуемые единичные резисторы 9 во входные цепи и 10 в цепи обратной связи усилителей 11 и 14 параллельно емкостям. Сопротивления единичных резисторов 9 и 10 выбираются таким образом, чтобы обеспечить соответственно коэффи-. циенты усиления К· и постоянные времени апериодических звеньев, образуемых интегрирующими усилителями 11 и 14, резисторами 9 и 10, исходя из аппроксимированных характеристик 17, 18 и 19 ГТД и нелинейных дифференциальных уравнений 1-го порядка, которые могут быть приняты за математическую модель ГТД.

Сопротивления и ИТО^резисторов 9 и 10 узла апрроксимации для каждого i -го определяются из соотношений,

где С - емкость в цепи обратной связи усилителей;

ΐ - порядковый номер узла аппроксимации характеристик 17,18 и 19.

При переводе рычага управления испытываемого насоса-регулятора 2 от положения Малый газ в любое другое до Максимала, расход топлива, выдаваемый насосом и дозируемый автоматом приемистости на переходных режимах и регулятором частоты вращения на равновесных режимах работы,начинает увеличиваться в топливной системе 4.

Сигнал от датчика 3 расхода, пропорциональный расходу топлива, поступает в кодовый преобразователь 5, фор5 мирующий соответствующий цифровой код, например двоичный параллельный.

Цифровой код поступает в общий для всех ЦУС дешифратор 7 и цифроаналоговый преобразователь 6.

В зависимости от текущей величины расхода топлива дешифратор 7 выдает позиционные сигналы согласно выбранным узлам апрроксимации характеристик 17, 18 и 19» например, 23, и так далее до узла 24. При этом срабатывают соответствующий ключи 8 и коммутируют в цепи усилителей 11 и 14 соответствующие единичные резисторы 9 и 10, реализующие требуемые коэффициенты усиления К} и постоянные времени Тд апериодических звеньев на усилителях 11 и 14.

Цифроаналоговый преобразователь 6 преобразует цифровой код в пропорциональный уровень постоянного напряжения , поступающий через ключи.8 на единичные резисторы 9 входных цепей усилителей 11 и 14. На выходе усилителя 11 формируется напряжение, про- ; порциональное потребной частоте вращения рессоры насоса-регулятора 2 согласно характеристике 17·

На выходе усилителя 14 образуется напряжение, пропорциональное потребному давлению PQ. воздуха в автомате приемистости насоса-регулятора 2 согласно характеристике 18.

Переходный процесс на выходе усилителей 11 и 1ч определяется постоянной времени Тд(, устанавливаемой единичными резисторами 10 согласно характеристике 19. Этим воспроизвоIS эо

883691 6

Применение для реализации динамических характеристик единичных резисторов в цепи обратной связи интегрирующих усилителей обеспечивает ликвидацию дополнительной динамической погрешности из-за коммутации, что (обеспечивает рост динамической точности стенда.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к испытани м топливорегулирующей аппаратуры газотурбинных двигателей (ГТД), Известен стенд дл  испытани  насоса-регул тора, содержащий электропривод , соединенный с рессорой .насоса-регул тора, к выходу которого подключен датчик расхода, установленный в топливной системе, соеди ненный выходом с цифроаналоговым пре образователем и цифровыми управл емыми сопротивлени ми, подключенными соответственно к входным резисторам и резисторам обратной св зи операционного интегрирующего усилител , св  занного входом через пусковой ключ с источником опорного напр жени , а выходом - со входом электропривода Р Известный стенд обладает тем недостатком , что в нем каждое цифровое управл емое сопротивление содержит в себе сложный электронный узел - де шифратор, который преобразует входной цифровой код в позиционный сигнал , управл ющий единичным резисто- , ром в цепи интегрирующего операцкон ного усилител . Другим недостатком стенда  вл етс  его низка  динамическа  точность из-за наличи  переход-, ных процессов,возникающих при переходных процессов,возникающих при переключении единичных резисторов, соединенных в цепи обратной св зи операционного усилител  с заземленным ре .истором и конденсатором. Цель изобретени  - упрощение конструкции и повышение динамической точности стенда. Указанна  цель достигаетс  тем, что стенд дополнительно содержит цепь, состо щую из последовательно соединенных интегрирующего усилител  с резисторами в цепи обратной св зи и электропневмопреобразовател , подключенных соответственно к выходу цифроаналогового преобразовател  и входу насоса-регул тора , а цифровые управл емые 3 сопротивлени  выполнены в виде общего дешифратора и управл емых им ключей , коммутирующих входные резисторы и резисторы обратной св зи операционных интегрирующих усилителей. На фиг. 1 представлена схема стенда , на фиг. 2 - графики апроксимированных характеристик ГТД. Стенд содержит электропривод 1, со диненный с рессорой насоса-регул тора 2, к выходу которого подключен датчик 3 расхода, установленный в топ ливной системе, соединенный выходом через цифровой кодовый преобразователь 3 расхода с цифроаналоговым преобразователем 6 и цифровыми управл емыми сопротивлени ми ЦУС , выпол ненными в виде общего дешифратора 7 и управл емых им ключей 8, коммутирующих входные резисторы 9 и резисторы 10 обратной св зи как операционного интегрирующего усилител  11, св занного входом через пусковой ключ 12 с источником 13 опорного напр жени , а выходом - со входом электропривода 1, так и операционного усилител  14, соединенного выходом со входом электропневмопреобразовател  15. Стенд работает следующим образом. Дл  запуска стенда и выхода на ре жим малого газа замыкают пусковой ключ 12 по команде Пуск. Напр жение от источника 13 поступает через резисторы на входы интегрирующих усилителей 11 и 14. Резисторы 9 и 10 при этом отключены ключами 8, на которых отсутствуют позиционные сигналы от дешифратора 7 до по влени  рас хода топлива режимной работы от насоса-регул тора 2 и соответствующих си налов от преобразовател  датчика 3 р хода и цифрового кодового преобразовател  5. На выходе усилителей 11 и 14 по в л ютс  Нарастающие во времени напр жени  до установлени  уровней, соответствующих потребной частоте вращени  п и давлению воздуха Р за компре сором ГТД на режиме Малого газа. При достижении расходом топлива , выдаваемого регул тором 2 в топливную систему 4, величины, соо ветствующей режиму малого газа, дешифратор 7, управл емый кодовым .преобразователем 5, формируемый, например двоичный параллельный код, .выдает первый позиционный сигнал. 1 Этот сигнал, соответствующий заданной величине расхода топлива малого газа, определ ют первый общий узел 1б (фиг.2 аппроксимации, одинаковый дл  всех воспроизводимых характеристик двигател  - статической 17и п(5т, напорной компрессора 18 РТ.Pij 5т и динамической 19 Тд Тд IGy, где Тд посто нна  времени двигател . Узел 16 аппроксимации устанавливает начальные участки 20 и 21, линейно-кусочной аппроксимации характеристик 17 и 18 и участок 22 ступенчатой аппроксимации характеристики 19. При этом срабатывают соответствующие ключи 8, подключа  требуемые единичные резисторы 9 во входные цепи и 10 в цепи обратной св зи усилителей 11 и 14 параллельно емкост м. Сопротивлени  единичных резисторов 9 и 10 выбираютс  таким образом, чтобы обеспечить соответственно коэффи-. циенты усилени  К- и посто нные времеНИ Тд апериодических авеньев, образуемых интегрирующими усилител ми 11 и 14, резисторами 9 и 10, исход  из аппроксимированных характеристик 17, 1В и 19 ГТД и нелинейных дифференциальных уравнений 1-го пор дка, которые могут быть прин ты за математическую модель ГТД. Сопротивлени  и RTO peзиcтopoв 9 и 10 узла апрроксимации дл  каждого i -го определ ютс  из соотношений. Ч- где С - емкость в цепи обратной св зи усилителей; i - пор дковый номер узла аппроксимации характеристик 17,18 При переводе рычага управлени  испытываемого насоса-регул тора 2 от положени  Малый газ в любое другое до Максимала, расход топлива, выдаваемый насосом и дозируемый автоматом приемистости на переходных режимах и регул тором частоты вращени  на равновесных режимах работы,начинает увеличиватьс  в топливной системе 4. Сигнал от датчика 3 расхода, пропорциональный расходу топлива, поступает в кодовый преобразователь 5, формирующий соответствующий цифровой код, например двоичный параллельный. Цифровой код поступает в общий дл  всех ЦУС дешифратор 7 и цифроаналоговый преобразователь 6. В зависимости от текущей величины расхода топлива дешифратор 7 выдает позиционные сигналы согласно выбранным узлам апрроксимации характеристик 17i 18 и 19, например, 23, и так далее до узла . При этом срабатывают соответствующий ключи 8 и коммутируют в цепи усилителей 11 и Т соответствующие единичные резис торы 9 и 10, реализующие требуемые коэффициенты усилени  K;j и посто нные времени Тд апериодических звеньев на усилител х 11 и 1. Цифроаналоговый преобразователь 6 преобразует цифровой код в пропорцио нальный уровень посто нного напр жени  , поступающий через ключи.8 на единичные резисторы 9 входных цепей усилителей 11 и k. На выходе усилител  11 формируетс  напр жение, пропорциональное потребной частоте вращени  рессоры насоса-регул тора 2 со ласно характеристике 17На выходе усилител  14 образуетс  напр жение, пропорциональное потреб ному давлению PI воздуха в автомате приемистости насоса-регул тора 2 согласно характеристике 18. Переходный процесс на выходе усилителей 11 и 1 определ етс  посто нной времени , устанавливаемой единичными резисторами 10 согласно характеристике 19. Этим воспроизводитс  динамическа  составл юща  процесса . Причем скачки выходного напр жени  при коммутации резисторов 10 параллельно емкости обратной св зи интегрирующего усилител  отсутствуют , т.е. цепь Зар ди-Разр ди емкости остаетс  неизменной. Таким образом, использование одного общего дешифратора цифрового кода дл  четырех ЦУС стенда позвол ет значительно упростить структурный сос тав стенда, повысить его надежность. 1А Применение дл  реализации динамических характеристик единичных резисторов в цепи обратной св зи интегрирующих усилителей обеспечивает ликвидацию дополнительной динамической погрешности из-за коммутации, что обеспечивает рост динамической точнос ти стенда. Формула изобретени  Стенд дл  испытани  насоса-регул тора газотурбинного двигател , содержащий электропривод, соединенный с рессорой насоса-регул тора, к выходу которого подключен датчик расхода, установленный в топливной системе, соединенный выходом через цифровой кодовый преобразователь с цифроаналоговым преобразователем и цифровыми управл емыми сопротивлени ми, подключенными- соответственно к входным резисторам и резисторам обратной св зи операционного интегрирующего усилител , св занного входом через пусковой ключ с источником опорного напр жени , а выходом - со входом электропривода,отличающийс   тем, что, с целью упрощени  конструкции и повышени  динамической точности, он дополнительно содержит цепь, состо щую из последовательно соединенных интегрирующего усилител  с резисторами в цепи обратной св зи и электропневмопреобразовател , подключенных соответственно к выходу цифроаналогового преобразовател  и входу насоса-регул тора, а цифровые управл емые сопротивлени  выполнены в виде общего дешифратора и управл емых им ключей, коммутирующих входные резисторы и резисторы обратно св зи операционных интегрирующих усилителей. Источники информацииI прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № «80301, кл. G 05 8 23/00, 1976.

   7, %

   Ул.6V

   %