Способ автоматического регулирования многовального газотурбинного двигателя с керамическими элементами

 

Использование: автоматическое регулирование газотурбинных двигателей (ГТД), в частности, управление и защита многовальных ГТД с керамическими элементами. Сущность изобретения: измеряют выходную мощность, сравнивают ее с заданной и формируют основное управляющее воздействие для изменения расхода топлива в камеру сгорания, дополнительно измеряют отношение массового расхода воздуха к массовому расходу газа, из которого определяют фактический коэффициент избытка воздуха, соответствующий фактическому расходу газа, а затем определяют относительную разность между фактическим и заданным коэффициентом избытка воздуха, на которую уменьшлот величину сигнала основного управляющего воздействия и полученным результирующим сигналом воздействуют на изменение расхода топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя . /; о ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 С 9/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4878538/06 (22) 29.10.90 (46) 23.05.93. Бюл. ¹ 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения (72) B.Х.Дуберштейн, Ю,И,Захаров, Б,О.Ирашин, А.В,Сударев и И,К.Шитов (56) Ратнер И.С, и др., Электрическая часть системы регулирования энергетической газотурбинной установки, Энергомашиностроение, 1989, № 3, с, 40; (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МНОГОВАЛЬНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ С

КЕРАМИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ (57) Использование: автоматическое регулирование газотурбинных двигателей (ГТД), в частности, управление и защита многовальИзобретение относится к автоматическому регулированию газотурбинного двигателя (ГТД), в частности, к электронным системам управления и защиты ГТД с керамическими элементами.

Цель изобретения — повышение надежности и ресурса работы многовальных ГТД с керамическими элементами посредством ограничения бросков температуры в камере сгорания на переходных режимах.

Согласно изобретению формирование дополнительного управляющего воздействия производится с учетом балансовых характеристик камеры сгорания, что позволяет учесть тепловую инерцию многовальных ГТД.

Регулирование ГТД с учетом теплового баланса позволяет практически мгновенно определить величину отклонения массовых. Ы, 1816880 А1 ных ГТД с керамическими элементами. Сущность изобретения: измеряют выходную мощность, сравнивают ее с заданной и формируют основное управляющее воздействие для изменения расхода топлива в камеру сгорания, дополнительно измеряют отношение массового расхода воздуха к массовому расходу газа, из которого определяют фактический коэффициент избытка воздуха, соответствующий фактическому расходу газа, а затем определяют относительную разность между фактическим и заданным коэффициентом избытка воздуха, на которую уменьшают величину сигнала основного управляющего воздействия и полученным результирующим сигналом воздействуют на изменение расхода топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя, расходов воздуха и газа от заданного соотношения, получить дополнительный аналоговый сигнал, с помощью которого может быть скорректировано основное управляющее воздействие.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 (см. материалы заявки) показана функционально-структурная схема системы автоматического регулирования многовального ГТД с керамическими элементами для реализации способа.

Система регулирования содержит массовый расходомер 1 газа, массовый расходомер 2 воздуха, измеритель 3 температуры воздуха перед камерой сгорания, измеритель 4 температуры газа перед камерой сгорания, орган 5 сравнения массовых расходов воздуха и газа, делитель 6, блок 7 сравнения, сумматор 8, решающее устрой1816880 ство 9, блок 10 задатчика мощности, блок 11 измерения фактической мощности ГТД, блок 12 формирования основного управляющего воздействия на сервомотор 13 клапана 14 подачи топливного газа в газотурбинный двигатель 15, Пример осуществления способа.

Измеряют по расходомеру 1 массовый расход GT топливного газа и по расходомеру

2 массовый расход 6> воздуха и определяют их фактическое отношение в блоке 5. Полученное отношение делят в блоке 6 на стехиометрический коэффициент-Lc (кг/кг) гаэаи on ределя ют фактический коэффициент аф избытка воздуха . 15 зв.

"ф= а, ..

Измеряют фактическое значение мощности МФ в блоке 11, вычитают из него за. данное в блоке 10 значение мощности N3 и 20 определяют их относительную величину

МФ Мз МФ вЂ” — — = — — 1.

Мз Мз

Зависимость между температурой газа на выходе камеры сгорания и мощностью

Мф определяется при испытаниях ГТД и вводится в решающее устройство 9.

С учетом текущих значений Т>, Тг и заданного значения мощности N3 определяют заданный коэффициент избытка воздуха по формуле;

О Ьа +Cру(Tr -273) +1а Cer E Tr -273 ) -(1 + 1 ) Саг (Та-2722а (о f Oper (Та-213)-Саа 1 Та — 272/1 где Q — теплота сгорания топлива, кДж/кг;

hcT — коэффициент полноты сгорания топлива;

CpT — теплоемкость топливного газа при температуре Т7(К), кДж/кг К;

Cp7T1- — теплоемкость воздуха при темпе40 ратуре Тг(К), кДж/кг К;

Cpr — средняя весовая теплоемкость газа при а=- 1, кДж/кг К;

Срз — теплоемкость воздуха при температуре Тз, кДж/кг К.

Затем сравнивают фактическое аф и заданное аз значения коэффициентов избытка воздуха в блоке 7 и определяют его относительную величину аф — аз i аз КЗ

В блоке 8 вычитают из сигнала относительной величины мощности (— - 1) сигнал

Мф

Мз относительного избытка воздуха (— - 1) и их аф

Тз

Nü а ) разность (- — †) используют в качестве

Мз з основного управляющего сигнала, который подают в блок 12.

Например, при резком увеличении подачи топливного газа в камеру сгорания и возрастании соответственно, температуры уменьшается коэффициент аф, что приведет к возрастанию величины основного управляющего сигнала, который воздействует на сервомотор 13 и закроет клапан 14 подачи топливного газа в двигатель 15, В результате этого будет обеспечено ограничение броска температуры газа на выходе камеры сгорания во время перехода

ГТД с одного режима работы на другой, определяемого инерционностью его кинематической схемы.

Таким образом, регулирование многовального ГТД с керамическими элементами по балансным характеристикам позволит повысить их надежность и ресурс работы, оптимизировать эксплуатацию двигателя, Формула изобретения

Способ автоматического регулирования многовапьного газотурбинного двигателя с керамическими элементами путем измерения выходной мощности, onределения относительной разности с заданной мощностью и формирования управляющего воздействия на изменение расхода топлива в камеру сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса работы посредством ограничения бросков температуры газа на переходных режимах, измеряют массовые расходы воздуха и газа, формируют сигнал их отношения умножением на величину, обратную стехиометриче-, скому коэффициенту, определяют фактический коэффициент избытка воздуха, в соответствии с балансовыми характеристиками камеры сгорания задают коэффициент избытка воздуха, определяют относительную разность между фактическим и заданным коэффициентами избытка воздуха, на которую уменьшают величину управляющего воздействия.

1816880

Составитель Б, Ирашин

Техред M. Моргентал Корректор М. Ткач

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1713 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-Э5, Раушская наб„4/5