Система дистанционного управления газотурбинным двигателем

Система предназначена для газотурбинного двигателя, преимущественно главного судового двигателя. Данное изобретение позволит повысить надежность системы дистанционного управления газотурбинным двигателем. Система дистанционного управления газотурбинным двигателем содержит задающий орган, соединенный с исполнительным механизмом, кинематически связанным с датчиком обратной связи. Задающий орган соединен при помощи сумматоров и усилителей с исполнительным механизмом, кинематически связанным с кулачковым механизмом с концевыми выключателями, причем по меньшей мере, между одним из сумматоров и усилителем включены последовательно логический элемент И, входы которого соединены с концевыми выключателями, и мультивибратор, при этом кулачковый механизм выполнен с валом, кинематически связанным с исполнительным механизмом, и снабжен свободно установленными на валу кулачками, взаимодействующими с концевыми выключателями, и фиксирование установленными на валу разделительными шайбами, размещенными вдоль оси вала между кулачками. Вал имеет продольный паз, в котором расположена ступенчатая шпонка, имеющая углубления в местах размещения на валу кулачков и выступы в местах размещения на валу разделительных шайб, а вал снабжен гайкой, взаимодействующей через прижимную пружину с разделительными шайбами и кулачками. 4 ил.

 

Изобретение относится к системам дистанционного управления газотурбинным двигателем, преимущественно главным судовым двигателем.

Известна система дистанционного управления газотурбинным двигателем по а.с. SU 1539141 А1 от 30.01.90 (прототип), содержащая задающий орган, соединенный с исполнительным механизмом, кинематически связанным с датчиком обратной связи.

У современных судовых газотурбинных двигателей точки изменения характеристики перемещения задающего органа регулятора подачи топлива являются индивидуальными для каждого двигателя и требуют точной настройки, которая обеспечивается оператором за счет изменения времени перемещения задающего органа системы управления.

Для управления таким двигателем известная система является недостаточно надежной, так как в ней отсутствует автоматическая блокировка возможных неправильных действий оператора при управлении двигателем, которые могут привести к аварии двигателя. Цель изобретения - повышение надежности системы дистанционного управления газотурбинным двигателем.

Для этого в системе дистанционного управления газотурбинным двигателем задающий орган соединен при помощи сумматоров и усилителей с исполнительным механизмом, кинематически связанным с кулачковым механизмом с концевыми выключателями, причем, по меньшей мере, между одним из сумматоров и усилителем включены последовательно логический элемент И, входы которого соединены с концевыми выключателями, и мультивибратор, кулачковый механизм выполнен с валом, кинематически связанным с исполнительным механизмом, и снабжен свободно установленными на валу кулачками, взаимодействующими с концевыми выключателями, и фиксированно установленными на валу разделительными шайбами, размещенными вдоль оси вала между кулачками, при этом вал имеет продольный паз, в котором расположена ступенчатая шпонка, имеющая углубления в местах размещения на валу кулачков и выступы в местах размещения на валу разделительных шайб, а вал снабжен гайкой, взаимодействующей через прижимную пружину с разделительными шайбами и кулачками.

На фигуре 1 приведена функциональная схема системы;

на фигуре 2 - схема установки кулачков и разделительных шайб на валике;

на фигуре 3 - разрез А-А на фигуре 2 (по месту установки кулачка);

на фигуре 4 - разрез Б-Б на фигуре 2 (по месту установки разделительной шайбы).

Газотурбинный двигатель 1 снабжен регулятором 1.1 подачи топлива в двигатель, рычаг 1.2 которого кинематически связан с исполнительным механизмом 2 управления двигателем.

Исполнительный механизм 2 кинематически связан также с датчиком 3 обратной связи и кулачковым механизмом 4. Кулачковый механизм 4 содержит насаженные на вал 5 кулачки 6 и 7, взаимодействующие с концевыми выключателями 8 и 9, выводы которых обозначены 8.1 и 9.1.

На посту управления размещен задающий орган (задатчик) 10, выход которого подключен параллельно с выходом датчика 3 к входам сумматоров 11 и 12.

Сумматор 11 выдает сигнал на выходе, когда уровень сигнала от задатчика 10 выше уровня сигнала от датчика 3.

Сумматор 11 связан с входами логических элементов И 13, 14 и 15. Второй, инверсный вход элемента И 13 связан с концевым выключателем 8 (зона пуска) - канал 8.1. Второй, прямой вход элемента И 14 связан с выключателем 8, а третий, инверсный вход - с выключателем 9 (зона переключения режима) - канал 9.1. Второй и третий прямые входы элемента И 15 связаны с выключателями 8 и 9.

Выход элемента И 14 соединен с мультивибратором 16, состоящим из логических элементов И 17 и И 18, элемента задержки времени 19 (с задержкой на выходе) и элемента задержки времени 20 (с задержкой на входе). Мультивибратор 16 осуществляет линейно-кусочную аппроксимацию выходного сигнала И 14.

Выходы элементов И 13, 15 и 17 через элемент ИЛИ 21 и усилитель 22 подключены к электромагниту 23.1 "Больше" (увеличение подачи топлива) электрогидравлического преобразователя 23. Последний связан гидравлическими каналами, в которые встроены дроссели 24 и 25, с полостями исполнительного механизма 2.

Выходы сумматора 12 и элемента И 13 через логический элемент ИЛИ 26 и усилитель 27 подключены к электромагниту электрогидравлического запорного крана 28, подключенного гидравлическими каналами параллельно дросселю 24.

Выход сумматора 12 подключен при помощи усилителя 29 к электромагниту 23.2 "Меньше" (уменьшение подачи топлива) преобразователя 23.

В кулачковом механизме 4, в его валу 5 выполнен продольный паз, в котором установлена ступенчатая шпонка 30, с выступами и углублениями. Кулачки 6 и 7, свободно установленные на валу 5, разделены разделительными шайбами 31 между собой и упорным выступом 32 вала. Шайбы 31 взаимодействуют с выступом 32 и кулачками 6 и 7 при помощи прижимной пружины 33 и гайки 34, сжимающих кулачки 6 и 7 и шайбы 31 в один жесткий пакет, упирающийся в выступ 32 вала 5.

Кулачки 6 и 7 снабжены отверстиями по форме вала 5 и шпонки 31 (на фигуре 3 показано отверстие 35 в кулачке 6), позволяющие устанавливать кулачки на вал при установленной в пазу вала 5 шпонке 30. Аналогичные отверстия выполнены в шайбах 31. Кулачки 6 и 7 расположены на валу 5 в местах, где в теле шпонки 30 выполнены впадины заподлицо с поверхностью вала 5. Шайбы 31 расположены на валу 5 в местах, где тело шпонки 30 выступает из вала.

Система работает следующим образом.

При задании задатчиком 10 определенной величины рассогласования (на входе сумматора 11 задано увеличение подачи топлива в двигатель 1 из положения "стоп") на выходе сумматора 11 появляется сигнал, поступающий на прямые входы элементов И 13, 14 и 15. Поскольку в этот момент сигнал 8.1 от концевого выключателя 8 (зона пуска) на входах элементов И 14 и 15 отсутствует, появляется сигнал только на выходе элемента И 13 (при отсутствии на инверсном входе И 13 сигнала 8.1).

Сигнал с выхода элемента И 13 через ИЛИ 21 и усилитель 22 поступает на электромагнит 23.1 преобразователя 23, а через элемент ИЛИ 26 и усилитель 27 - на электромагнит крана 28, шунтирующий при этом дроссель 24.

Рабочая жидкость поступает от преобразователя 23 через дроссель 25 в механизм 2, заставляя его отрабатывать с большой скоростью.

Механизм 2 кинематически связан с рычагом 1.2 регулятора 1.1 двигателя 1, с датчиком 3 обратной связи и с валом 5 кулачкового механизма 4. Отработка механизма 2 продолжается до тех пор, пока кулачок 6 замкнет концевой выключатель 8. Сигнал 8.1 от выключателя 8 свидетельствует о том, что исполнительный механизм 2 и связанный с ним регулятор 1.1 пришли в зону пуска. Рукоятка задатчика 10 также должна быть установлена при этом в зоне пуска (по шкале задатчика). Сигнал от задатчика 10 и датчика 3 обратной связи сравниваются на входах сумматора 11 и сигнал с его выхода снимается.

После пуска двигателя 1 переводом рукоятки задатчика 10 устанавливается любое положение на увеличение подачи топлива в двигатель, например, выше зоны перестройки режимов. На выходе сумматора 11 вновь появляется сигнал.

Элемент И 13 блокирован появлением на его инверсном входе сигнала 8.1 от выключателя 8.

Элемент И 15 также блокирован, так как на его входе нет сигнала 9.1 от конечного выключателя 9 (зона перестройки режима).

Сигнал на выходе появляется только у элемента И 14, у которого сигнал 8.1 поступает на прямой вход, а сигнал 9.1 - на инверсный вход.

С выхода элемента И 14 сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 21 через мультивибратор 16.

Мультивибратор 16 осуществляет линейно-кусочную аппроксимацию характеристики задатчика 10 к потребной характеристике отработки механизма 2.

Мультивибратор может быть симметричным или несимметричным за счет настройки элементов 19 и 20 задержки времени, определяющих плечи мультивибратора. Время настройки элементов 19 и 20 определяют временные характеристики разгона двигателя и допустимую величину угла перемещения рычага 1.2 регулятора 1.1 двигателя - (допустимую величину заброса топлива в двигатель). Мультивибратор работает следующим образом.

Сигнал с выхода элемента И 14 через элемент И 17 поступает через элемент ИЛИ 21 и усилитель 22 на электромагнит 23.1 преобразователя 23. Сигнал с выхода И 17 также поступает на инверсный вход элемента задержки времени 19, снимая сигнал с его выхода, при этом появляется сигнал на выходе И 18. Сигнал с выхода И 18 поступает на вход элемента задержки времени 20. После появления (с задержкой) сигнала на выходе элемента 20 он блокирует элемент И 17, снимая сигнал (с задержкой) с выхода элемента 19.

Цикл повторяется, когда сигнал с выхода элемента 14 снимется, разблокируя элемент И 18 и через элемент 20 с задержкой времени на входе блокируется элемент И 17.

После прихода исполнительного механизма 2 в зону перестройки режима кулачок 7 замкнет концевой выключатель 9 и сигнал 9.1 с его выхода блокирует элемент И 14 и задействует элемент И 15. Выходной сигнал элемента И 15 через элемент ИЛИ 21 и усилитель 22 воздействует на электромагнит 23.1 ("больше") преобразователя 23, пока сигнал от датчика 3 обратной связи сравняется с сигналом задатчика 10 на входах сумматора 11.

Переводом рукоятки задатчика 10 на уменьшение подачи топлива создается разница в сигналах задатчика 10 и датчика 3 обратной связи на входах сумматора 12. Сигнал с его выхода через усилитель 29 поступает на электромагнит 23.2 ("Меньше") преобразователя 23 и через ИЛИ 26 и усилитель 27 на электромагнит крана 28, шунтирующего при этом дроссель 24.

Исполнительный механизм 2 с большой скоростью переводит регулятор 1.1 на уменьшение подачи топлива, одновременно воздействуя на датчик 3 обратной связи, пока сигнал с выхода датчика 3 и задатчика 10 сравняются на входах сумматора 12.

Регулировка положения кулачков 6 и 7 является для каждого двигателя индивидуальной и выполняется непосредственно на двигателе после установки на двигателе исполнительного механизма 2 и кулачкового механизма 4, по шкале регулятора 1.1 двигателя 1. Необходимая точность установки кулачков может быть обеспечена только их бесступенчатой регулировкой и жесткой фиксацией окончательно отрегулированных кулачков между собой и положением рычага регулятора 1.1.

Для обеспечения этих требований в вале 5 кулачкового механизма 4 выполнен продольный паз, в который вставлена ступенчатая шпонка 30, соответствующая по длине пакету кулачков 6 и 7 и разделительных шайб 31. При сборке на вал 5 одевается вначале шайба 31, затем кулачок, например 6, снова шайба 31, кулачок 7 и наружная шайба 31. Перед последней шайбой 31 на вал 5 одевается прижимная пружина 33 и на резьбовой конец вала 5 навинчивается гайка 34. При этом шайба 31 размещается в местах выступающих частей шпонки 30, а кулачки - в местах, где тело шпонки 30 срезано заподлицо с поверхностью вала 5.

Когда пружина 39 не затянута гайкой 34, кулачки 6 и 7 при регулировке их положения могут свободно устанавливаться вручную в любое необходимое положение раздельно друг от друга. За счет того, что кулачки 6 и 7 разделены при этом неподвижной шайбой 31, изменение положения одного кулачка не приводит к изменению положения другого, уже отрегулированного кулачка.

После настройки кулачков затягивают гайкой 34 пружину 33, прижимающую пакет кулачков 6 и 7 с разделительными шайбами 31 к выступу 32 вала 5, при этом установленное положение кулачков 6 и 7 жестко фиксируется и не изменяется при работе механизма 2, в процессе которого вал 5, кинематически связанный с механизмом, вращается, нажимая кулачками 6 и 7 поочередно на концевые выключатели 8 и 9 соответственно.

Применение предложенной системы обеспечивает надежное управление судовыми газотурбинными двигателями и высокую технологичность регулировки системы с двигателем как при первоначальной установке ее на двигатель, так и в процессе эксплуатации двигателя, например, при замене регулятора подачи топлива в двигатель.

Система дистанционного управления газотурбинным двигателем, содержащая задающий орган, соединенный с исполнительным механизмом, кинематически связанным с датчиком обратной связи, отличающаяся тем, что задающий орган соединен при помощи сумматоров и усилителей с исполнительным механизмом, кинематически связанным с кулачковым механизмом с концевыми выключателями, причем, по меньшей мере, между одним из сумматоров и усилителем включены последовательно логический элемент И, входы которого соединены с концевыми выключателями, и мультивибратор, кулачковый механизм выполнен с валом, кинематически связанным с исполнительным механизмом, и снабжен свободно установленными на валу кулачками, взаимодействующими с концевыми выключателями, и фиксированно установленными на валу разделительными шайбами, размещенными вдоль оси вала между кулачками, при этом вал имеет продольный паз, в котором расположена ступенчатая шпонка, имеющая углубления в местах размещения на валу кулачков и выступы в местах размещения на валу разделительных шайб, а вал снабжен гайкой, взаимодействующей через прижимную пружину с разделительными шайбами и кулачками.