Способ управления газотурбинным двигателем

Авторы патента:

F02C9 - Управление газотурбинными установками; управление топливоподачей в воздушно-реактивных двигательных установках (управление воздухозаборниками F02C 7/057; управление турбинами F01D; управление компрессорами F04D 27/00)

Владельцы патента RU 2418182:

Открытое акционерное общество "СТАР" (RU)

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД), применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) наземных транспортных средств. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно на режиме «стояночный малый газ» измеряют потребляемую мощность электрогенератора (ЭГ), кинематически связанного с ротором ГТД, и по измеренной мощности корректируют величину заданной частоты вращения. Технический результат изобретения - повышение экономичности и надежности работы двигателя за счет повышения качества управления ГТД. 1 ил.

Известен способ управления ГТД путем измерения косвенного параметра, характеризующего мощность двигателя, и изменения расхода топлива в камеру сгорания по величине отклонения измеренного параметра от заданного значения [1].

Однако известный способ не позволяет без существенного усложнения процесса регулирования и ужесточения требований к точности датчиков внутридвигательных параметров обеспечить необходимое качество регулирования.

Известен также способ управления ГТД, заключающийся в том, что определяют в зависимости от положения рычага управления двигателем (РУД) заданную частоту вращения ротора двигателя, измеряют фактическую частоту вращения ротора двигателя, определяют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения и в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения управляют расходом топлива в камеру сгорания (КС) двигателя [2].

Этот способ, используемый в САУ ГТД силовых установок (СУ) наземных транспортных средств, имеет следующий недостаток. Один и тот же режим по частоте вращения ротора двигателя при разных параметрах воздуха на входе в ГТД обеспечивает передачу на силовую трансмиссию СУ разной располагаемой мощности. Так, например, для турбовального двигателя класса ТВ2-117 этот разброс составляет от 10 до 17%. Это приводит к тому, что на режиме «малый газ», соответствующем стояночному режиму транспортного средства, при таком способе управления двигатель будет работать при всех температурах воздуха ниже 15°С на режиме повышенной мощности. Это приводит к снижению экономичности ГТД и повышенному износу деталей трансмиссии, что снижает надежность работы СУ.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности работы ГТД за счет повышения качества управления двигателем.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ГТД, заключающемся в том, что определяют в зависимости от положения рычага управления двигателем (РУД) заданную частоту вращения ротора двигателя, измеряют фактическую частоту вращения ротора двигателя, определяют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения и в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения управляют расходом топлива в КС двигателя, дополнительно на режиме «стояночный малый газ» измеряют потребляемую мощность электрогенератора (ЭГ), кинематически связанного с ротором ГТД, и по измеренной мощности корректируют величину заданной частоты вращения.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующая заявляемый способ регулирования газотурбинного двигателя.

Устройство содержит блок 1 датчиков, задатчик 2 частоты (п р зад.) вращения ротора двигателя, сумматор 3, электрогидропреобразователь (ЭГП) 4, дозатор 5 топлива, при этом второй вход сумматора 3 подключен к блоку 1.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от положения РУД (от блока 1) задатчик 2 формирует заданную частоту вращения ротора двигателя п р зад. В сумматоре 3 величина п р зад. сравнивается с фактической частотой вращения ротора двигателя п р изм., полученной из блока 1. На выходе сумматора 3 получается величина рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения, которая в ЭГП 4 преобразуется в управляющее воздействие для дозатора 5, который и определяет расход топлива в КС двигателя.

При работе двигателя на режиме «стояночный малый газ» с помощью блока 1 измеряют потребляемую мощность ЭГ (N потреб.), кинематически связанного с ротором ГТД. Измеренное значение потребляемой мощности поступает от блока 1 в задатчик 2. Располагаемая мощность двигателя рассчитывается в задатчике 2 по известной зависимости, например

где Мкр. - измеренное в блоке 1 значение крутящего момента на выходном валу ротора двигателя;

n p изм. - измеренная в блоке 1 частота вращения ротора двигателя.

При наличии рассогласования между потребляемой и располагаемой мощностями задатчик 2 изменяет заданное значение частоты вращения ротора двигателя. Это вызывает изменение измеренной (фактической) частоты вращения и, как следствие, располагаемой мощности двигателя.

Таким образом обеспечивается баланс между располагаемой (фактической) мощностью двигателя и потребляемой мощностью ЭГ.

Это обеспечивает снижение расхода топлива и штатный износ деталей трансмиссии. Т.о. за счет повышения качества управления двигателем обеспечивается повышение экономичности и надежности работы ГТД.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. «Выбор и обоснование рациональных схем электронно-гидравлических CAP вертолетных и транспортных ГТД», т.о. ЦИАМ №8533, 1978 г.

2. Патент US №3283503, кл. 60-39.28, 1964 г.

Способ управления газотурбинным двигателем, заключающийся в том, что определяют в зависимости от положения рычага управления двигателем (РУД) заданную частоту вращения ротора двигателя, измеряют фактическую частоту вращения ротора двигателя, определяют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения и в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения управляют расходом топлива в КС двигателя, отличающийся тем, что дополнительно на режиме «стояночный малый газ» измеряют потребляемую мощность электрогенератора (ЭГ), кинематически связанного с ротором ГТД и по измеренной мощности корректируют величину заданной частоты вращения.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления ГТД.

Система измерения частоты вращения ротора газотурбинного двигателя // 2416731

Способ управления газотурбинной электростанцией // 2416730

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД) со свободной турбиной, применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) газотурбинных электростанций (ГТЭС).

Способ управления газотурбинным двигателем // 2416036

Способ управления газотурбинным двигателем // 2416035

Способ и устройство для регулирования линии режима работы камеры сгорания газовой турбины // 2413083

Способ для повышения эксплуатационной гибкости генерирующей ток установки, в частности газовой или паровой турбины, устройство для его осуществления и турбоагрегат (варианты) // 2413082

Изобретение относится к способу повышения эксплуатационной гибкости генерирующей ток установки с турбоагрегатом, содержащим турбину и соединенный с турбиной электрический генератор, при этом задают заданное значение мощности (P1) и задают будущий целевой момент времени (t1), в который турбоагрегат должен иметь заданное значение мощности (P1), так что с помощью заданного значения мощности (P1) и целевого момента времени (t1) определяют кривую мощности, при этом управляют турбоагрегатом исходя из действительной мощности (Р0) в действительное время (t0) вдоль кривой мощности так, что заданное значение мощности (P1 ) достигается в заданный целевой момент времени (t1 ).

Система автоматического регулирования газотурбинного двигателя // 2412366

Изобретение относится к авиаприборостроению, а именно к системам автоматического регулирования (САР) газотурбинных двигателей (ГТД). .

Управление топливным коэффициентом в устройстве сгорания с множеством трубопроводов подачи топлива // 2411385

Изобретение относится к энергетике. .

Регулятор расхода рабочей среды для системы автоматического регулирования // 2409828

Изобретение относится к области энергетики и предназначена для использования в системах регулирования энергетических установок. .

Способ и система управления газотурбинного двигателя // 2418183

Изобретение относится к области авиационной техники, а точнее касается автоматического управления самолета с газотурбинным двигателем с форсажной камерой

Способ регулирования двухвального турбореактивного двигателя // 2418184

Изобретение относится к системам управления топливоподачей совместно с управлением другим параметром турбореактивного двигателя, а именно совместно с управлением реактивным соплом

Способ управления газотурбинным двигателем // 2418962

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления ГТД

Измерение толщины стенки, в частности стенки лопатки, при помощи токов фуко // 2418963

Изобретение относится к способу оценки толщины стенки полой детали типа лопатки газотурбинного двигателя, по меньшей мере в одной точке, имеющей определенный радиус кривизны в этой точке, внутри интервала радиусов кривизны и определенных значений толщины, заключающийся в том, что определяют величины импеданса электрической цепи, образованной датчиком токов Фуко, наложенным на стенку, вводят эти величины на вход блока цифровой обработки с нейронной сетью

Система автоматического управления частотой вращения ротора газотурбинного двигателя // 2418964

Изобретение относится к системам автоматического управления (САУ) переходными режимами газотурбинных двигателей (ГТД)

Способ и устройство для уменьшения скорости вращения ротора в случае разрушения вала турбины газотурбинного двигателя // 2418965

Изобретение относится к способу, предназначенному для уменьшения в газотурбинном двигателе скорости вращения турбины, содержащей ротор, приводящий в движение тот или иной вал и имеющий возможность вращаться внутри статора, в случае разрушения упомянутого вала

Способ управления газотурбинной электростанцией // 2422657

Способ управления расходом топлива на запуске газотурбинной установки // 2422658

Способ управления газотурбинным двигателем // 2425237

Устройство для управления газотурбинным двигателем // 2425238

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД)