Способ управления газотурбинным двигателем при его испытаниях на стенде

Авторы патента:

G01M15/14 - Испытание машин и двигателей (испытание топливовпрыскивающей аппаратуры F02M 65/00; испытание зажигания двигателей внутреннего сгорания, например проверка синхронизации F02P 17/00; обнаружение стуков в двигателях внутреннего сгорания G01L 23/22)

Владельцы патента RU 2491527:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СТАР" (RU)

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления ГТД. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно в процессе сдаточных испытаний двигателя на стенде, подают в ЭР внешний управляющий сигнал «Настройка», по этому сигналу, изменяя с помощью ЭР расход топлива в КС двигателя, выводят двигатель на первую наперед заданную частоту вращения турбокомпрессора, подают синусоидальное возмущающее воздействие на расход топлива с наперед заданными амплитудой и периодом в течение наперед заданного времени, достаточного для формирования базы данных о параметрах двигателя наперед заданного объема, измеряют в течение этого времени частоту вращения роторов двигателя, температуру газов за турбиной двигателя, давление воздуха за компрессором двигателя, причем замеры производят с наперед заданной частотой, определяемой для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем, каждый замер передают из ЭР в ИСС, где и формируют базу данных, по истечении наперед заданного времени прекращают подавать синусоидальное возмущающее воздействие на расход топлива и, изменяя с помощью ЭР расход топлива в КС двигателя, выводят двигатель на вторую наперед заданную частоту вращения турбокомпрессора и повторяют операцию по формированию базы данных, после прохождения всех заранее намеченных режимов по частоте вращения обрабатывают полученные базы данных, изменяют настройки ЭР и проводят повторные испытания двигателя для проверки качества управления двигателем с уточненными коэффициентами регулятора. Технический результат изобретения - повышение качества работы САУ за счет ее настройки в процессе сдаточных испытаний на характеристики конкретного двигателя, и, как следствие, повышение надежности работы двигателя и безопасности самолета. 1 ил.

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

Известен способ управления ГТД при его испытаниях, реализованный в электронно-гидромеханической САУ супервизорного типа, см., например, книгу Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., 258-259.

Способ заключается в том, что с целью повышения точности управления управляющее воздействие гидромеханического регулятора корректируется в ограниченном диапазоне электронным корректором.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТД, заключающийся в том, что в электронном регуляторе (ЭР) с помощью датчиков ЭР измеряют положение рычага (РУД) управления двигателем и параметры двигателя, в зависимости от положения РУД и значения параметров двигателя по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР на расход топлива в камеру сгорания (КС) и механизацию двигателя, фиксируют результаты испытаний с помощью стендовой информационно-измерительной системы (ИСС), заявка на изобретение №2006111014/06 от 5.04.2006.

Недостатком этого способа является следующее.

В процессе сдаточных испытаний на моторном стенде обеспечивается проверка всех штатных режимов работы двигателя, заданных в техническом задании (ТЗ) на него. При этом в программном обеспечении (ПО) ЭР используются коэффициенты усиления (КУ) по различным контурам управления, выбранные в процессе математического моделирования с использованием математической модели двигателя (ММД). Однако несмотря на непрерывное совершенствование, ММД характеристики конкретного реального двигателя всегда отличаются от использованных при создании ММД. Это может приводить к тому, что оптимальные с точки зрения ММД КУ могут оказаться неоптимальными с точки зрения реального двигателя.

Это снижает качество работы САУ и может повлиять на надежность работы двигателя («затянутость» переходных процессов, например, взлетной приемистости, недопустимые забросы параметров при перерегулировании, например, температуры газов перед турбиной, и т.п.) и безопасность самолета.

Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности работы двигателя и безопасности самолета.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ГТД при его испытаниях на стенде, заключающемся в том, что в ЭР с помощью датчиков ЭР измеряют положение рычага РУД управления двигателем и параметры двигателя, в зависимости от положения РУД и значения параметров двигателя по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР на расход топлива в КС и механизацию двигателя, фиксируют результаты испытаний с помощью ИСС, подключенной к ЭР, дополнительно в процессе сдаточных испытаний двигателя на стенде подают в ЭР внешний управляющий сигнал «Настройка», по этому сигналу, изменяя с помощью ЭР расход топлива в КС двигателя, выводят двигатель на первую наперед заданную частоту вращения турбокомпрессора, подают синусоидальное возмущающее воздействие на расход топлива с наперед заданными амплитудой и периодом в течение наперед заданного времени, достаточного для формирования базы данных о параметрах двигателя наперед заданного объема, измеряют в течение этого времени частоту вращения роторов двигателя, температуру газов за турбиной двигателя, давление воздуха за компрессором двигателя, причем замеры производят с наперед заданной частотой, определяемой для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем, каждый замер передают из ЭР в ИСС, где и формируют базу данных, по истечении наперед заданного времени прекращают подавать синусоидальное возмущающее воздействие на расход топлива и, изменяя с помощью ЭР расход топлива в КС двигателя, выводят двигатель на вторую наперед заданную частоту вращения турбокомпрессора и повторяют операцию по формированию базы данных, после прохождения всех заранее намеченных режимов по частоте вращения обрабатывают полученные базы данных, изменяют настройки ЭР и проводят повторные испытания двигателя для проверки качества управления двигателем с уточненными коэффициентами регулятора.

На фигуре представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), электронный регулятор 2 (ЭР), блок 3 исполнительных элементов (ИЭ), ИСС 4, подключенную к БД 1 и ЭР 2.

ЭР 2 представляет собой специализированную цифровую вычислительную машину (ЦВМ), содержащую процессорный блок, постоянное (ПЗУ), перепрограммируемое (ГШЗУ) и оперативное (ОЗУ) запоминающие устройства и оснащенную устройствами ввода/вывода (на фигуре не показаны).

ИСС 4 представляет собой ПЭВМ в так называемом промышленном (защищенном) исполнении, оснащенную адаптерами связи с БД 1 (например, контроллером канала RS 485/422 марки PCI 1612U) и ЭР 2 (например, контроллером канала ARINC 429 марки PCI429-4-1С).

Устройство работает следующим образом.

ЭР 2 по сигналам датчиков из БД 1 по известным зависимостям (см., например, книгу Шляхтенко С.М. «Теория ВРД», М., «Машиностроение», 1975 г., с.276-278) формирует управляющее воздействие на ИЭ 3, которые осуществляют требуемые изменения расхода топлива в КС двигателя, положения лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) и клапанов (КТО) перепуска воздуха компрессора (на фигуре не показаны).

Вся информация о состоянии двигателя от БД 1 и ЭР 2 поступает в ИСС 4.

В процессе сдаточных испытаний двигателя на стенде после окончания проверок штатных режимов работы двигателя с КУ, выбранными в процессе математического моделирования с помощью ММД и «зашитыми» в ППЗУ ЭР 2, проводят уточнение КУ под испытываемый двигатель.

Делают это следующим образом.

Из ИСС 4 подают в ЭР 2 управляющий сигнал «Настройка». По этому сигналу в ЭР 2 включается дополнительная программа управления двигателем, хранящаяся в отдельной памяти ПЗУ. В соответствии с этой программой ЭР 2, изменяя с помощью ИЭ 3 расход топлива в КС двигателя, выводит двигатель на первую наперед частоту вращения турбокомпрессора. Для двигателя ПД-14ДД разработки ОАО «Авиадвигатель», г.Пермь, это 9000 об./мин.

После выхода двигателя на заданную частоту вращения турбокомпрессора по командам ЭР 2 с помощью ИЭ 3 подают синусоидальное возмущающее воздействие на расход топлива с наперед заданными амплитудой и периодом в течение наперед заданного времени, достаточного для формирования базы данных о параметрах двигателя наперед заданного объема.

Для двигателя ПД-14 заданная амплитуда соответствует изменению частоты вращения ротора турбокомпрессора не более 2% (оптимум между границей линейности характеристик объекта при отклонениях «в малом» и границей шума замеряемого параметра) от установившегося значения 9000 об/мин.

Частота синусоидального возмущения для ПД-14 составляет 0.47 Гц.

Возмущающие синусоидальные воздействия подаются в течение 5 минут.

С помощью БД 1 и ЭР 2 измеряют в течение этого времени частоту вращения роторов двигателя, температуру газов за турбиной двигателя, давление воздуха за компрессором двигателя, причем замеры производят с наперед заданной частотой, определяемой для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем. Для двигателя ПД-14 замеры производятся через каждые 5 миллисекунд. Каждый замер передают из ЭР 2 в ИСС 4, где и формируют базу данных.

По истечении наперед заданного времени (для ПД-14 - 5 мин) прекращают подавать синусоидальное возмущающее воздействие на расход топлива и, изменяя с помощью ЭР 2 и ИЭ 3 расход топлива в КС двигателя, выводят двигатель на вторую наперед заданную частоту вращения турбокомпрессора (для двигателя ПД-14 - это 12000 об./мин) и повторяют операцию по формированию базы данных в ИСС 4.

После прохождения всех заранее намеченных режимов по частоте вращения (для ПД-14 - это еще режим 15000 об./мин) обрабатывают полученные базы данных.

Полученные результаты анализируют специалисты (анализируется характер изменения параметров двигателя). По результатам анализа, при необходимости, корректируют коэффициенты усиления регулятора по различным контурам управления (например, уточняют значение коэффициента усиления по контуру управления частоты вращения турбокомпрессора, подробнее см. книгу Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория автоматического регулирования», М., «Наука», 1975 г., с.32-46).

После этого изменяют настройки ЭР 2 (через ППЗУ) и проводят повторные испытания двигателя для проверки качества управления двигателем с уточненными коэффициентами регулятора.

Таким образом, обеспечивается повышение качества работы САУ за счет ее настройки в процессе сдаточных испытаний на характеристики конкретного двигателя, и, как следствие, повышение надежности работы двигателя и безопасности самолета.

Способ управления газотурбинным двигателем (ГТД) при его испытаниях на стенде, заключающийся в том, что в электронном регуляторе (ЭР) с помощью датчиков ЭР измеряют положение рычага (РУД) управления двигателем и параметры двигателя, в зависимости от положения РУД и значения параметров двигателя по законам управления, реализованным в ЭР, формируют управляющее воздействие ЭР на расход топлива в камеру сгорания (КС) и механизацию двигателя, фиксируют результаты испытаний с помощью стендовой информационно-измерительной системы (ИСС), отличающийся тем, что дополнительно в процессе сдаточных испытаний двигателя на стенде подают в ЭР внешний управляющий сигнал «Настройка», по этому сигналу, изменяя с помощью ЭР расход топлива в КС двигателя, выводят двигатель на первую наперед заданную частоту вращения турбокомпрессора, подают синусоидальное возмущающее воздействие на расход топлива с наперед заданными амплитудой и периодом в течение наперед заданного времени, достаточного для формирования базы данных о параметрах двигателя наперед заданного объема, измеряют в течение этого времени частоту вращения роторов двигателя, температуру газов за турбиной двигателя, давление воздуха за компрессором двигателя, причем замеры производят с наперед заданной частотой, определяемой для каждого типа двигателя расчетно-экспериментальным путем, каждый замер передают из ЭР в ИСС, где и формируют базу данных, по истечении наперед заданного времени прекращают подавать синусоидальное возмущающее воздействие на расход топлива и, изменяя с помощью ЭР расход топлива в КС двигателя, выводят двигатель на вторую наперед заданную частоту вращения турбокомпрессора и повторяют операцию по формированию базы данных, после прохождения всех заранее намеченных режимов по частоте вращения обрабатывают полученные базы данных, изменяют настройки ЭР и проводят повторные испытания двигателя для проверки качества управления двигателем с уточненными коэффициентами регулятора.

Похожие патенты:

Способ диагностики двигателя // 2491526

Способ диагностики неисправностей регулятора давления отработавших газов и соответствующее устройство диагностики // 2490494

Изобретение относится к способу управления для диагностики неисправностей регулятора давления отработавших газов в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы изобретения.

Способ и устройство для определения характеристик и границы устойчивой работы компрессора в составе гтд // 2488086

Изобретение относится к испытательным стендам для определения характеристик и границы устойчивой работы компрессора в составе двигателя. .

Турбореактивный двигатель (варианты). способ испытания турбореактивного двигателя (варианты). способ производства турбореактивного двигателя. способ промышленного производства турбореактивного двигателя. способ капитального ремонта турбореактивного двигателя. способ эксплуатации турбореактивного двигателя // 2487334

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к авиационным двигателям типа турбореактивных, способам их опытного производства, испытания и доводки, а также промышленного производства и эксплуатации.

Турбореактивный двигатель. способ испытания турбореактивного двигателя (варианты). способ производства турбореактивного двигателя. способ промышленного производства турбореактивного двигателя. способ эксплуатации турбореактивного двигателя // 2487333

Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания // 2486486

Изобретение относится к методам контроля в эксплуатационных условиях поршневых двигателей внутреннего сгорания. .

Способ и устройство для контроля блока управления двигателем // 2486366

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для контроля блока управления двигателем внутреннего сгорания. .

Способ диагностики фундамента электропривода насосного агрегата // 2485351

Изобретение относится к области диагностики, обеспечению безопасности трубопроводного транспорта, а более конкретно к способам оценки технического состояния фундаментов электроприводов насосных агрегатов в составе газокомпрессорной станции на основе компьютерной вибродиагностики, и может быть использовано при эксплуатации насосных станций для своевременного предупреждения аварий насосных агрегатов при транспортировке газа, нефти и продуктов их переработки.

Способ вибрационной диагностики и прогнозирования внезапного отказа двигателя и носитель // 2484442

Изобретение относится к испытаниям двигателей. .

Газотурбинный двигатель. способ испытания газотурбинного двигателя. способ производства партии газотурбинных двигателей (варианты). способ эксплуатации газотурбинного двигателя // 2484441

Способ высотных испытаний крупногабаритного рдтт и установка для его осуществления // 2492341

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к высотным испытаниям крупногабаритного РДТТ

Компьютерный способ определения дымности отработанных газов дизельных двигателей // 2492442

Изобретение относится к диагностированию дизельных двигателей автотранспортных и военных машин, в частности к способам определения дымности отработанных газов дизельных двигателей с применением компьютера

Способ диагностики входного устройства силовой установки самолета // 2493549

Изобретение относится к авиации и может быть применено для диагностики входных устройств силовых установок с использованием вейвлет-анализа. Способ заключается в регистрации физических параметров с помощью датчиков, преобразовании данных в вейвлет-коэффициенты и последующем анализе. Пульсации давления измеряют с помощью датчиков, установленных за входным устройством на входе в двигатель, по результатам измерений вычисляют вейвлет-коэффициенты различного уровня и среднеквадратичные отклонения (СКО) вейвлет-коэффициентов, сравнивают получаемые значения СКО с полученными во время предварительных летных испытаний их максимальными значениями, при достижении СКО максимальных значений делают вывод о приближающемся помиаже. Изобретение позволяет повысить надежность диагностики входных устройств как на дозвуковых так и на сверхзвуковых режимах полета при стационарном и нестационарном сигнале, выявлять локальные особенности сигналов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ и устройство для распознавания состояния исследуемой создающей шумы машины // 2494364

Использование: в способе и устройстве для распознавания состояния исследуемой создающей шумы машины. Сущность: в способе и устройстве распознавания состояния исследуемого создающего шумы объекта сгенерированная для по меньшей мере одного эталонного объекта статистическая основная модель классификации акустических признаков на основе акустических признаков (m) генерируемого исследуемым объектом (2) шума с помощью блока (5) обработки данных автоматически индивидуально адаптируется, причем блок (5) обработки данных на основе индивидуально адаптированной статистической модели классификации классифицирует состояние исследуемого создающего шумы объекта (2). Технический результат: повышение точности при определении состояния шумящего объекта. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Нагрузочное устройство для исследования торцевого демпфирования колебаний лопаток вентилятора газотурбинного двигателя на вибростенде // 2494365

Нагрузочное устройство для исследования торцевого демпфирования колебаний лопаток вентиляторов газотурбинного двигателя на вибростенде содержит узел фиксации, предназначенный для удержания и фиксации демпфирующего устройства, узел ориентации, размещенный на станине вибростенда, выполненный с возможностью закрепления в нем узла фиксации и регулирования перемещения в трех взаимно ортогональных направлениях пространства, и узел нагружения прижатием демпфирующего устройства к торцевой поверхности непрофильной части лопатки для создания нагрузки, выполненный с возможностью регулирования силы прижатия с обеспечением силы трения достаточной для рассеивания энергии колебаний лопатки. Узел фиксации выполнен в виде пластин, которые прижимают размещенное между ними демпфирующее устройство. Узел ориентации содержит плиту, установленную на ней стойку. Плита и стойка содержат проточки фрезой под крепежные болты, обеспечивающие ход в радиальном направлении и поворот относительно вибростенда. Узел нагружения прижатием содержит винт, вставленный в отверстие стойки, с диаметром и шагом резьбы, создающими прижимное усилие, обеспечивающее достаточную силу трения для рассеивания энергии колебаний в стойке. Технический результат - повышение точности имитирования действия демпфирующего устройства на вибростенде. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ определения полноты сгорания топливной смеси в камере сгорания сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя // 2495270

Способ определения полноты сгорания топливной смеси в камере сгорания сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя заключается в том, что двигатель жестко соединяют с горизонтальной мерительной платформой, платформу устанавливают на поперечные упругие опоры и соединяют с датчиком силы. Датчик силы тарируют грузом заданной массы и измеряют усилие на датчике силы. После этого подают холодный воздух на вход в камеру сгорания и измеряют усилие на датчике силы. Потом дополнительно подают в камеру сгорания топливо, воспламеняют образовавшуюся топливную смесь и в процессе горения смеси измеряют усилие на датчике силы, затем вычисляют полноту сгорания топливной смеси по соотношению, защищаемому настоящим изобретением. Изобретение позволяет повысить точность, надежность и упростить определения полноты сгорания топливной смеси в камере сгорания сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя. 1 ил.

Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания // 2495394

Изобретение может быть использовано при испытаниях турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Стенд содержит входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока с регулируемым приводом, выполненный в виде технологического компрессора, испытуемый турбокомпрессор с системой смазки и охлаждения, устройство для создания пульсаций газового потока и регулируемый дроссель. В качестве регулируемого привода используется ДВС со струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком. Стенд снабжен модулем аналогового ввода, коммутатором, блоком обработки информации, преобразователем интерфейса, устройством вывода информации, запоминающим устройством, датчиками частоты вращения ротора турбокомпрессора и технологического компрессора, датчиками давления и температуры газового потока. Датчики давления и температуры установлены на входе и выходе в компрессор испытуемого турбокомпрессора, на входе и выходе технологического компрессора, на входе и выходе турбины испытуемого турбокомпрессора, на выходе из ДВС. Датчики расхода воздуха установлены на выходе из компрессора и на выходе из ДВС, причем все датчики давления, температуры, расхода воздуха и частоты вращения соединены через модуль аналогового ввода и коммутатор с блоком обработки информации, который соединен с запоминающим устройством и через преобразователь интерфейса и с устройством вывода информации. Технический результат заключается в повышении достоверности испытания турбокомпрессора путем измерения, регистрации и обработки больших массивов данных множества контролируемых параметров. 1 ил.

Способ диагностики трансмиссии двухвального газотурбинного двигателя // 2495395

Изобретение относятся к диагностике турбомашин и может быть использовано для диагностирования состояния трансмиссии двухвальных авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Способ диагностики трансмиссии двухвального газотурбинного двигателя включает приведение валов во вращение, измерение значения заданного параметра, сравнение его с заданным значением и определение по результатам сравнения состояния трансмиссии, при этом диагностирование осуществляют на выбеге валов, причем для проведения диагностики задают большую и меньшую частоты вращения каждого вала, а в качестве заданного параметра используют время, в течение которого значение частоты вращения каждого вала уменьшается от большего заданного значения до меньшего, полученные значения времени сравнивают с заданным для данного интервала частот вращения валов бездефектной трансмиссии каждого вала и по результатам сравнения судят о состоянии трансмиссии газотурбинного двигателя. Технический результат изобретения - повышение надежности и достоверности диагностики трансмиссии ГТД. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность // 2496115

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность, в частности обмоток электрических машин и аппаратов. Техническим результатом является повышение надежности диагностирования электрических цепей и достоверности диагностируемых параметров. В способе диагностирования электрических цепей, содержащих активное сопротивление и индуктивность, в частности обмоток электрических машин и аппаратов, в диагностируемую электрическую цепь дополнительно последовательно подключают конденсатор, на вход цепи подают переменное напряжение промышленной частоты и в режиме установившихся гармонических колебаний измеряют амплитуду и фазовый сдвиг напряжения на конденсаторе относительно поданного напряжения, вычисляют относительную амплитуду в виде отношения амплитуды напряжения на конденсаторе к амплитуде подаваемого напряжения и в качестве диагностируемых параметров принимают значение фазового сдвига и вычисленное значение относительной амплитуды. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Дизель-электрическая система привода // 2498492

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дизель-электрической системе привода. Технический результат - исключение перегрузки мощных полупроводников автономных выпрямителей импульсного тока со стороны генератора при проведении теста self-load-test. Дизель-электрическая система привода содержит генератор (4) с двумя многофазными обмотками (22, 24), дизельный двигатель (2) и выпрямитель (6) переменного тока промежуточной цепи напряжения с двумя автономными выпрямителями (10, 12) импульсного тока, соединенными со стороны генератора с указанными обмотками (22, 24), а с другой стороны посредством средства (30) тормозного сопротивления они соединены между собой. Согласно изобретению в качестве средства (30) тормозного сопротивления предусмотрены, соответственно, два электрически последовательно включенных сопротивления (48, 50), величины сопротивления которых равны половине величины средства (30) тормозного сопротивления, и предусмотрено двухполюсное коммутационное устройство (54), соединенное со стороны входа, соответственно, с точкой (52) соединения двух электрически последовательно включенных сопротивлений (48, 50). Таким образом, у этой дизель-электрической системы привода существует возможность проведения теста Self-load-Test с регулируемым моментом нагрузки для контроля мощности дизельного двигателя (2), причем никакой перегрузки мощных полупроводников автономных выпрямителей (10, 12) импульсного тока со стороны генератора более не происходит. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.