Способ управления расходом топлива в двухтопливную камеру сгорания судовой газотурбинной установки


 


Владельцы патента RU 2500911:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СТАР" (RU)

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в локальных системах управления (ЛСУ) газотурбинными силовыми установками (ГТУ) судов различного назначения. Дополнительно при подаче оператором команды на переход с одного топлива на другое фиксируют значение частоты вращения турбокомпрессора в момент получения команды, с помощью первого дозатора начинают уменьшать расход первого топлива в первый коллектор КС по линейному закону с наперед заданным темпом, одновременно с этим начинают с помощью второго дозатора увеличивать расход второго топлива во второй коллектор КС таким образом, чтобы частота вращения турбокомпрессора оставалась неизменной. Технический результат изобретения - повышение эксплуатационной надежности работы ГТУ. 1 ил.

 

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в локальных системах управления (ЛСУ) газотурбинными силовыми установками (ГТУ) судов различного назначения.

Известен способ управления газотурбинного двигателя (ГТД), реализованный в электронно-гидромеханической системе автоматического управления (САУ) супервизорного типа. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.78-81.

Способ заключается в том, что управляющее воздействие гидромеханического регулятора корректируется по температуре газов за турбиной в ограниченном диапазоне электронным корректором.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления расходом топлива в двухтопливную (газ + солярка) камеру сгорания (КС) судовой ГТУ, заключающийся в том, что подают в КС расход топлива, обеспечивающий заданное значение частоты вращения турбокомпрессора ГТУ, Багерман А.З. «Обеспечение надежной эксплуатации газотурбинных двигателей в морских условиях», СПб., ЦНИИ им. Академика А.Н. Крылова, 2010 г., с.32.

Недостатком этого способа является следующее.

Для перехода с одного вида топлива на другое (с газообразного на жидкое или с жидкого на газообразное) необходимо остановить ГТУ и провести монтажные работы по переключению с одного топлива на другое.

Это снижает эксплуатационную надежность ГТУ.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности работы ГТУ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления расходом топлива в двухтопливную КС судовой ГТУ, заключающемся в том, что подают в КС расход топлива, обеспечивающий заданное значение частоты вращения турбокомпрессора ГТУ, дополнительно при подаче оператором команды на переход с одного топлива на другое фиксируют значение частоты вращения турбокомпрессора в момент получения команды, с помощью первого дозатора начинают уменьшать расход первого топлива в первый коллектор КС по линейному закону с наперед заданным темпом, одновременно с этим начинают с помощью второго дозатора увеличивать расход второго топлива во второй коллектор КС таким образом, чтобы частота вращения турбокомпрессора оставалась неизменной.

На фигуре представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), ЛСУ 2, первый блок 3 управления дозирующим агрегатом, первый дозирующий агрегат 4 (ДГ), первый стоп-кран 5 (СК), причем ДГ 4 подключен к БД 1, а СК 5 - к ЛСУ 2, ко второму управляющему выходу ЛСУ 2 подключены последовательно соединенные второй блок 6 управления дозирующим агрегатом, второй ДГ 7, второй СК 8, причем ДГ 7 подключен к БД 1, СК 8 - к ЛСУ 2, а информационный вход ЛСУ 2 подключен к информационному выходу системы 9 управления судном.

Устройство работает следующим образом.

Система 9 управления судном задает в ЛСУ 2 режим работы ГТУ: запуск, холостой ход (частоту вращения турбокомпрессора холостого хода), номинальный режим (частоту вращения турбокомпрессора на номинальном режиме), максимальный режим (частоту вращения турбокомпрессора на максимальном режиме).

Связь между системой 9 и ЛСУ 2 осуществляется по цифровому каналу связи (например, RS 485 или Ethernet).

ЛСУ 2 в соответствии с полученной от системы 9 уставкой частоты вращения турбокомпрессора по сигналам датчиков из БД 1 по известным зависимостям (см., например, книгу Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.117-135) вычисляет потребный расход топлива в КС ГТУ и с помощью блока 3 и ДГ 4 поддерживает заданную частоту вращения турбокомпрессора ГТУ, изменяя расход топлива в КС ГТУ через первый коллектор КС. При этом стоп-кран 5 открыт, ДГ 7 и СК 8 - закрыты, и подачи топлива во второй коллектор КС нет.

При подаче оператором команды на переход с одного топлива на другое в ЛСУ 2 поступает соответствующая команда из системы 9. По этой команде в ЛСУ 2, представляющую собой цифровую управляющую систему, включающую в себя вычислитель (процессорные модули, модули памяти, в которые записано программное обеспечения, и каналы межмодульного обмена) и устройства ввода-вывода (на чертеже не показаны), фиксируют с помощью БД 1 значение частоты вращения турбокомпрессора в момент получения команды. После этого, изменяя управляющий сигнал из ЛСУ 2 в блок 3 с помощью первого ДГ 4 начинают уменьшать расход первого топлива в первый коллектор КС по линейному закону с наперед заданным темпом. Для ГТУ на базе газотурбинного двигателя Е70/8 РД производства ОАО «НПО «Сатурн», г.Рыбинск, предназначенного для применения на морских судах, перевозящих сжиженный газ, время этого переходного процесса составляет 10 с, величина регулировки, учитывающая индивидуальные особенности ГТУ и климатический пояс, в котором находится судно, от -5 с до +5 с.

Одновременно с этим по команде ЛСУ 2 открывают СК 8 и через блок 6 начинают с помощью второго ДГ 7 увеличивать расход второго топлива во второй коллектор КС таким образом, чтобы частота вращения турбокомпрессора ГТУ оставалась неизменной и равной значению, зафиксированному ЛСУ 2 в момент получения команды на переход с одного топлива на другое.

После того, как ДГ 4 переместится на упор минимального расхода, по команде ЛСУ 2 закрывают СК 5. Теперь весь расход топлива в КС ГТУ идет через ДГ 7 и СК 8 - переход с одного топлива на другое завершен без остановки ГТУ.

Таким образом, обеспечивается переход с одного вида топлива на другое (с газообразного на жидкое или с жидкого на газообразное) без останова ГТУ. Это повышает эксплуатационную надежность ГТУ.

Способ управления расходом топлива в двухтопливную камеру сгорания (КС) судовой газотурбинной установки (ГТУ), заключающийся в том, что подают в КС расход топлива, обеспечивающий заданное значение частоты вращения турбокомпрессора ГТУ, отличающийся тем, что дополнительно при подаче оператором команды на переход с одного топлива на другое фиксируют значение частоты вращения турбокомпрессора в момент получения команды, с помощью первого дозатора начинают уменьшать расход первого топлива в первый коллектор КС по линейному закону с наперед заданным темпом, одновременно с этим начинают с помощью второго дозатора увеличивать расход второго топлива во второй коллектор КС таким образом, чтобы частота вращения турбокомпрессора оставалась неизменной.



 

Похожие патенты:

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

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

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах автоматического управления (САУ) турбовинтовыми силовыми установками (СУ) самолетов.

Изобретение относится к автоматическому регулированию подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя. .

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

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) малой и средней мощности.

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для управления работой газотурбинных двигателей летательных аппаратов на переходных режимах.

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

Изобретение относится к области управления работой газотурбинных двигателей. .

Система предназначена для регулирования подачи топлива в ГТД со свободной турбиной. Система имеет основной и резервный каналы управления. В канале резервного управления установлены задатчик режимов с пазом и междроссельная камера. Входной дроссель камеры образован проходным сечением паза, регулируемого жиклера и клапана с задатчиком частоты вращения. Жиклер и клапан установлены параллельно в магистрали, соединяющей пневмогидропреобразователь с задатчиком и камерой. Датчик соединен со свободной турбиной двигателя. При увеличении частоты вращения свободной турбины выше заданной усилие от датчика перемещает клапан на перекрытие магистрали. Проходное сечение входного дросселя камеры уменьшается, давление в камере уменьшается, уменьшая проходное сечение дозирующей иглы. Расход топлива в двигатель уменьшается, и частота вращения свободной турбины ограничивается. Технический результат изобретения - повышение надежности работы системы на резервном режиме управления. 1 ил.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для управления потоками рабочих сред путем изменения площади проходного сечения и может быть использовано для транспортировки газа в системах газораспределительных станций. Устройство содержит корпус с фланцами, в которых выполнены входной и выходной каналы, которые связаны между собой через основной дозирующий элемент дозирующего узла. В основном опорном узле установлен шток, связанный через резьбовое соединение с электродвигателем. Электродвигатель подключен к электронному регулятору. Узел фиксации от поворота дозирующего узла выполнен в виде опоры, на которую опирается планка, скрепленная со штоком дозирующего элемента. Неподвижная втулка дозирующего узла имеет два осевых окна для размещения в них дозирующих элементов дозирующего узла. Дополнительный опорный узел выполнен аналогично основному опорному узлу и представляет собой двухступенчатую втулку, одна из ступеней которой устанавливается в крышку корпуса с натягом. Описаны варианты исполнения устройства для управления положением дозирующего узла. Технический результат - упрощение конструкции, снижение времени при производстве и сборке. 6 н. и 105 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ поэтапного изменения подачи топлива при эксплуатации реактора с камерой сгорания с захваченным вихрем, имеющего, по меньшей мере, одну полость с захваченным вихрем, при этом реактор с камерой сгорания с захваченным вихрем дополнительно имеет как входное устройство для предварительного смешивания, которое обеспечивает смешивание топлива и воздуха и ввод воздушно-топливной смеси в основное впускное отверстие реактора с камерой сгорания с захваченным вихрем, так и, по меньшей мере, одно вихревое устройство для предварительного смешивания, которое обеспечивает смешивание топлива и воздуха и ввод воздушно-топливной смеси непосредственно в, по меньшей мере, одну подобную полость с захваченным вихрем в реакторе с камерой сгорания с захваченным вихрем. Входное устройство для предварительного смешивания содержит множество концентрических копланарных кольцевых элементов с аэродинамической формой, расположенных выше по потоку основного впускного отверстия, выровненных в аксиальном направлении в пределах проточного канала. Каждый кольцевой элемент имеет внутренний канал для топлива и дополнительно имеет множество отверстий для впрыска топлива, в результате чего топливо проходит из внутреннего канала во входной поток текучей среды вблизи кольца. Между каждыми двумя кольцевыми элементами образован кольцевой канал. Кольца дополнительно адаптированы, в результате чего отверстия для впрыска топлива ориентированы для впрыска топлива под углом, имеющим абсолютную величину от приблизительно 0о до приблизительно 90о относительно аксиального направления. Множество отверстий для впрыска топлива имеют неодинаковые диаметры, которые имеют разные величины. Каждая из величин выбрана для обеспечения заданного диапазона отношений мгновенных потоков топлива и воздуха. Вихревое устройство для предварительного смешивания содержит отверстия для впуска топлива и для впуска воздуха, камеру, в которой топливо и воздух смешиваются, и отверстие для выпуска воздушно-топливной смеси. Устройство для предварительного смешивания присоединено к реактору с камерой сгорания с захваченным вихрем так, что выпускное отверстие обеспечивает ввод воздушно-топливной смеси непосредственно в реакционную полость с захваченным вихрем, и так, что воздушно-топливная смесь вводится в полость с захваченным вихрем под таким углом, что воздушно-топливная смесь соединяется с потоком вихря приблизительно сонаправленно с вихревым потоком. Способ также включает регулирование частей воздушно-топливной смеси, вводимых через входное устройство для предварительного смешивания, и вихревое устройство для предварительного смешивания, для приспосабливания к отличающимся нагрузкам во время работы реактора с камерой сгорания с захваченным вихрем. Изобретение направлено на обеспечение устройством предварительного смешивания равномерного распределения топлива по площади поперечного сечения впускного отверстия камеры сгорания, получение однородной воздушно-топливной смеси, уменьшение габаритов зоны предварительного смешивания и снизить уровень выбросов вредных веществ. 23 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к топливному расходомеру, в который подают топливо с помощью насоса, имеющего входное отверстие и выходное отверстие. Регулирующее устройство содержит поршень, отделяющий вдоль оси вторую камеру от третьей камеры, соединенный с выходным отверстием измерительного клапана, включает в себя соединительный элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с элементом клапана, вторую пружину, размещенную в третьей камере, которая прикладывает осевое усилие к поршню, в результате чего проявляется тенденция удержания поршня отсоединенным от элемента клапана, регулирующее устройство также включает в себя канал для соединения второй камеры с третьей камерой. Технический результат изобретения - повышение надежности топливного расходомера. Описаны также топливный контур для турбинного двигателя и турбинный двигатель. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство для предварительного смешивания топлива и воздуха, предназначенное для использования перед впускным отверстием основного канала потока текучей среды системы выделения/преобразования энергии и отделенное от зоны тепловыделения в системе выделения/преобразования энергии, содержит множество концентрических, копланарных, некруглых, кольцевых элементов с аэродинамической формой, множество расположенных в радиальном направлении спицеобразных элементов. Элементы с аэродинамической формой выполнены концентрическими, копланарными, некруглыми, кольцевыми, расположены выше по потоку впускного отверстия, выровнены в аксиальном направлении относительно проточного канала. Каждый кольцевой элемент имеет внутренний канал для топлива и множество отверстий для впрыска топлива. Между каждыми двумя кольцевыми элементами образован кольцевой канал. Отверстия для впрыска топлива ориентированы для впрыска топлива под углом, имеющим абсолютную величину от приблизительно 0 до приблизительно 90 градусов относительно аксиального направления; и имеют неодинаковые диаметры. Каждое отверстие спарено с отверстием другого диаметра на соседнем кольце. Спицеобразные элементы с аэродинамической формой расположены в радиальном направлении, копланарны относительно кольцевых элементов и соединены с этими кольцевыми элементами. По меньшей мере, один из спицеобразных элементов имеет внутренний канал для топлива, который сообщается по текучей среде с внутренними каналами в кольцевых элементах, к которым присоединен спицеобразный элемент. Устройство для предварительного смешивания расположено на полости с захваченным вихрем так, что воздушно-топливная смесь вводится в полость с захваченным вихрем под углом, тангенциальным рециркулирующему потоку в полости, так что воздушно-топливная смесь соединяется с потоком вихря приблизительно сонаправленно с указанным вихревым потоком. Изобретение направлено на обеспечение равномерного распределения топлива по площади поперечного сечения впускного отверстия камеры сгорания, получения однородной воздушно-топливной смеси, стабилизации горения в полости с захваченным вихрем и уменьшения длины зоны предварительного смешивания. 6 н. и 15 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение используется в системах автоматического регулирования дозирования топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя. Технический результат: экономия топлива за счет повышения стабильности статических и динамических характеристик устройства дозирования топлива, повышения точности дозирования топлива в газотурбинный двигатель с одновременным повышением точности всей системы управления газотурбинным двигателем. Устройство дозирования топлива в газотурбинный двигатель содержит первый и второй широтно-импульсные модуляторы и блок управления, подключенный к входам первого и второго широтно-импульсных модуляторов, выходы которых через соответствующие электромагнитные клапаны соединены с полостью сервопоршня дроссельной иглы и с полостью клапана постоянного перепада давления, причем шток сервопоршня соединен с дроссельной иглой переменного сечения, за счет чего камера топливопитания делится на две полости, одна из которых соединена с камерой сгорания двигателя, а другая - с топливным насосом и клапаном постоянного перепада давления, причем блок управления содержит последовательно соединенные электронный регулятор и логическое устройство, которое соединено с входами первого и второго широтно-импульсных модуляторов, и обеспечивает переключение управления в зависимости от величины ошибки рассогласования. 3ил.

Электроприводной насос для газотурбинного двигателя (ГТД) содержит насос подачи рабочей среды и электропривод, включающий в себя электродвигатель и блок управления частотой его вращения, связанный с электродвигателем, датчиками и системой управления высшего уровня. Электроприводной насос также содержит модуль, служащий для неизмеряемого расчетного определения расхода рабочей среды. Модуль выполнен в виде цифрового устройства, имеющего входы для поступления сигналов из блока управления о частоте вращения электродвигателя nэд и тока в его силовых обмотках Iэд, содержащего память со значениями предварительно полученной экспериментальной зависимости расхода рабочей среды от косвенных параметров в виде частоты вращения электродвигателя и тока в его силовых обмотках и алгоритм вычисления расчетного значения объемного расхода Qн по экспериментальным значениям и измеряемым значениям сигналов с датчиков частоты вращения электродвигателя и тока в его силовых обмотках, основанный на зависимости Qн=f(nэд,Iэд). Технический результат заключается в повышении надежности и качества контроля или управления газотурбинным двигателем за счет безинерционного определения величины расхода рабочей среды на выходе насоса, в том числе в алгоритмах управления ГТД на переходных режимах его работы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области управления работой газотурбинных авиационных двигателей. Согласно способу измеряют температуру воздуха на входе в двигатель, по значению сигнала температуры воздуха на входе в двигатель и первому заданному программному значению регулируемого параметра вырабатывают первый программный управляющий сигнал, который сравнивают с фактическим значением сигнала регулируемого параметра и по сигналу разности их значений осуществляют регулирование подачи топлива в двигатель. Дополнительно задают второе программное значение регулируемого параметра и предельные значения высоты и скорости полета, в процессе полета по значению сигнала температуры воздуха на входе в двигатель и второму программному значению регулируемого параметра вырабатывают второй программный управляющий сигнал, причем в процессе полета измеряют высоту и скорость полета, сравнивают их с предельными наперед заданными значениями и, до тех пор, пока значения высоты и скорости полета не превышают заданных предельных, с фактическим значением сигнала регулируемого параметра сравнивают первый программный управляющий сигнал, а при превышении предельных значений высоты и скорости полета, с фактическим значением сигнала регулируемого параметра сравнивают второй программный управляющий сигнал. Технический результат изобретения - повышение эффективности регулирования двигателей в зависимости от условий полета. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Парогазовая установка с пароприводным дозатором-компрессором газового топлива содержит газотурбинный двигатель с камерой сгорания и регулирующим клапаном по топливу, турбогенератор, энергетическую паровую турбину, установленную на валу турбогенератора, котел-утилизатор с паровыми контурами одного или более давлений, систему трубопроводов газа, пара и воды с регулирующей и запорной арматурой, причём установка также содержит компенсационную турбину, установленную на одном валу с приводной паровой турбиной и дозатором-компрессором в общем герметичном корпусе со стороны дозатора-компрессора. Изобретение позволяет упростить создание пароприводного дозатора-компрессора и наладку его работы в оптимальном режиме в широком диапазоне нагрузок газотурбинного двигателя, а также повысить показатели тепловой эффективности парогазовой установки. 1 ил.

Двухканальная система предназначена для автоматического управления ГТД на всех режимах работы двигателя. Система имеет основной и резервный каналы управления. Автоматический запуск на резервном канале управления обеспечивается установкой временного автомата параллельно дросселю междроссельной камеры. Автомат содержит дросселирующий элемент с сервомотором. В магистралях, соединяющих временный автомат с насосом, установлены клапан постоянного расхода и электромагнитный клапан. Технический результат - обеспечение автоматического запуска газотурбинного двигателя при работе резервного канала управления без усложнения конструкции. 1 ил.
Наверх