Способ позиционного управления газовой турбиной



Способ позиционного управления газовой турбиной
Способ позиционного управления газовой турбиной
Способ позиционного управления газовой турбиной
Способ позиционного управления газовой турбиной

 


Владельцы патента RU 2530955:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области позиционного управления газовой турбиной. Технический результат изобретения - обеспечение позиционного управления газовой турбиной с получением необходимой динамики и точности позиционирования. Газ подают на лопатки турбины до достижения точки позиционирования, при этом по сигналу датчика обратной связи при подходе к точке позиционирования система управления переводит непрерывный режим подачи газа на лопатки турбины в режим импульсной подачи газа с одновременным обеспечением торможения вала турбины в промежутках между приводными импульсами, а при достижении точки позиционирования по сигналу датчика обратной связи вал турбины полностью затормаживается. 4 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для позиционного управления газовой турбиной.

Известно применение воздушных турбин для привода рабочего инструмента без позиционирования (см., например, А.С. Наталевич. Воздушные микротурбины. М., Машиностроение. 1979, 192 с.).

Известно также исследование по управлению воздушной микротурбиной типа ПДТ-100 в следящем приводе, в котором газ подают на лопатки турбины до достижения точки позиционирования (см. А.Г. Микеров. Исследование динамических характеристик реверсивного турбинного пневмодвигателя малой мощности как элемента замкнутой системы автоматического управления. Отдел фондов НИИТЭИР, 1975 г. С.3, 15, 21, 22. УДК 681.516.2+681.523.5) (прототип).

Недостатком указанного метода управления газовой турбиной в работе А.Г. Микерова является большое время выбега (большая постоянная времени) такого двигателя по сравнению с двигателями иного типа ввиду большой инерционности турбопривода, что существенно снижает возможности применимости турбины для позиционного привода, а также уменьшение приводного момента турбины при подходе у точки позиционирования.

Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение позиционного управления газовой турбиной с получением необходимой динамики и точности позиционирования.

Технический результат достигается тем, что газ подают на лопатки турбины до достижения точки позиционирования, при этом по сигналу датчика обратной связи при подходе к точке позиционирования система управления переводит непрерывный (маршевый) режим подачи газа на лопатки турбины в режим импульсной подачи газа с одновременным обеспечением торможения вала турбины в промежутках между приводными импульсами, а при достижении точки позиционирования по сигналу датчика обратной связи вал турбины полностью затормаживается.

Суть предложения состоит в том, что введение торможения на участке импульсного движения турбины в промежутках между приводными импульсами при подходе к точке позиционирования вызывает дополнительную диссипацию энергии инерции вращения турбины, тем самым ограничивая неуправляемый выбег турбины, причем устанавливая начало перехода на импульсную подачу газа, длительность импульсной подачи газа, длительность и усилие торможения в промежутках между импульсной подачей газа добиваются необходимой динамики и точности позиционирования турбины; при этом приводной момент в импульсном движении может достигать величины приводного момента при маршевом движении.

Реализация предлагаемого способа пояснена фиг.1-4.

На фиг.1 представлен фронтальный вид механической схемы газовой турбины, на фиг.2 представлен вид сбоку механической схемы газовой турбины, на фиг.3 представлена функциональная схема системы позиционного управления газовой турбиной, на фиг.4 представлены графики действия турбины во времени.

Таким образом, схема устройства, реализующая предлагаемый способ, содержит газовую турбину 1, лопатки турбины 2, реверсивную подачу рабочего газа на лопатки турбины 3, тормозную муфту 4, подачу газа на тормозную муфту 5, выходной вал турбины 6, систему управления турбиной 7, выходной редуктор турбины 8, исполнительный механизм 9, датчик обратной связи 10.

На фиг.4 по оси абсцисс отложено время t, а по осям ординат - безразмерные параметры: а) - усилие воздействия на лопатки турбины F T * , б) - усилие воздействия на муфту трения F M * , в) - угловая скорость на валу турбины ω В * .

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. В режиме маршевой скорости текучая среда непрерывно подается на лопатки 2 турбины 1 по одному из реверсивных каналов 3 (фиг.1) и турбина 1 приводит через понижающий редуктор 8 в действие исполнительный механизм 9 (фиг.2). При подходе к точке позиционирования движения исполнительного механизма 9 с некоторым устанавливаемым упреждением от датчика обратной связи 10 системой управления 7 подается сигнал перехода на импульсное (шаговое) движение, при котором осуществляется переход в режим импульсной подачи текучей среды на лопатки 2 с одновременным обеспечением торможения вала турбины тормозной муфтой 4 в промежутках между приводными импульсами, а при достижении точки позиционирования по сигналу датчика обратной связи 10 турбина 1 полностью затормаживается тормозной муфтой 4. На фиг.4 показано, что от момента «0» до t1 подается газ по одному из реверсивных каналов с усилием F T * и турбина находится в движении с угловой скоростью ω В * . По сигналу от датчика обратной связи (момент t1) дается команда перехода на импульсное движение, и на период от t1 до t2 подача газа на лопатки прекращается и включается торможение турбины муфтой трения с усилием F M * , и угловая скорость ω В * снижается. На период от t2 до t1 возобновляется подача газа на лопатки, торможение муфтой трения прекращается и угловая скорость повышается. На период от t3 до t4 процесс происходит аналогично периоду от t1 до t2, а на период от до t5 процесс происходит аналогично периоду от t2 до t3. В момент t5 от датчика обратной связи поступает сигнал о достижении точки позиционирования и муфта трения полностью затормаживает турбину. Выбором частоты импульсной подачи и усилием промежуточного торможения может быть установлена точность позиционирования. При этом в импульсном движении сохраняется усилие воздействия на лопатки турбины.

Предлагаемый способ имеет то преимущество по сравнению с известным, что при подходе к точке позиционирования происходит переход на импульсную подачу рабочего газа на лопатки турбины с осуществлением торможения турбины с помощью тормозной муфты в промежутках между подачей рабочего газа, что позволяет сократить время выбега турбины за счет принудительной диссипации инерции турбины в промежутках импульсного движения с сохранением величины приводного момента при подходе к точке позиционирования, а устанавливая начало перехода на импульсную подачу газа, длительность импульсной подачи газа, длительность и усилие тормозного момента тормозной муфты добиваются необходимой динамики и точности позиционирования турбины; при этом приводной момент в импульсном движении может достигать величины приводного момента при маршевом движении.

Способ позиционного управления газовой турбиной, при котором газ подают на лопатки турбины до достижения точки позиционирования, отличающийся тем, что по сигналу датчика обратной связи при подходе к точке позиционирования система управления переводит непрерывный режим подачи газа на лопатки турбины в режим импульсной подачи газа с одновременным обеспечением торможения вала турбины в промежутках между приводными импульсами, а при достижении точки позиционирования по сигналу датчика обратной связи вал турбины полностью затормаживается.



 

Похожие патенты:

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

Устройство гашения крутильных колебаний содержит датчик крутящего момента, гаситель крутильных колебаний, соединенный с указанным датчиком крутящего момента, контроллер частотно-регулируемого привода, соединенный с указанным гасителем крутильных колебаний, и преобразователь частотно-регулируемого привода, соединенный с указанным контроллером и выполненный с возможностью управления электрической мощностью, подаваемой к электродвигателю, на основе сигналов частотно-регулируемого привода, которые генерируются контроллером и преобразуются сигналом, корректирующим крутящий момент и предназначенным для гашения крутильных колебаний на собственной частоте цепи сжатия.

Изобретение относится к области реактивной техники, в частности к области диагнострирования и эксплуатации реактивных двигателей на жидких углеводородных горючих.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления расходом топлива при запуске газотурбинной установки включает управление подачей топлива к указанной установке путем управления давлением подаваемого топлива и модулирования подачи топлива к установке, если температура выхлопных газов установки приближается к заданной температуре выхлопных газов, чтобы понизить температуру выхлопных газов установки до уровня ниже заданной температуры выхлопных газов.

Изобретение относится к области управления сложными объектами техники, работающими в широком диапазоне режимов и нагрузок, контроль которых в процессе работы двигателя осуществляется по нескольким параметрам, и может быть использовано для управления авиационными газотурбинными двигателями (ГТД).

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

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

Объектом настоящего изобретения является способ определения углового положения первого ротора турбореактивного двигателя, согласно которому генерируют, по меньшей мере, одну вибрацию во время вращения первого ротора, при этом каждую вибрацию генерируют при прохождении первого ротора через одно и то же контрольное угловое положение; обнаруживают генерируемые вибрации; в данный момент получают угловое положение второго ротора турбореактивного двигателя относительно углового положения, которое он занимал в контрольный момент, представляющий обнаружение одной из вибраций, при этом упомянутый второй ротор связан во вращении с первым ротором и имеет скорость вращения, отличную от скорости вращения первого ротора; и на основании углового положения второго ротора определяют угловое положение первого ротора в этот данный момент.

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

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

Изобретение относится к энергетике. В способе эксплуатации комбинированной электростанции, включающей в себя газовую турбину и паровую турбину, соответственно посредством подключенного электрогенератора вырабатывают переменное напряжение соответствующей частоты и отдают его сети переменного напряжения, причем отходящий газ газовой турбины используется для вырабатывания пара для паровой турбины. На первом этапе внутренние потребители снабжаются в автономном режиме посредством газовой турбины, причем ее режимная точка выбирается так, что достигается минимальная температура пара для паровой турбины, на втором этапе в автономном режиме паровая турбина синхронизируется и запускается до рабочей точки, при которой может достигаться максимальное возрастание нагрузки, причем результирующее изменение нагрузки паровой турбины компенсируется газовой турбиной, на третьем этапе подключаются нагрузки потребителей, на четвертом этапе возрастание запрошенной нагрузки полностью или частично, а также длительно или временно обеспечивается паровой турбиной, на пятом этапе нагрузка паровой турбины постепенно снижается для возрастания ее способности к повышению нагрузки. Этапы с третьего по пятый повторяются до тех пор, пока не будет достигнута основная нагрузка комбинированной электростанции. Изобретение позволяет обеспечить надежное и гибкое восстановление сети при аварийном запуске. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для осуществления перевода маневренной энергетической газотурбинной установки (ГТУ), в том числе в составе парогазовой установки (ПГУ), на предельно допустимую минимальную мощность при снижении электрической нагрузки энергосети. Способ уменьшения мощности энергетической ГТУ для перевода ее в режим минимальной электрической нагрузки заключается в том, что сначала уменьшают подачу топлива и сжатого в компрессоре воздуха в камеру сгорания до допустимого нижнего предела регулировочного диапазона, определяемого предельно допустимым коэффициентом избытка воздуха. Мощность ГТУ после достижения нижней границы регулировочного диапазона дополнительно уменьшают путем регулируемого перепуска части сжатого в компрессоре воздуха на его вход, контролируя степень перепуска по минимально допустимой температуре выхлопных газов ГТУ и допустимым выбросам в атмосферу оксидов азота. Техническим результатом изобретения является возможность снижения расхода подаваемого в камеру сгорания воздуха до больших пределов, по сравнению с использованием для этих целей регулирующего воздушного направляющего аппарата. Кроме того, при таком способе уменьшения мощности ГТУ расширяются регулировочные возможности в установлении требуемого соотношения топливо-воздух. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления рабочей точкой газовой турбины, включающий определение коэффициента давления турбины, вычисление эталонной пороговой кривой перехода из режима горения в первичной зоне в режим горения в первичной и вторичной зонах как функции от коэффициента давления турбины, определение в первый момент времени, когда температура выхлопного газа, соответствующая рабочей точке, выше температуры выхлопного газа на эталонной пороговой кривой перехода из режима горения в первичной зоне в режим горения в первичной и вторичной зонах для одного и того же коэффициента давления турбины, и изменение, через заранее заданный интервал времени после первого момента времени, параметра распределения топлива с первого значения на второе значение, если температура выхлопного газа, соответствующая рабочей точке, остается выше температуры выхлопного газа на эталонной пороговой кривой перехода из режима горения в первичной зоне в режим горения в первичной и вторичной зонах. Также представлен контроллер для управления рабочей точкой газовой турбины согласно способу. Изобретение позволяет обеспечить более точное управление газовой турбиной. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 15 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления рабочей точкой газовой турбины, содержащей компрессор, камеру сгорания и турбину. Способ включает вычисление эталонной кривой температуры выхлопного газа турбины как функции от коэффициента давления турбины, управление параметром распределения топлива. Также представлен контроллер для управления рабочей точкой газовой турбины. Изобретение позволяет обеспечить более точное управление температурой горения, более точное управление параметрами горения, более точное управление выбросом выхлопного газа. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 21 ил., 1 табл.

Изобретение относится к энергетике. Способ управления рабочей точкой газовой турбины, содержащей компрессор, камеру сгорания и турбину, включающий шаг определения давления выхлопного газа на выходе турбины, шаг измерения давления на выходе компрессора, шаг определения коэффициента давления турбины на основе давления выхлопного газа и давления на выходе компрессора, шаг вычисления эталонной пороговой кривой перехода из режима горения в первичной зоне в режим горения в первичной и вторичной зонах как функции от коэффициента давления турбины, при этом пороговая кривая перехода из режима горения в первичной зоне в режим горения в первичной и вторичной зонах содержит точки, в которых работа газовой турбины изменяется между режимом горения в первичной зоне в режим горения в первичной и вторичной зонах, и шаг управления газовой турбиной для перехода между режимом горения в первичной зоне и режимом горения в первичной и вторичной зонах. Также представлена газовая турбина, содержащая контроллер для управления рабочей точкой газовой турбины согласно способу. Изобретение позволяет обеспечить более точное управление газовой турбиной. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Способ в соответствии с изобретением позволяет производить коррекцию текущего измерения давления газового потока, выдаваемого в ходе полета датчиком, установленным в двигателе. Способ включает в себя: оценку (Е50) погрешности смещения нуля, влияющей на датчик, на основании разности между: калибровочным измерением давления газового потока, выдаваемым датчиком, установленным в двигателе, и измерением атмосферного давления, выдаваемым датчиком летательного аппарата, обладающим точностью измерения, превышающей точность датчика, установленного в двигателе; эти измерения производят, когда на датчик, установленный в двигателе, и на датчик летательного аппарата действует одинаковое окружающее атмосферное давление; и вычитание погрешности смещения нуля из текущего измерения. Технический результат изобретения - повышение точности измерения газового потока, циркулирующего в двигателе летательного аппарата. 5 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Газотурбинный двигатель содержит по меньшей мере одну охлаждаемую ступень турбины с сопловым аппаратом с полостями над ним и под ним, системы охлаждения ротора и статора турбины, корпус турбины и систему регулирования радиального зазора. Корпус турбины выполнен состоящим из внешнего корпуса и внутренней оболочки с по меньшей мере одной кольцевой вставкой, установленной между ними. Системы охлаждения ротора и статора каждой ступени турбины выполнены независимыми, содержащими магистрали отбора охлаждающего воздуха и регуляторы расхода, но все магистрали отбора охлаждающего воздуха соединены с полостью за компрессором. Газотурбинный двигатель может содержать бортовой компьютер и датчики измерения радиального зазора над каждым рабочим колесом всех охлаждаемых ступеней турбины, соединенные электрическими связями с бортовым компьютером. Каждая кольцевая вставка может быть выполнена пустотелой. Внутренняя полость каждой кольцевой вставки может быть заполнена теплоаккумулирующим веществом. Достигается эффективное регулирование радиальных зазоров в турбине на всех режимах, повышение тяги двигателя на взлетном и форсажном режиме, повышение КПД и надежности турбины. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ для защиты газотурбинного двигателя, содержащего компрессор, камеру сгорания и турбину, от высокодинамических параметров, в частности, при пульсациях пламени в камере сгорания, при котором измеряют пульсации камеры сгорания, делят спектр частот измеренного сигнала пульсаций на заданные отрезки полосы пропускания, рассчитывают среднеквадратичное значение сигнала для каждой полосы, определяют взвешенные расчетные среднеквадратичные значения частоты или частотного диапазона, используя заданные весовые коэффициенты, накапливают взвешенные среднеквадратичные значения частоты или частотного диапазона для получения значения критерия предела пульсации, и сравнивают это значение с одним реперным значением, и обеспечивают работу газотурбинного двигателя в соответствии с результатом упомянутого сравнения. Также представлен газотурбинный двигатель для осуществления способа согласно изобретению. Изобретение позволяет обеспечить связь между пульсациями двигателя и сроком службы конструкции. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ предназначен для контроля уровня масла, содержащегося в баке двигателя летательного аппарата, и согласно изобретению содержит этапы, на которых: - для, по меньшей мере, двух заранее определенных фаз работы двигателя, в течение, по меньшей мере, одного полета летательного аппарата: получают множество измерений уровня масла в баке, причем каждое измерение связано с температурой масла и с оборотами двигателя; и выбирают измерения, представляющие изменения уровня масла и связанные с температурами масла, которые близки к опорной температуре, и с оборотами двигателя, которые близки к опорным оборотам; - объединяют (F40) измерения, выбранные по фазам работы в течение упомянутого, по меньшей мере, одного полета летательного аппарата; и - сравнивают (F60) объединенные измерения с опорными данными для идентификации (F70) аномального расхода масла двигателя. Технический результат изобретения - повышение достоверности оценки расхода масла двигателем. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к газотурбинной системе генерирования энергии, содержащей генератор с водородным охлаждением, имеющий водород в качестве теплоносителя, хранилище водорода энергоблока, вспомогательное оборудование генератора и систему аварийной подачи энергии, которая содержит топливный элемент, в качестве топлива использующий водород. Она отличается тем, что в топливный элемент подается водородное топливо через трубопровод из водородного заполнения генератора с водородным охлаждением в случае отказа или сбоя подачи энергии от газотурбинной системы генерирования энергии. В предпочтительном варианте осуществления, в топливный элемент подается дополнительный водород через трубопровод из хранилища водорода энергоблока и/или дополнительный водород через трубопровод из вспомогательного оборудования генератора в случае отказа или сбоя подачи энергии от газотурбинной системы генерирования энергии. Изобретение позволяет повысить надежность системы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх