способ управления дозированием топлива на запуске газотурбинного двигателя
Классы МПК: | F02C9/26 управление топливоподачей |
Автор(ы): | Гольцов Николай Германович (RU), Ипполитов Валерий Георгиевич (RU), Трубников Юрий Абрамович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "АВИАДВИГАТЕЛЬ" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-06-13 публикация патента:
10.02.2008 |
Способ относится к области автоматического управления подачей топлива на запусках газотурбинного двигателя. Техническая задача заключается в повышении надежности работы двигателя на режимах запуска путем автоматической коррекции программной зависимости ограничения дозирования топлива. Сущность изобретения заключается в том, что в способе управления дозированием топлива на запуске газотурбинного двигателя, включающем измерение частоты вращения ротора газогенератора nВД, определение величины ускорения , регулирование nВД по заданной зависимости и ограничение дозирования топлива по программной зависимости Gt=f(nВД, Т ВХ), согласно изобретению дополнительно формируют пороговое и программное значения величины ускорения и , фактическую величину сравнивают с , при формируют разрешающий сигнал на коррекцию программной зависимости GТ=f(nВД , ТВХ) с заданной скоростью изменения коэффициента коррекции , сравнивают фактическую величину с программным значением , и при разрешающий сигнал снимают и продолжают ограничение дозирования топлива по откорректированной программной зависимости G Т'=f(nвд, Твх )×К, а повторные запуски газотурбинного двигателя осуществляют с учетом измененной величины коэффициента K. 1 ил.
Формула изобретения
Способ управления дозированием топлива на запуске газотурбинного двигателя, включающий измерение частоты вращения ротора газогенератора nвд, определение величины ускорения регулирование nвд по заданной зависимости и ограничение дозирования топлива по программной зависимости Gt=f(nвд, Твх), отличающийся тем, что дополнительно формируют пороговое и программное значения величины ускорения и фактическую величину сравнивают с при формируют разрешающий сигнал на коррекцию программной зависимости OТ=f(nвд , Твх) с заданной скоростью изменения коэффициента коррекции сравнивают фактическую величину с программным значением и при разрешающий сигнал снимают и продолжают ограничение дозирования топлива по откорректированной программной зависимости G Т'=f(nвд, Твх )·К, а повторные запуски газотурбинного двигателя осуществляют с учетом измененной величины коэффициента К.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования подачи топлива на запусках газотурбинного двигателя.
Известен способ управления дозированием топлива в процессе разгона газотурбинного двигателя путем измерения давления воздуха за компрессором и частоты вращения ротора двигателя, формирования программы регулирования расхода топлива в соответствии с измеренными параметрами и перемещения дозирующего элемента пропорционально величине отклонения текущего расхода топлива от заданного по программе [Любомудров Ю.В. Применение теории подобия при проектировании систем управления газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1971, с.96].
Известный способ не обеспечивает приемлемую точность поддержания времени разгона. Кроме того, для двигателя с докритическим перепадом в реактивном сопле линия рабочих режимов в координатах программы разгона смещается в зависимости от высоты и скорости полета, что приводит к изменению дозируемых избытков топлива, поэтому в различных условиях эксплуатации возможны как «зависание» двигателя, так и перегрев, что снижает надежность двигателя.
Наиболее близким к заявленному является способ дозирования топлива на запуске газотурбинного двигателя, включающий измерение частоты вращения ротора газогенератора n ВД, определение величины ускорения , регулирование nВД по заданной зависимости и ограничение дозирования топлива по программной зависимости GТ=f(nВД, Т ВХ). [Устройство и эксплуатация силовых установок самолетов ИЛ-96-300, ТУ-204, ИЛ-114, под редакцией д.т.н., профессора Б.А.Соловьева, Москва, Транспорт, 1993, с.25].
Известный способ используется на режимах запуска двигателя при всех климатических условиях за счет обеспечения избытков топлива над статической характеристикой по заданной зависимости , а также для защиты двигателя от помпажа настройкой программы ограничения расхода топлива в камере сгорания.
Однако известно, что с увеличением наработки двигателя линия статической характеристики поднимается, а ширина «дорожки» запуска уменьшается. Износ и засорение топливорегулирующей аппаратуры в процессе эксплуатации ведут к смещению линии программной зависимости G Т=f(nВД, ТВХ ), что приводит к пересечению ее с линией статической характеристики и возникновению возможности «зависания» ротора двигателя. Для продолжения эксплуатации требуется повторная настройка зависимости GТ=f(nВД, Т ВХ).
Техническая задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении надежности работы двигателя на режимах запуска путем автоматической коррекции программной зависимости ограничения дозирования топлива.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе управления дозированием топлива на запуске газотурбинного двигателя, включающем измерение частоты вращения ротора газогенератора nВД, определение величины ускорения , регулирование nВД по заданной зависимости и ограничение дозирования топлива по программной зависимости GТ=f(nвд, Т вх), согласно изобретению дополнительно формируют пороговое и программное значения величины ускорения и , фактическую величину сравнивают с , при формируют разрешающий сигнал на коррекцию программной зависимости GТ=f(nвд , Твх) с заданной скоростью изменения коэффициента коррекции сравнивают фактическую величину с программным значением , и при разрешающий сигнал снимают и продолжают ограничение дозирования топлива по откорректированной программной зависимости G Т'=f(nвд, Твх )×К, а повторные запуски газотурбинного двигателя осуществляют с учетом измененной величины коэффициента К.
Формирование пороговых значений величин ускорения и , сравнение фактической величины с , при формирование разрешающего сигнала на коррекцию программной зависимости GТ=f(nвд , Твх) с заданной скоростью изменения коэффициента коррекции , а также сравнение фактической величины с программным значением , и при снятие разрешающего сигнала позволяют продолжать процесс дозирования топлива по откорректированной программной зависимости GТ'=f(nвд, Т вх)×К, а повторные запуски газотурбинного двигателя осуществлять с дозированием топлива с учетом измененного коэффициента К по откорректированной программной зависимости G Т'=f(nвд, Твх )×К, то есть автоматически, без повторной настройки программной зависимости. Это исключает вероятность «зависания» ротора двигателя и повышает надежность работы двигателя в целом.
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого способа.
Блок 1 формирует сигнал I1 - задание на величину первой производной по времени ( ) в зависимости от частоты вращения nВД , сигнал о величине которой поступает на вход блока 1.
Блок 2 - блок формирования сигнала I2, пропорционального величине расхода топлива для поддержания необходимой величины ускорения .
Блок 3 - арифметический блок, на вход которого поступают сигналы о величинах nВД и Т вх. Блок 3 осуществляет вычисление приведенной к текущей температуре частоты вращения nВД по формуле
Блок 4 - логический блок, на вход которого поступает сигнал I3, пропорциональный величине n ВД ПР. Блок 4 формирует сигнал I 4, пропорциональный величине программной зависимости ограничения дозирования топлива при текущих климатических условиях G Т=f(nвд, Твх ).
Блок 5 формирует сигнал I5, пропорциональный изменению программной зависимости ограничения дозирования топлива с учетом коэффициента коррекции К:GТ'=f(П вд, Твх)×К.
Блок 6 - логический блок выбора управляющего сигнала, поступающего на дозатор топлива. Блок 6 выбирает минимальный из входящих сигналов I 2 и I5, поступающих с блоков 2 и 5 соответственно, и формирует сигнал I6 на дозатор топлива. При выборе сигнала I5 в качестве управляющего дополнительно формируется сигнал I 13=1, который поступает на вход блока 7, в случае выбора сигнала I2 управляющим сигналом, значение сигнала I13=0.
Блок 7 - дифференциально-логический блок, в котором вычисляется фактическая величина , на второй вход которого поступает сигнал I 13 с блока 6. При I13=1 формируется сигнал I7, пропорциональный величине .
Блок 8 - логический блок сравнения сигнала I 7, пропорциональный величине с пороговым значением , при достижении которого формируется сигнал I 8=1.
Блок 9 - логический блок сравнения величины сигнала I7 с величиной сигнала I 1, пропорционального программному значению , при достижении которого формируется сигнал I 9=1.
Блок 10 - логический блок, работающий как триггер, который срабатывает при поступлении сигнала I 8=1 с блока 8 и отключается при поступлении сигнала I 9=1 с блока 9. Выходной сигнал I10 =1 является разрешающим для блока 11.
Блок 11 - логическо-арифметический блок формирования сигнала I11, пропорционального скорости изменения коэффициента коррекции для текущего значения nВД при наличии сигнала I10=1.
Блок 12 - интегрирующий блок, осуществляющий изменение коэффициента К в соответствии со скоростью, заданной сигналом I11 с блока 11. Выходной сигнал с блока 12 подают на второй вход блока 5 для коррекции сигнала I5 пропорционального программной зависимости GТ=f(n вд, Твх).
Способ осуществляется следующим образом.
На вход блока 1 поступают данные о текущей величине nВД. Выходной сигнал I 1, соответствующий текущей величине ускорения , поступает на вход блока 2. Выходной сигнал I 2 соответствует величине расхода топлива, необходимой для поддержания требуемой величины ускорения .
На вход блока 3 поступают сигналы о величинах n ВД и ТВХ. Выходной сигнал I 3, соответствующий текущему значению nВД ПР, поступает на вход блока 4. Выходной сигнал I 4, ограничивающий дозирование топлива при текущих климатических условиях и параметрах топлива, поступает на первый вход блока 5. На второй вход поступает выходной сигнал I 12 с блока 12, соответствующий коэффициенту коррекции К. Начальное значение К=1.
Блок 6 выбирает минимальный из сигналов I2 и I5 и формирует задание на дозатор топлива (сигнал I 6).
На запуске по программе задание на дозатор (сигнал I6) соответствует сигналу I2, сформированному блоком 2.
При выборе блоком 6 сигнала I5 дополнительно формируется сигнал I13=1, являющийся разрешающим для работы блока 7.
При «зависании» двигателя текущая величина становится меньше , блок 8 подает сигнал I8 на вход блока 10, который формирует сигнал I10 - сигнал разрешения коррекции программной зависимости G Т=f(nвд, Твх ).
Блок 11 при наличии разрешающего сигнала I 10 формирует для текущего значения nВД заданную скорость изменения коэффициента коррекции выходной сигнал I11 с которого поступает на вход блока 12, изменяющего коэффициент коррекции К в соответствии с заданной величиной
Выходной сигнал I12 поступает на вход блока 5, формирующего задание на дозатор топлива по откорректированной программной зависимости GТ'=f(n вд, Tвх)×К.
Когда величина GТ' становится выше линии статической характеристики двигателя, величина возрастает, двигатель выходит из «зависания» и достигается величина текущей , равная программному значению . При блок 9 формирует сигнал I9, по которому блок 10 снимает сигнал I10 разрешения коррекции программной зависимости GТ=f(n вд, Твх).
При успешном завершении запуска измененный коэффициент коррекции К запоминается. Повторные запуски осуществляют по программе ограничения дозирования топлива с измененным коэффициентом коррекции К.
При изменении внешних условий или характеристик двигателя, приводящих к «зависанию» частоты вращения ротора двигателя, программа ограничения дозирования топлива вновь оптимизируется автоматически для изменившихся условий.
Класс F02C9/26 управление топливоподачей