СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК И ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F02C9/28 

Изобретение касается автоматического управления авиационными газотурбинными двигателями.

Известно устройство для регулирования газотурбинного двигателя, содержащее блок и резервный блок измерения и задания режимов, сумматоры, ограничитель уровня, блоки вычисления пропорционально-дифференциальной, интегральной, пропорциональной и дифференциальной составляющих. В устройство последовательно включены блок регулировок, коммутаторы устройства передачи и приема [1]
Данное устройство реализует способ регулирования газотурбинным двигателем, заключающийся в том, что формируют заданное значение параметров двигателя, измеряют параметры, вычисляют дифференциальную (Д) составляющую измеренного параметра, вычисляют пропорциональную (П) и интегральную (И) составляющие разности заданного и измеренного значений параметров, вычисляют сумму П и Д составляющих (ПД), вычисляют значение управляющего воздействия, как суммы ПД и И составляющих, измеренное и заданное значения параметров, вычисленные значения П, Д, И, ПД составляющих и управляющего воздействия контролируют на правильность измерения и вычисления, и при отсутствии сбоев (отказов) при расчете управляющего воздействия (наличие сбоев), не влияющих на управляющее воздействие, разрешают прохождение управляющего воздействия на управление расходом топлива в двигатель, в процессе испытаний двигателя формируют заданные значения отклонений режимов работы двигателя от номинальных значений, передают их по линии связи, принимают и изменяют заданное значение параметра в соответствии с принятым заданным значением отклонения.

Недостатком известных способа и устройства является отсутствие функций проверки работы блокировочных, защитных, дублирующих, резервных и аварийных систем и функций двигателя, например, срабатывание ограничителей оборотов вентилятора, температуры газов, давления за компрессором и т. д. противопомпажной системы, а также поиска неисправностей при диагностике состояния двигателя.

Целью изобретения является дистанционное обеспечение регулировки параметров двигателя, проверки работы блокировочных, защитных, дублирующих, резервных и аварийных систем и функций двигателя, сокращение затрат топлива и времени при проведении регулировки и регламентных работ по двигателю, а также упрощение поиска неисправностей при диагностике состояния двигателя.

Цель достигается тем, что дополнительно в процессе испытания двигателя для проверки работы двигателя на контуре регулирования по выбранному параметру формируют команду на снижение настройки заданного значения параметра на заданную величину, обеспечивающую устойчивую работу двигателя на выбранном контуре регулирования, передают ее, принимают и отрабатывают команду на снижение настройки заданного значения параметра, при проверке работоспособности противопомпажной системы формируют команду "Имитация помпажа", передают ее, принимают и отрабатывают по заданному алгоритму, формируют управляющее воздействие на отсечку топлива на заданное время, после чего формируют управляющее воздействие на изменения расхода топлива, необходимогоь для восстановления заданного режима работы двигателя, при проведении диагностики состояния двигателя для упрощения поиска неисправности формируют команду на отключение контроля правильности измерения выбранного параметра, вычисления составляющих, управляющего воздействия, передают ее, принимают и производят отключение соответствующего контроля, а в устройство для регулирования характеристик и диагностики состояния газотурбинного двигателя введены дополнительно блок задания режимов контрольных ограничений, блок задания имитации помпажа и блок отключения контроля, выходы которых соединены с соответствующими входами первого коммутатора, а второй коммутатор подключен к соответствующим входам блока контроля вычислений.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ.

Устройство содержит блок 1 измерения и задания режимов, подключенный через блок 2 вычисления пропорционально-дифференциальной (ПД) составляющей и блок 3 вычисления интегральной (И) составляющей к сумматору 4, ограничитель 5 уровня, блок 6 контроля вычислений, первый ключ 7, схему НЕ 8 и последовательно соединенные резервный блок 9 измерения и задания режимов, резервный блок 10 вычисления пропорциональной (П) составляющей, второй ключ 11 и схему ИЛИ 12, схему 13 вычисления П составляющей, схему 14 вычисления дифференциальной (Д) составляющей, сумматор 15, блок 16 индикации, блок 17 регулировок, первый коммутатор 18, устройство 19 передачи, устройство 20 приема, второй коммутатор 21, блок 22 задания режимов контрольных ограничений, блок 23 задания имитации помпажа и блок 24 отключения контроля.

Устройство работает следующим образом.

С первого выхода блока 1 измерения параметров и задания режимов измеренное значение параметра одновременно поступает на первый вход схемы 13 вычисления П составляющей, на вход схемы 14 вычисления Д составляющей блок 2 вычисления ПД составляющей, на первый вход блока 3 вычисления И составляющей, а также на один из входов блока 6 контроля вычисления управляющего воздействия. С второго выхода блока 1 измерения параметров и задания режимов заданное значение параметра поступает на вторые входы схемы 13 и блока 3 вычисления П и И составляющих, а также на другой вход блока 6 контроля вычисления управляющего воздействия. В схеме 13 и блоке 3 производится вычисление П и И составляющих по разности между измеренным значением параметра двигателя и заданным его значением, причем вычисленные значения П и И составляющих подаются на вторые входы соответствующих сумматоров, а также на соответствующие входы блока 6 контроля вычисления управляющего воздействия. Схема 14 производит вычисление Д составляющей в зависимости от скорости изменения измеряемого параметра, при этом вычисленное значение Д составляющей подается на соответствующий вход блока 6.

Сигнал, представляющий собой ПД составляющую, с выхода сумматора 15 П и Д составляющих блока 2 вычисления ПД составляющей поступает на один из входов сумматора 4 ПД и И составляющих, в котором суммируется с И составляющей, причем слагаемые ПД и И сумматора 4 и вычисленное значение сумм подаются на соответствующие входы блока 6 контроля вычисления управляющего воздействия.

С выхода резервного блока 9 измерения ограниченного числа параметров и задания режимов по упрощенной программе измеренное значение параметра и заданное значение режима поступает в резервный блок 10, где производится вычисление П составляющей управляющего воздействия аналогично блоку 3. Измерение ограниченного числа параметров и задание режимов по упрощенной программе позволяет за счет снижения аппаратурных затрат значительно повысить надежность резервных блоков 9 и 10, а значит в целом и устройства регулирования ГТД.

Измеренное и заданное значения параметров в блоке 1, вычисленные значения П, Д и И составляющих управляющего воздействия, вычисленное значение ПД составляющей и вычисленное значение управляющего воздействия поступают с соответствующих входов схем, блоков и сумматоров на соответствующие входы блока 6 контроля вычисления управляющих воздействий, где оценивается правильность измерения параметров и задания режимов, правильность вычисления ПД и И составляющих, правильность вычисления значений ПД составляющей и управляющего воздействия.

Блок 6 контроля вычисления управляющего воздействия формирует сигнал управления ключами 7 и 11. При отсутствии сбоев или отказов при расчете управляющего воздействия или наличии сбоев, не влияющих на управляющее воздействие, содержащее ПД и И составляющие, блок 6 контроля формирует сигнал открытия ключа 7. Сигнал управляющего воздействия, содержащий ПД и И составляющие, с выхода сумматора 4 поступает через ключ 7, схему ИЛИ 12 после ограничения в ограничителе 5 для управления расходом топлива в двигатель.

В процессе испытаний двигателя оператор формирует в блоке 17 регулировок заданные значения отклонений режимов работы двигателя от номинальных значений.

Значения заданий режимов с выходов блока 17 регулировок поступают на соответствующие входы первого коммутатора 18, с выхода которого скоммутированное значение задания режима, индивидуальное для каждого параметра ГТД, подается на вход устройства 19 передачи.

Выходной сигнал с устройства 19 передачи поступает на вход устройства 20 приема.

Устройства 19 передачи и 20 приема обеспечивают возможность трансляции значений задания режимов по длинной линии.

С выхода устройства 20 приема значения задания режимов поступают на вход второго коммутатора 21, с выхода которого скоммутированные значения задания режимов подаются на соответствующие входы блока 1 измерения и задания режимов.

Для проверки работы двигателя на контуре регулирования по выбранному параметру оператор формирует в блоке 22 задания режимов контрольных ограничений команду на снижение настройки заданного значения параметра, команда поступает на соответствующие входы первого коммутатора 18, с выхода которого скоммутированное значение устройства 19 передачи передает на вход устройства 20 приема, с выхода которого через второй коммутатор 21 команда поступает на вход блока 1 измерения и задания режимов, в котором происходит снижение настройки заданного значения параметра на заданную величину.

Для проверки работоспособности противопомпажной системы оператор формирует в блоке 23 задания имитации помпажа команду "Имитация помпажа", которая через первый коммутатор 18, устройство 19 передачи передается в устройство 20 приема, с выхода которого через второй коммутатор 21 поступает на вход блока 1 измерения и задания режимов, который формирует управляющее воздействие на отсечку топлива на заданное время, после чего формирует управляющее воздействие на изменение расхода топлива, необходимое для восстановления заданного режима работы двигателя.

При проведении диагностики состояния двигателя для упрощения поиска неисправности оператор формирует в блоке 24 отключения контроля команду на отключение контроля правильности измерения выбранного параметра (заданного режима вычисления П, Д, И, составляющих, управляющего воздействия и т. д.), которая через первый коммутатор 18, устройство 19 передачи передается в устройство 20 приема, с выхода которого через второй коммутатор 21 поступает на вход блока 6 контроля вычислений, который отключает данный тип контроля. Если выбранный параметр (заданный режим, П, Д, И составляющие, управляющее воздействие) вычисляется неправильно, то блок 6 контроля вычислений не снимает отказ, что индицируется блоком 16 индикации.

Изобретение касается автоматического управления авиационными газотурбинными двигателями. Цель изобретения дистанционное обеспечение регулировки параметров двигателя, проверки работы блокировочных, защитных, дублирующих, резервных и аварийных систем и функций двигателя, сокращение затрат топлива и времени при проведении регулировки и регламентных работ по двигателю, а также упрощение поиска неисправностей при диагностике состояний двигателя. Цель достигается за счет формирования и отработки команд на снижение настройки выбранного для регулирования параметра, на имитацию помпажа и на отключение контроля правильности измерения выбранного параметра. Устройство, реализующее способ регулирования характеристик и диагностики состояния газотурбинного двигателя, содержит блок 1 измерения и задания режимов, длоки 2 и 3 вычисления пропорционально-дифференциальной и интегральной составляющей, блок 6 контроля вычислений, ограничитель 5 уровня, сумматор 4, два ключа 7 и 11, схему НЕ 8, схему ИЛИ 12, блок 16 индикации, блок 17 регулировок, блок 22 задания режимов контрольных ограничений, блок 23 задания имитации помпажа, блок 24 отключения контроля. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования характеристик и диагностики состояния газотурбинного двигателя, заключающийся в том, что формируют заданное значение параметров двигателя, измеряют параметры двигателя, вычисляют дифференциальную составляющую измеренного параметра, вычисляют пропорциональную и интегральную составляющие разности заданного и измеренного значений параметров, вычисляют сумму пропорциональной и дифференциальной составляющих параметра двигателя, формируют значение управляющего воздействия как сумму пропорциональной, дифференциальной и интегральной составляющих, контролируют правильность измерения и вычисления значения параметров, пропорциональной дифференциальной, интегральной, пропорционально-дифференциальной составляющих и управляющего воздействия и при отсутствии сбоев при расчете управляющего воздействия разрешают прохождение управляющего воздействия на управление расходом топлива в двигатель, в процессе испытаний двигателя формируют заданные значения отклонений режимов работы двигателя от номинальных значений, передают их по линии связи, принимают и изменяют заданное значение параметра в соответствии с заданным значением отклонения, отличающийся тем, что для проверки работы двигателя на контуре регулирования по выбранному параметру формируют команду на снижение настройки заданного значения параметра на заданную величину, обеспечивающую устойчивую работу двигателя на выбранном контуре регулирования, передают ее, принимают и отрабатывают команду на снижение настройки заданного значения параметра, при проверке работоспособности противопомпажной системы формируют команду "Имитация помпажа", передают ее, принимают и отрабатывают по заданному алгоритму, формируют управляющее воздействие на отсечку топлива на заданное время, после чего формируют управляющее воздействие на изменение расхода топлива, необходимое для восстановления заданного режима работы двигателя, при проведении диагностики состояния двигателя формируют команду на отключение контроля правильности измерения выбранного параметра, вычисления составляющих, управляющего воздействия, передают ее, принимают и производят отключение соответствующего контроля. 2. Устройство для регулирования характеристик и диагностики состояния газотурбинного двигателя, содержащее блок измерения и задания режимов, подключенный через блок вычисления пропорционально-дифференциальной составляющей и блок вычисления интегральной составляющей к входам сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый ключ, схему НЕ, второй ключ и схему ИЛИ, второй вход которой соединен с вторым выходом первого ключа, к входу ограничителя уровня, резервный блок измерения и задания режимов, подключенный к резервному блоку вычислений пропорциональной составляющей, блок индикации, соединенный с выходом схемы НЕ, блок регулировок, подключенный через последовательно соединенные первый коммутатор, устройство передачи, устройство приема и второй коммутатор к блоку измерения и задания режимов, причем выходы блока измерения и задания режимов блоков вычисления пропорционально-дифференциальной и интегральной составляющих и сумматора соединены с соответствующими входами блока контроля вычислений, выход которого соединен с входом схемы НЕ и вторым входом первого ключа, отличающееся тем, что в него введены блок задания режимов контрольных ограничений, блок задания имитации помпажа и блок отключения контроля, выходы которых соединены с соответствующими входами первого коммутатора, а второй коммутатор подключен к соответствующим входам блока контроля вычислений.