УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПОМПАЖА И ПЕРЕГРЕВА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1996 года по МПК F04D27/02 

Изобретение касается защиты газотурбинного двигателя.

Известно устройство для защиты компрессора от помпажа, содержащее датчик давления воздуха на выходе из компрессора и последовательно соединенный фильтр, разделительный блок, компаратор, блок памяти, реле. К выходу датчика давления подключены также последовательно соединенные второй фильтр и функциональный блок, выход которого соединен с компаратором. Выход компаратора и реле подключены через первый элемент И к приводу дросселя. Выход разделительного блока соединен с входом порогового блока, выход которого соединен с одним из входов второго элемента И, подключенного вторым входом к выходе реле, а выходом к исполнительному механизму [1]
К недостаткам устройства относится отсутствие контроля, что снижает надежность.

Известен также принятый за прототипа блок защиты двигателя от помпажа, подключенный к приводу исполнительных механизмов [2]
Недостатком устройства является отсутствие защиты двигателя от перегрева, что снижает надежность его работы.

Цель изобретения повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок защиты от помпажа и привод исполнительных механизмов, дополнительно введены последовательно включенные блок термопар, измеритель температуры, сумматор и первый компаратор, подключенный к первому входу трехвходового элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока защиты от помпажа.

Устройство содержит также последовательно включенные датчик частоты вращения, измеритель частоты вращения, второй компаратор, первый элемент И, третий компаратор. Второй вход третьего компаратора подключен к выходу измерителя частоты вращения, а выход к второму входу первого элемента И и инвертору, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, подключенного выходом к третьему входу элемента ИЛИ. Устройство содержит также четвертый компаратор, вход которого подключен к измерителю температуры, а выход к второму входу второго элемента И, формирователь программы заданной температуры газа, подключенный к второму входу сумматора, и пороговый генератор, вход которого соединен с выходом трехвходового элемента ИЛИ, а выход с входом привода исполнительных механизмов.

На чертеже дана структурная схема устройства защиты от помпажа и перегрева газотурбинного двигателя.

Устройство защиты от помпажа и перегрева содержит блок защиты от помпажа 1, формирователь программы заданной температуры 2, блок термопар 3, измеритель температуры 4, сумматор 5, первый компаратор 6, датчик частоты вращения 7, измеритель частоты вращения 7, измеритель частоты вращения 8, второй компаратор 9, первый элемент И 10, третий компаратор 11, инвертор 12, второй элемент И 13, четвертый компаратор 14, трехвходовой элемент ИЛИ 15, пороговый генератор 16, привод исполнительных механизмов 17.

Последовательно соединенные блок термопар 3, измеритель температуры 4, сумматор 5, компаратор 6 подключены к первому входу элемента ИЛИ 15. Формирователь программы заданной температуры газа 2 подключен к второму входу сумматора 5. Выход блока защиты от помпажа 1 подключен к второму входу элемента ИЛИ 15.

Последовательно соединенные датчик частоты вращения 7, измеритель частоты вращения 8, второй компаратор 9, первый элемент И 10, третий компаратор 11, инвертор 12 и второй элемент И 13 подключены к третьему входу элемента ИЛИ 15. Второй вход компаратора 11 подключен непосредственно к выходу измерителя частоты вращения, а его выход соединен дополнительно с вторым входом первого элемента И 10. Вход четвертого компаратора 14 подключен к выходу измерителя температуры 4, а выход к второму входу второго элемента И 13. Выход трехвходового элемента ИЛИ 15 соединен через пороговый генератор 16 с приводом исполнительных механизмов 17.

Устройство защиты от помпажа и перегрева газотурбинного двигателя работает следующим образом.

При наличии помпажа блок защиты от помпажа вырабатывает сигнал, который через элемент ИЛИ 15 поступает на пороговый генератор 16 и запускает его. На выходе порогового генератора появляются импульсы. Привод испытательных механизмов 11 подачи топлива срабатывает на время наличия импульса и отпускает в паузе между ними.

В известных устройствах выведения компрессора из помпажа как правило, выключается топливо на определенное время.

В зависимом же устройстве время включенного состояния привода 17, определяемое длительностью импульса порогового генератора, меньше допустимого времени выключения топлива, поэтому другие защитные устройства не включает топливо.

При работе двигателя формирователь программы 2 формирует в виде изменяющегося постоянного напряжения допустимые значения температуры газа за турбиной в зависимости от режимов двигателя, блок термопар 3 измеряет температуру газов за турбиной, а измеритель 4 преобразует термо-ЭДС блока термопар 3 в постоянном напряжение. Напряжение с формирователя 2 и измерителя 4 поступает в сумматор 5, который вырабатывает сигнал, пропорциональный рассогласованию между реальной и допустимой температурой газа за турбиной.

При наличии несоответствия больше заданного срабатывает компаратор 6 и через элемент ИЛИ 15 разрешает циклическую работу порогового генератора 16 и привода исполнительных механизмов 17.При этом происходит циклическая подача топлива до установления нормального режима.

Компаратор 14 подключен входом к измерителю 4 температуры газа за турбиной. Если в процессе запуска температура за турбиной превысит допустимые значения, то компаратор 14 срабатывает, выдавая логическую единицу на вход элемента И 13.

Датчик частоты вращения 7 преобразует частоту вращения ротора компрессора в электрический сигнал, а измеритель частоты вращения 8 преобразует его в напряжение постоянного тока, пропорциональное частоте вращения.

Если в процессе запуска температура газа за турбиной достигала предельных значений (сработал компаратор 14), а обороты ротора не увеличивались, то компаратор 11 не срабатывает, обеспечивая на своем выходе состояние логического нуля, которое через инвертор 12 в виде единицы поступает на второй вход элемента И 13 и на его выходе появляется единица, которая через элемент ИЛИ 15 включает пороговый генератор 16 и обеспечивает циклическую работу привода исполнительных механизмов 17 до увеличения оборотов ротора компрессора, после чего компаратор 11 срабатывает и через инвертор 12, элементы И 13 и ИЛИ 15 выключает пороговый генератор.

Компаратор 9 срабатывает и выдает логическую единицу при малых оборотах ротора компрессора и его отключение (логический "0" на выходе) соответствует остановке двигателя.

Если компаратор 11 срабатывает, что свидетельствует о защите двигателя, то его выходной сигнал (логическая единица) через элемент И 10 при логической единице на выходе компаратора 9 поступает на свой вход и самоблокирует его. При этом циклическая работа генератора и привода исполнительных механизмов прекращается.

Повторное включение порогового генератора 16 и привода исполнительных механизмов 17 может произойти только после уменьшения оборотов ротора компрессора до значений, означающих остановку двигателя, тогда компрессор 9 отпустит и элемент И 10 разблокирует компаратор 11 и устройство вновь может работать при последующих запусках.

Таким образом, введение дополнительных элементов обеспечивает более надежную защиту двигателя от помпажа и от перегрева при работе, а также улучшает запуск двигателя, исключив "зависание" оборотов ротора компрессора.

Использование: в устройствах защиты газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно включенные блок термопар, измеритель температуры, сумматор, первый компаратор, трехвходовый элемент ИЛИ. Устройство также содержит пороговый генератор. Кроме того, устройство содержит последовательно включенные датчик частоты вращения, измеритель частоты вращения, второй компаратор, первый элемент И и третий компаратор. Устройство также имеет инвертор и второй элемент И. Кроме того, оно содержит формирователь программы заданной температуры газа и четвертый компаратор. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПОМПАЖА И ПЕРЕГРЕВА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее блок защиты от помпажа и привод исполнительных механизмов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, устройство дополнительно содержит последовательно включенные блок термопар, измеритель температуры, сумматор, первый компаратор, трехвходовой элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока защиты от помпажа, и пороговый генератор, подключенный к приводу исполнительных механизмов, а также последовательно включенные датчик частоты вращения, измеритель частоты вращения, второй компаратор, первый элемент И, третий компаратор, второй вход которого подключен к выходу измерителя частоты вращения, а выход - к второму входу первого элемента И, инвертор и второй элемент И, подключенный к третьему входу трехвходового элемента ИЛИ, кроме того устройство содержит формирователь программы заданной температуры газа, подключенный к второму входу сумматора, и четвертый компаратор, вход которого подключен к выходу измерителя температуры, а выход - к второму входу второго элемента И.