СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДОЗИРОВАНИЕМ ТОПЛИВА НА ЗАПУСКЕ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК F02C9/26 

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 n_ВД по заданной зависимости и ограничение дозирования топлива по программной зависимости G_Т=f(n_ВД, 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(n_ВД, Т_ВХ), что приводит к пересечению ее с линией статической характеристики и возникновению возможности «зависания» ротора двигателя. Для продолжения эксплуатации требуется повторная настройка зависимости G_Т=f(n_ВД, 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 n_ВД, определение величины ускорения , регулирование n_ВД по заданной зависимости и ограничение дозирования топлива по программной зависимости G_Т=f(n_вд, 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 G_Т=f(n_вд, Т_вх) 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(n_вд, Т_вх)×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 G_Т=f(n_вд, Т_вх) 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 G_Т'=f(n_вд, Т_вх)×К, а повторные запуски газотурбинного двигателя осуществлять с дозированием топлива с учетом измененного коэффициента К по откорректированной программной зависимости G_Т'=f(n_вд, Т_вх)×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 n_ВД, 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 n_ВД и Т_вх. Блок 3 осуществляет вычисление приведенной к текущей температуре частоты вращения n_ВД по формуле

Блок 4 - логический блок, на вход которого поступает сигнал I₃, пропорциональный величине n_ВДПР. Блок 4 формирует сигнал I₄, пропорциональный величине программной зависимости ограничения дозирования топлива при текущих климатических условиях G_Т=f(n_вд, Т_вх).

Блок 5 формирует сигнал I₅, пропорциональный изменению программной зависимости ограничения дозирования топлива с учетом коэффициента коррекции К:G_Т'=f(П_вд, Т_вх)×К.

Блок 6 - логический блок выбора управляющего сигнала, поступающего на дозатор топлива. Блок 6 выбирает минимальный из входящих сигналов I₂ 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 I₁₃=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 I₁₃ с блока 6. При I₁₃=1 формируется сигнал I₇, пропорциональный величине .

Блок 8 - логический блок сравнения сигнала I₇, пропорциональный величине с пороговым значением , при достижении которого формируется сигнал I₈=1.

Блок 9 - логический блок сравнения величины сигнала I₇ с величиной сигнала I₁, пропорционального программному значению , при достижении которого формируется сигнал I₉=1.

Блок 10 - логический блок, работающий как триггер, который срабатывает при поступлении сигнала I₈=1 с блока 8 и отключается при поступлении сигнала I₉=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 n_ВД 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 G_Т=f(n_вд, Т_вх).

Способ осуществляется следующим образом.

На вход блока 1 поступают данные о текущей величине n_ВД. Выходной сигнал I₁, соответствующий текущей величине ускорения , поступает на вход блока 2. Выходной сигнал I₂ соответствует величине расхода топлива, необходимой для поддержания требуемой величины ускорения .

На вход блока 3 поступают сигналы о величинах n_ВД и Т_ВХ. Выходной сигнал I₃, соответствующий текущему значению n_{ВД ПР}, поступает на вход блока 4. Выходной сигнал I₄, ограничивающий дозирование топлива при текущих климатических условиях и параметрах топлива, поступает на первый вход блока 5. На второй вход поступает выходной сигнал I₁₂ 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 I₆).

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(n_вд, Т_вх).

Блок 11 при наличии разрешающего сигнала I₁₀ формирует для текущего значения n_ВД 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 G_Т'=f(n_вд, T_вх)×К.

Когда величина G_Т' 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 G_Т=f(n_вд, Т_вх).

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.

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 n_ВД, определение величины ускорения , регулирование n_ВД по заданной зависимости и ограничение дозирования топлива по программной зависимости G_t=f(n_ВД, 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 G_Т=f(n_ВД, Т_ВХ) 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(n_вд, Т_вх)×К, а повторные запуски газотурбинного двигателя осуществляют с учетом измененной величины коэффициента K. 1 ил.

Способ управления дозированием топлива на запуске газотурбинного двигателя, включающий измерение частоты вращения ротора газогенератора n_вд, определение величины ускорения регулирование n_вд по заданной зависимости и ограничение дозирования топлива по программной зависимости Gt=f(n_вд, Т_вх), отличающийся тем, что дополнительно формируют пороговое и программное значения величины ускорения и фактическую величину сравнивают с при формируют разрешающий сигнал на коррекцию программной зависимости O_Т=f(n_вд, Т_вх) 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(n_вд, Т_вх)·К, а повторные запуски газотурбинного двигателя осуществляют с учетом измененной величины коэффициента К.