СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2011 года по МПК F02C9/00 

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД), применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) наземных транспортных средств.

Известен способ управления ГТД путем измерения косвенного параметра, характеризующего мощность двигателя, и изменения расхода топлива в камеру сгорания по величине отклонения измеренного параметра от заданного значения [1].

Однако известный способ не позволяет без существенного усложнения процесса регулирования и ужесточения требований к точности датчиков внутридвигательных параметров обеспечить необходимое качество регулирования.

Известен также способ управления ГТД, заключающийся в том, что определяют в зависимости от положения рычага управления двигателем (РУД) заданную частоту вращения ротора двигателя, измеряют фактическую частоту вращения ротора двигателя, определяют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения и в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения управляют расходом топлива в камеру сгорания (КС) двигателя [2].

Этот способ, используемый в САУ ГТД силовых установок (СУ) наземных транспортных средств, имеет следующий недостаток. Один и тот же режим по частоте вращения ротора двигателя при разных параметрах воздуха на входе в ГТД обеспечивает передачу на силовую трансмиссию СУ разной располагаемой мощности. Так, например, для турбовального двигателя класса ТВ2-117 этот разброс составляет от 10 до 17%. Это приводит к тому, что на режиме «малый газ», соответствующем стояночному режиму транспортного средства, при таком способе управления двигатель будет работать при всех температурах воздуха ниже 15°С на режиме повышенной мощности. Это приводит к снижению экономичности ГТД и повышенному износу деталей трансмиссии, что снижает надежность работы СУ.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности работы ГТД за счет повышения качества управления двигателем.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ГТД, заключающемся в том, что определяют в зависимости от положения рычага управления двигателем (РУД) заданную частоту вращения ротора двигателя, измеряют фактическую частоту вращения ротора двигателя, определяют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения и в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения управляют расходом топлива в КС двигателя, дополнительно на режиме «стояночный малый газ» измеряют потребляемую мощность электрогенератора (ЭГ), кинематически связанного с ротором ГТД, и по измеренной мощности корректируют величину заданной частоты вращения.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующая заявляемый способ регулирования газотурбинного двигателя.

Устройство содержит блок 1 датчиков, задатчик 2 частоты (п р зад.) вращения ротора двигателя, сумматор 3, электрогидропреобразователь (ЭГП) 4, дозатор 5 топлива, при этом второй вход сумматора 3 подключен к блоку 1.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от положения РУД (от блока 1) задатчик 2 формирует заданную частоту вращения ротора двигателя п р зад. В сумматоре 3 величина п р зад. сравнивается с фактической частотой вращения ротора двигателя п р изм., полученной из блока 1. На выходе сумматора 3 получается величина рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения, которая в ЭГП 4 преобразуется в управляющее воздействие для дозатора 5, который и определяет расход топлива в КС двигателя.

При работе двигателя на режиме «стояночный малый газ» с помощью блока 1 измеряют потребляемую мощность ЭГ (N потреб.), кинематически связанного с ротором ГТД. Измеренное значение потребляемой мощности поступает от блока 1 в задатчик 2. Располагаемая мощность двигателя рассчитывается в задатчике 2 по известной зависимости, например

где Мкр. - измеренное в блоке 1 значение крутящего момента на выходном валу ротора двигателя;

n p изм. - измеренная в блоке 1 частота вращения ротора двигателя.

При наличии рассогласования между потребляемой и располагаемой мощностями задатчик 2 изменяет заданное значение частоты вращения ротора двигателя. Это вызывает изменение измеренной (фактической) частоты вращения и, как следствие, располагаемой мощности двигателя.

Таким образом обеспечивается баланс между располагаемой (фактической) мощностью двигателя и потребляемой мощностью ЭГ.

Это обеспечивает снижение расхода топлива и штатный износ деталей трансмиссии. Т.о. за счет повышения качества управления двигателем обеспечивается повышение экономичности и надежности работы ГТД.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. «Выбор и обоснование рациональных схем электронно-гидравлических CAP вертолетных и транспортных ГТД», т.о. ЦИАМ №8533, 1978 г.

2. Патент US №3283503, кл. 60-39.28, 1964 г.

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления (САУ) газотурбинными двигателями (ГТД), применяемыми в составе газотурбинных установок (ГТУ) для привода электрогенераторов (ЭГ) наземных транспортных средств. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно на режиме «стояночный малый газ» измеряют потребляемую мощность электрогенератора (ЭГ), кинематически связанного с ротором ГТД, и по измеренной мощности корректируют величину заданной частоты вращения. Технический результат изобретения - повышение экономичности и надежности работы двигателя за счет повышения качества управления ГТД. 1 ил.

Способ управления газотурбинным двигателем, заключающийся в том, что определяют в зависимости от положения рычага управления двигателем (РУД) заданную частоту вращения ротора двигателя, измеряют фактическую частоту вращения ротора двигателя, определяют величину рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения и в зависимости от рассогласования между заданным и измеренным значениями частоты вращения управляют расходом топлива в КС двигателя, отличающийся тем, что дополнительно на режиме «стояночный малый газ» измеряют потребляемую мощность электрогенератора (ЭГ), кинематически связанного с ротором ГТД и по измеренной мощности корректируют величину заданной частоты вращения.