ТУРБОМАШИНА, СОДЕРЖАЩАЯ ПРЕИМУЩЕСТВЕННОЕ УСТРОЙСТВО ВПРЫСКА, И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ВПРЫСКА Российский патент 2017 года по МПК F02C7/228 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в общем, относится к впрыску топлива в камеру сгорания турбомашин и, в частности, к устройству и способу для регулировки преимущественного впрыска топлива. В частности, область применения изобретения – промышленные турбомашины и авиационные турбомашины.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к турбомашине, в которой вал газогенератора, в частности, приводится в движение с помощью газов, проходящих через камеру сгорания, в которой впрыск топлива осуществляется посредством устройства впрыска. Более конкретно, изобретение касается турбомашины, оснащенной камерой сгорания, устройством впрыска топлива в камеру сгорания и средствами подачи топлива в устройство впрыска топлива.

Преимущественная система подачи известна из документа US 6857272. Эта преимущественная система подачи работает на основе заданных рабочих диапазонов в зависимости от расхода топлива, в которой преимущественный впрыск либо возможен, либо нет.

Однако такая система имеет недостаток, который проявляется даже в тех режимах работы, где он должен отсутствовать. Действительно, существуют установившиеся режимы работы с низким расходом топлива, в которых отсутствует какая-либо опасность затухания и в которых возможна преимущественная подача даже в случае, когда это является необязательным. В этом случае образуется горячий след, который может в некоторых крайних случаях приводить к отклонению от круглой формы колец турбины.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения состоит в том, чтобы предложить турбомашину и способ регулировки впрыска топлива, в котором сильные изменения числа оборотов турбомашины не очень влияют на сжигание топлива в камере сгорания, избегая при этом образования горячего следа.

Решение данной задачи достигается за счет того, что турбомашина дополнительно включает в себя средства определения мгновенного изменения расхода топлива средств подачи и средства регулировки для регулировки расхода топлива из устройства впрыска в зависимости от мгновенного изменения расхода топлива средств подачи, определенного средством определения.

Термин "мгновенные изменения" означает изменение в течение очень короткого периода времени, например в течение периода, составляющего половину секунды (0,5 с) или менее или, кроме того, порядка четверти секунды (0,25 с) или менее. Для того чтобы определить требуемый расход топлива в камере сгорания, средства регулировки, в частности, используют в качестве параметра мгновенное изменение расхода топлива средств подачи. Это изменение характеризует режимы работы турбомашины. Таким образом, расход топлива, подаваемого в камеру сгорания с помощью устройства впрыска, регулируется в зависимости от мгновенного изменения расхода топлива средств подачи, то есть в зависимости от изменений режимов работы турбомашины.

Следует отметить, что если мгновенный расход топлива средств подачи увеличивается, то мгновенное изменение расхода средств подачи является положительным. И наоборот, если мгновенный расход топлива средств подачи уменьшается, то мгновенное изменение расхода средств подачи является отрицательным. Таким образом, во время ускорения мгновенное изменение расхода средств подачи является положительным, тогда как последнее является отрицательным во время замедления.

Например, если мгновенное изменение является большим, будь то положительным или отрицательным, то средства регулировки регулируют расход топлива устройства впрыска. Таким образом, можно обеспечить минимальный расход топлива устройства впрыска в камере сгорания, которое поддерживает горение. Иными словами, когда средства определения определяют сильное мгновенное изменение, в частности, уменьшение расхода средств подачи, то средства регулировки могут обеспечить минимальный расход топлива устройства впрыска в камере сгорания во избежание затухания горения топлива в камере сгорания.

За счет регулировки впрыска топлива в соответствии с изменением расхода средств подачи можно избежать образования таких горячих следов, которые встречаются в уровне техники, и тем самым предотвратить риски затухания горения. Действительно, изобретатели обратили внимание на то, что изменение расхода топлива средств подачи представляет собой более релевантный параметр риска затухания горения, чем фактический расход топлива (средств подачи или устройства впрыска).

Предпочтительно устройство впрыска содержит рампу впрыска, которая содержит, по меньшей мере, одну преимущественную форсунку и, по меньшей мере, одну основную форсунку.

Предпочтительно средства регулировки позволяют увеличивать расход топлива преимущественной форсунки относительно расхода топлива основной форсунки, если значение мгновенного изменения расхода топлива средств подачи становится менее, чем заданное пороговое значение.

Впрыск топлива в камеру сгорания обеспечивается рампой впрыска, содержащей так называемую основную форсунку (или набор форсунок) с одной стороны и так называемую преимущественную форсунку (или набор форсунок) с другой стороны. При нормальных режимах работы впрыск обеспечивается основной форсункой и преимущественной форсункой. Предпочтительно при нормальных режимах работы расход топлива преимущественной форсунки, по существу, равен расходу основной форсунки. Иными словами, в случае, когда существует несколько преимущественных и/или основных форсунок при нормальных условиях работы, расход каждой преимущественной форсунки предпочтительно равен расходу каждой основной форсунки.

Термин "нормальный режим работы" означает режим работы, когда расход топлива средств подачи слегка изменяется или изменяется в соответствии с переходными режимами, не имеющими никакого риска прекращения горения топлива в камере сгорания. Когда турбомашина работает вне нормальных режимов работы, например в случае внезапного изменения расхода топлива средств подачи, существует риск прекращения горения. Например, такой риск затухания возникает во время экстренного торможения (которое известно также под названием "быстрая остановка"), которое заключается в том, что вертолет принимает положение, в котором он задирает нос. Во время этого переходного режима несущий винт вертолета больше не потребляет мощность от турбомашины, и расход топлива средств подачи уменьшается очень быстро до тех пор, пока он не достигнет квазинулевого значения за менее чем 0,5с или менее в зависимости от внезапности маневра и времени срабатывания устройства регулировки машины. Затем согласно изобретению при ненормальных режимах работы расход преимущественной форсунки увеличивается относительно расхода основной форсунки во избежание прерывания впрыска или слишком внезапного снижения расхода при впрыске топлива и затухания горения в камере сгорания. Более конкретно, когда значение мгновенного изменения расхода топлива средств подачи меньше, чем заданное пороговое значение, впрыск обеспечивается преимущественным способом с помощью преимущественной форсунки, то есть расход топлива преимущественной форсунки увеличивается относительно расхода топлива основной форсунки. Так образом, если при нормальных режимах работы расход преимущественной форсунки равен расходу основной форсунки, то следует понимать, что при ненормальных режимах работы расход преимущественной форсунки будет больше, чем расход основной форсунки.

Преимущественно, когда значение мгновенного изменения расхода топлива средств подачи меньше, чем заданное пороговое значение, впрыск в камеру сгорания обеспечивается преимущественной форсункой, который используется сам по себе или совместно с основной форсункой, при этом расход последнего будет меньше, чем расход преимущественной форсунки. Таким образом, впрыск топлива в преимущественной форсунке можно осуществить за счет впрыска топлива, достигаемого посредством основной форсунки. Это означает, что средства регулировки предоставляют приоритет для впрыска посредством преимущественной форсунки за счет увеличения расхода преимущественной форсунки относительно расхода основной форсунки, уменьшая при этом расход основной форсунки относительно расхода преимущественной форсунки даже в случае, если это может привести к прерыванию впрыска основной форсункой. Таким образом, согласно данному варианту осуществления, независимо от расхода при подаче топлива устройства впрыска топлива, средства регулировки обеспечивают минимальный расход при впрыске топлива с помощью преимущественной форсунки тем самым избегая затухания горения.

Предпочтительно заданное пороговое значение равно отрицательному значению, соответствующему сильному мгновенному уменьшению расхода топлива средств подачи, которое не рассматривается как переходный режим относительно нормальных режимов работы (то есть, который рассматривается как переходной режим относительно ненормальных режимов работы), то есть который может привести к затуханию горения топлива в камере сгорания. Таким образом, можно очень быстро замедлить скорость работы турбомашины согласно изобретению без какого либо риска затухания горения топлива в камере сгорания.

Предпочтительно средства регулировки позволяют распределять расход топлива из рампы впрыска для увеличения расхода топлива преимущественной форсунки относительно расхода топлива основной форсунки.

Понятно, что для общего расхода топлива, обеспечиваемого внутри камеры сгорания, этот общий расход, соответствующий общему расходу рампы впрыска, средства регулировки распределяют между преимущественной форсункой и основной форсункой для того, чтобы увеличить расход преимущественной форсунки относительно основной форсунки. Таким образом, для того чтобы сохранить этот предоставленный общий расход, необходимо, чтобы увеличение расхода преимущественной форсунки приводило к уменьшению расхода основной форсунки.

Преимущественно средства регулировки содержат распределитель потока топлива между преимущественной форсункой и основной форсункой.

Распределитель потока позволяет распределять подачу топлива, поступающего из рампы впрыска между основной форсункой и преимущественной форсункой. Этот распределитель может представлять собой механический или гидромеханический элемент запорного клапана и тип пружин(ы) или электромеханический элемент типа электромагнитного клапана, причем последним можно управлять, например, с помощью электронного блока управления (или ECU). Согласно варианту осуществления каждая форсунка приводится в действие независимым образом с помощью ECU, причем последний впоследствии может играть роль распределителя.

Преимущественно средства подачи содержат дозатор топлива, причем мгновенное изменение расхода топлива средств подачи измеряется посредством решающего устройства, соединенного с дозатором топлива.

С помощью дозатора топлива можно регулировать расход топлива. Посредством решающего устройства можно измерить положение и скорость перемещения дозатора. Таким образом, можно измерить мгновенное изменение расхода топлива дозатора, причем каждое положение дозатора связано с заданным расходом, и, следовательно, со средствами подачи. Например, с учетом того, что полное перемещение дозатора изменяется между 0 и 100 (0 – полностью закрытый дозатор; 100 – полностью открытый дозатор), считается, что мгновенное изменение -40/сек (минус 40 в секунду), то есть изменение на 40% положения дозатора в направлении закрытия дозатора за одну секунду, формирует пороговое значение, которое позволяет регулировать расход топлива в камере сгорания. Иными словами, изменение -40% в секунду положения дозатора можно принять в качестве порогового значения.

Согласно варианту осуществления средства подачи содержат дозатор топлива и блок управления дозатора для регулировки расхода топлива, выдаваемого дозатором, причем мгновенное изменение расхода топлива средств подачи определяют в результате считывания установленных значений, отправленных в блок управления дозатора для регулировки расхода топлива, выдаваемого дозатором.

Согласно данному варианту осуществления установленное значение с возможностью управления положением дозатора, иными словами открытие/закрытие дозатора, используется в качестве параметра для измерения мгновенного изменения расхода топлива средств подачи. Измерение мгновенного изменения расхода топлива средств подачи посредством установленных значений управления дозатора является более точным и более быстрым, чем те, которые выполнены посредством решающего устройства, поскольку внутреннее установленное значение средств подачи непосредственно обрабатывается и предотвращается промежуточное измерение, проводимое с помощью решающего устройства. Аналогичным образом, как и ранее, установленные значения, управляющие изменением – 40% в секунду положения дозатора, можно принять в качестве порогового значения для обеспечения регулировки расхода топлива в камере сгорания.

Преимущественно турбомашина содержит вал газогенератора и средства для измерения мгновенного ускорения вала газогенератора, причем расход топлива устройства впрыска дополнительно регулируется согласно мгновенному ускорению вала газогенератора. Конечно, эта регулировка расхода топлива устройства впрыска согласно мгновенному ускорению вала газогенератора осуществляется с помощью средств регулировки.

Предпочтительно средства регулировки позволяют подавлять увеличение расхода топлива преимущественной форсунки относительно расхода топлива основной форсунки, если значение мгновенного ускорения вала газогенератора больше, чем заданные пороговые значения.

Мгновенное ускорение (при вращении) вала газогенератора представляет собой указатель режимов работы и переходных режимов работы турбомашины. Таким образом, можно считать, что благодаря некоторому заданному пороговому значению мгновенного ускорения вала газогенератора больше не существует никакого риска затухания горения в камере сгорания, и больше не требуется, чтобы расход топлива преимущественной форсунки был больше, чем расхода топлива основной форсунки. Иными словами, средства измерения позволяют измерять замедление (то есть отрицательное ускорение) вала газогенератора. Замедление вала газогенератора отражает ситуацию, в которой может существовать риск затухания горения в камере сгорания. Например, можно принять во внимание то, что больше не существует никакого риска горения в случае, когда это замедление становится равным нулю. В дальнейшем используется общий термин "ускорение", причем этот термин охватывает как положительные ускорения, так и отрицательные ускорения, то есть замедления.

Например, нулевое мгновенное ускорение можно использовать, таким образом, в качестве предопределенного порога. Действительно, отслеживая внезапное замедление, нулевое мгновенное ускорение показывает, что турбомашина вышла из ненормальных режимов работы, то есть находится в фазе ускорения (переключения с отрицательного ускорения на нулевое ускорение), поэтому больше не существует никакого риска затухания горения в камере сгорания. Согласно варианту осуществления предопределенный порог равен 3% от расчетного числа оборотов (вращения) вала газогенератора в секунду.

Согласно варианту осуществления средства регулировки позволяют постепенно подавлять увеличение расхода топлива преимущественной форсунки по отношению к основной форсунке. Постепенность подавления позволяет обеспечить впрыск в камеру сгорания. Действительно, слишком внезапное подавление увеличения расхода преимущественной форсунки может привести к риску образования микропрерываний в подаче топлива преимущественной форсунки. Следует отметить, что прерывание подачи в течение периода порядка трех тысячных секунды достаточно для прекращения горения в камере сгорания. Например, подавление увеличения расхода достигается рядом из десяти пологих участков, каждый из которых соответствует 10%-ному уменьшению общего значения от общего увеличения расхода топлива. Обычно, чтобы избежать явления микропрерывания, преимущественно производится постепенная регулировка путем повышения и/или понижения расхода преимущественной и/или основной форсунки.

Изобретение также относится к способу регулировки впрыска топлива турбомашины согласно изобретению, который включает в себя этапы, на которых:

- определяют мгновенное изменение расхода топлива средств подачи, и

- регулируют расход топлива устройства впрыска в соответствии с мгновенным изменением расхода топлива средств подачи.

Для того чтобы регулировать расход топлива в камере сгорания турбомашины, способ заключается в определении мгновенного изменения расхода топлива средств подачи, с одной стороны, и использования, таким образом, определенного мгновенного изменения в качестве параметра для регулировки мгновенного расхода топлива устройства впрыска с другой стороны. Данный способ применим к турбомашине согласно изобретению, где этап определения мгновенного изменения расхода топлива средств подачи выполняется путем определения мгновенного изменения расхода топлива средств подачи. Этап мгновенной регулировки для расхода топлива выполняется путем регулировки расхода топлива в камере сгорания.

Следует отметить, что в пределах масштаба применения данного способа регулировку расхода можно выполнять автоматически, а также вручную, например, когда пользователь намеревается превентивно обеспечить безопасность использования турбомашин в режимах, имеющих риск затухания горения топлива. Иными словами, пользователь может форсировать преимущественный впрыск путем увеличения расхода преимущественной форсунки относительно расхода основной форсунки для того, чтобы обеспечить безопасное использование турбомашины. Режимы использования турбомашины, имеющие риск затухания горения топлива, в частности режимы, когда турбомашина работает в режимах работы, близких к режиму холостого ходя, или когда окружающая среда имеет риск засасывания воды (дождя или снега) в турбомашину.

Более того, данный способ можно преимущественно активировать или деактивировать в рамках объема испытаний турбомашины, для того, чтобы превентивно оценить стабильность горения в камере сгорания (и поэтому риск затухания при заданных условиях) независимо от устройства. Этот тип работы также позволяет оценить пределы безопасности, предоставляемые этим данным способом для регулировки впрыска топлива в камеру сгорания и связанным с ним устройством. Данный тип управления также позволяет тестировать правильную работу устройства.

Предпочтительно расход топлива преимущественной форсунки увеличивается относительно расхода топлива основной форсунки, если значение мгновенного изменения расхода топлива средств подачи становится меньше, чем предопределенный порог.

Этот дополнительный этап способа позволяет улучшить его применение за счет использования форсунки, выделенной для преимущественного впрыска, обеспечивающего лучшую регулировку расхода. Понятно, что предопределенное пороговое значение предпочтительно выбирают таким образом, чтобы в случае, когда значение мгновенного изменения расхода топлива средств подачи становится меньше, чем предопределенное пороговое значение, турбомашина подвергалась бы сильному изменению режимов работы.

Применение этого дополнительного этапа имеет несколько вариантов осуществления. Понятно, что, в общем, когда расход топлива преимущественной форсунки увеличивается относительно расхода топлива основной форсунки (при ненормальных режимах работы турбомашины), значение повышенного расхода преимущественной форсунки будет выше, чем значение расхода топлива преимущественной форсунки при нормальных режимах работы (при равной скорости вращения и нагрузке турбомашины). Напротив, когда режимы работы турбомашины становятся снова нормальными, понятно, что увеличение расхода преимущественной форсунки подавляется, и его значение будет меньше, чем значение расхода при ненормальных режимах работы (при равной скорости вращения и нагрузке турбомашины).

Согласно первому варианту осуществления преимущественная форсунка обеспечивает установку и предопределенный расход топлива, когда значение мгновенного изменения расхода топлива средств подачи становится меньше, чем предопределенный порог. Напротив, преимущественная форсунка обеспечивает переменный расход топлива и предпочтительно равный расходу основной форсунки, когда значение мгновенного изменения расхода топлива средств подачи становится больше, чем предопределенный порог.

Согласно второму варианту осуществления предопределенный порог представляет собой ряд предопределенных значений. Когда мгновенное изменение расхода топлива средств подачи становится меньше, чем первое предопределенное значение, преимущественная форсунка впрыскивает топливо, согласно первому установленному и предопределенному расходу. Далее, если изменение становится меньше, чем второе предопределенное значение, которое меньше, чем первое предопределенное значение, первый расход преимущественной форсунки увеличивается таким образом, чтобы достичь второго установленного и предопределенного расхода, который будет больше, чем первый расход. Таким образом, преимущественная форсунка может впрыскивать топливо посредством увеличения, соответственно, уменьшения, своего расхода согласно настолько многочисленным положительным приращениям, соответственно, отрицательным приращениям, насколько существуют предопределенные пороговые значения для того, чтобы достичь максимального расхода, соответственно, расхода, соответствующего расходу при нормальных режимах работы (то есть минимальному расходу).

Согласно третьему варианту осуществления предопределенный порог представляет собой непрерывный диапазон предопределенных значений. Когда мгновенное изменение расхода средств подачи входит в этот диапазон значений, расход преимущественной форсунки увеличивается относительно расхода основной форсунки для того, чтобы обеспечить расход топлива, пропорциональный значению мгновенного изменения, непрерывно во всем диапазоне значений. Таким образом, расход увеличивается относительно расхода основной форсунки, когда мгновенное изменение становится немного меньше, чем первый предел диапазона предопределенных значений, и он непрерывно увеличивается вплоть до максимального расхода, когда мгновенное изменение уменьшается до тех пор, пока не станет ниже, чем второй предел диапазона предопределенных значений. Напротив, расход преимущественной форсунки уменьшается тогда, когда мгновенное изменение становится больше, чем второй предел диапазона предопределенных значений, до тех пор, пока оно не достигнет расхода топлива, соответствующего расходу при нормальных режимах работы, когда мгновенное изменение становится больше, чем первый предел диапазона предопределенных значений.

Таким образом, понятно, что когда режимы работы двигателя рассматриваются как имеющие риск затухания горения, расход преимущественной форсунки увеличивается относительно расхода основной форсунки, при этом преимущественная форсунка обеспечивает функцию ожидания с целью предотвращения остановки горения, хотя, когда режимы работы двигателя не имеют больше никакого риска затухания горения, расход преимущественной форсунки соответствует расходу топлива при нормальных режимах работы, когда он не увеличивается относительно расхода основной форсунки.

Предпочтительно расход топлива преимущественной форсунки увеличивается относительно расхода топлива основной форсунки за счет распределения общего расхода устройства впрыска преимущественным образом по отношению к преимущественной форсунке.

Преимущественно расход топлива преимущественной форсунки увеличивается в течение предопределенного периода времени.

Таким образом, понятно, что при истечении этого предопределенного периода времени увеличение расхода подавляется, и расход топлива преимущественной форсунки возвращается к значению расхода, соответствующему расходу топлива при нормальных режимах работы. Например, предопределенный период равен 15 секундам (15,0 с).

Преимущественно мгновенное ускорение вала газогенератора измеряется дополнительно, и расход топлива устройства впрыска дополнительно регулируется от мгновенного ускорения вала газогенератора.

Предпочтительно, при увеличении расхода топлива преимущественной форсунки увеличение расхода преимущественной форсунки относительно расхода основной форсунки подавляется, когда значение мгновенного ускорения вала генератора становится больше (или снова становится больше), чем один (или упомянутый) предопределенный порог. Предпочтительно увеличение скорости преимущественной форсунки относительно расхода основной форсунки подавляется по истечении предопределенного периода времени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение и преимущество станут более понятными после прочтения подробного описания, приведенного ниже, различных вариантов осуществления, приведенных в качестве неограничивающих примеров. Данное описание относится к прилагаемым чертежам, на которых:

на фиг.1 схематично изображена турбомашина согласно изобретению;

на фиг.2 изображена последовательность операций, описывающая этапы способа регулировки согласно изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 изображена турбомашина 10, содержащая свободную турбину 20 и газогенератор 30. Газогенератор 30 включает в себя компрессор 300, колесо 310 турбины, установленное на валу 320 генератора, и камеру 330 сгорания. Газы, выходящие из газогенератора 30, приводят во вращение колесо 200 турбины свободной турбины 20, установленной на валу 210 турбины.

Турбомашина 10 дополнительно оснащена устройством 10 впрыска, содержащим рампу впрыска, содержащую основные форсунки 342 и преимущественные форсунки 344. Устройство 340 впрыска регулируется с помощью средств 350 регулировки для того, чтобы регулировать расход топлива в камере 330 сгорания. Средства 350 регулировки предназначены, в частности, для увеличения расхода преимущественных форсунок 344. Средства 360 подачи обеспечивают топливом устройство 340 впрыска. Для наглядности фигуры соединения между средствами 360 подачи и устройством 340 впрыска не показаны по причинам наглядности. Средства 360 подачи содержат дозатор топлива и блок управления дозатора (не показано).

Турбомашина 10 также содержит средства 370 определения, предназначенные для определения мгновенного изменения расхода топлива средств 360 подачи. Эти средства 370 определения, например, содержит компьютер и память (которые, не показаны), включающий в себя средства для считывания установленных значений, передаваемых в блок управления дозатор топлива (для управления установленными значениями). Средства 370 определения соединены со средствами 350 регулировки.

Более того, турбомашина 10 содержит средства 380 измерения для измерения ускорения вала 320 газогенератора. Эти средства 380 измерения измеряют скорость вращения вала газогенератора, из которой получается ускорение вала 320 газогенератора, из фонического колеса 322, которое жестко прикреплено к валу 320 генератора и, например, посредством компьютера и памяти (не показаны). Средства 380 измерения соединены со средствами 350 регулировки.

Стрелки на соединениях между средствами 360 подачи и средствами 370 определения, средствами 380 измерения, средствами 350 регулировки и устройством 340 впрыска представляют собой потоки информации, циркулирующие среди этих различных элементов.

Работа этой турбомашины 10 описана со ссылкой на фиг.2. Последовательность операций фиг.2 иллюстрирует способ согласно изобретению для автоматической регулировки впрыска топлива в камеру 330 сгорания турбомашины 10.

Способ предпочтительно начинается при запуске турбомашины и останавливается при остановке турбомашины даже в случае, если это происходит во время выполнения способа. По этой причине отсутствует "конец" для указания окончания способа, показанного на фиг.2. В дальнейшем для обозначения полностью выполненного цикла способа регулировки будет использоваться термин "цикл регулировки".

Таким образом, способ начинается с этапа Е0 "Начало". Способ затем разделяется на два основных этапа: первый этап EI, где определяют мгновенные изменения расхода топлива средств 360 подачи, и второй этап EII, где мгновенный расход топлива регулируют в камере 330 сгорания в соответствии с мгновенным изменением расхода топлива средств 360 подачи, которое определяется во время этапа EI.

Этап EI содержит один этап Е1, который заключается в определении мгновенной скорости dXR/dt дозатора, где XR соответствует положению дозатора. Это определение мгновенной скорости выполняется известным способом, более того, с помощью средств 370 определения и, в частности, посредством считывания установленного значения отправленного в блок управления дозатора для того, чтобы управлять положением дозатора, компьютера и памяти средств 370 определения. Следует отметить, что скорость дозатора является положительной, если установленное значение блока управления нацелено на увеличение расхода дозатора, и отрицательной, если установленное значение блока управления нацелено на уменьшение расхода дозатора. В конце этапа Е1 завершается первый этап EI для определения мгновенного изменения расхода топлива средств 360 подачи. Действительно, мгновенная скорость dXR/dt дозатора представляет собой изменение расхода топлива средств 360 подачи. В конце этапа EI способ переходит на этап EII. Другими словами, в конце этапа Е1 способ переходит на этап Е2.

Этап Е2 заключается в сравнении значения мгновенной скорости dXR/dt дозатора относительно предопределенного порогового значения V_ref. Следует отметить, что во время внезапного замедления турбомашины мгновенная скорость dXR/dt является отрицательной, и поэтому для обнаружения этого внезапного замедления пороговое значение V_ref будет также отрицательным. Если мгновенное изменение мгновенной скорости dXR/dt меньше, чем предопределенное значение V_ref ("ДА" в конце этапа Е3), способ определяет, существует ли риск затухания горения и переходит на этап Е3. Если мгновенная скорость dXR/dt больше или равна предопределенному пороговому значению V_ref ("НЕТ" в конце этапа Е3) способ переходит на этап Е4. Этап Е2 выполняется с помощью средств 350 регулировки.

Этап Е3 заключается в увеличении расхода преимущественных форсунок 344 относительно расхода основных форсунок 342, причем это увеличение достигается за счет средств 350 регулировки. При увеличении расхода преимущественных форсунок этап EII для регулировки мгновенного расхода завершается; способ регулировки завершает свой цикл регулировки и начинает следующий цикл опять с отдельно начала на этапе Е1. Конечно, выполнение следующего цикла регулировки может прерваться. Это означает, что выполнение следующего этапа не является безотлагательным, и перед выполнением этого следующего этапа происходит некоторая задержка. Этот перерыв выполняется, например, между этапом EII и этапом EI.

Более того, понятно, что если во время следующего цикла этап Е2 также приводит к этапу Е3 в зависимости от вариантов осуществления, расход топлива преимущественной форсунки может опять увеличиться или еще поддерживаться на уровне, до которого он был увеличен во время предыдущего цикла.

Этап Е4 заключается в проверке того, что расход преимущественных форсунок 344 не увеличился относительно расхода основных форсунок 342, причем это увеличение, например, возникает из этапа Е3, который выполнялся во время предыдущего цикла регулировки. Эта работа выполняется также с помощью средств 350 регулировки. Если расход преимущественной форсунки 344 увеличивается ("ДА" в конце этапа Е4), то метод затем переходит на этап Е5, при этом этапы Е5–Е7 заключаются в определении того, можно ли подавить это увеличение расхода преимущественных форсунок. Другими словами, во время этапов Е5–Е7 средства 350 регулировки определяют то, исключен ли риск затухания горения в камере 330 сгорания, и регулируют расход преимущественных форсунок 344, соответственно. Если расход преимущественных форсунок 344 не увеличивается относительно расхода основных форсунок 342 ("НЕТ" в конце этапа Е5), то этап EII регулировки мгновенного расхода в камере 330 сгорания завершается, способ регулировки завершает свой цикл регулировки и начинается следующий цикл опять с начала на этапе Е1.

Этап Е5 заключается в определении мгновенного ускорения dNG/dt вала 320 газогенератора, где NG соответствуют скорости вращения вала 320 газогенератора. Более того, определение непрерывно выполняется с помощью средств 380 измерения, в частности посредством фонического колеса 322, памяти и компьютера средств 380 измерения. В конце этапа Е5 способ переходит на этап Е6.

Этап Е6 заключается в сравнении значения мгновенного ускорения dNG/dt вала 320 газогенератора относительно предопределенного порогового значения A_ref. Этот этап выполняется с помощью средств 350 регулировки. Если мгновенное ускорение dNG/dt больше или равно предопределенному пороговому значению A_ref ("ДА" в конце этапа Е53), способ считает, что можно подавить увеличение расхода основных форсунок и переключается на этап Е7. Если мгновенное ускорение dNG/dt больше, чем предопределенное пороговое значение A_ref ("НЕТ" в конце этапа Е53), то способ считает, что риск затухания горения остается таким, что расход топлива преимущественных форсунок остается неизменным. В этом случае, этап EII для регулировки мгновенного расхода топлива в камере 310 сгорания завершается, способ регулировки завершает свой цикл регулировки и начинает следующий цикл опять сначала на этапе Е1.

Этап Е7 заключается в подавлении увеличения расхода топлива преимущественных форсунок 344 таким образом, чтобы их расход снова становился равным расходу основных форсунок 342. Это подавление является постепенным, например в течение периода порядка 3сунд (3,0 с), во избежание не включения преимущественных форсунок. Более того, в случае, когда основные форсунки будут отключены, их включение выполняется также постепенно. В конце этапа Е7 завершается этап EII регулировки мгновенного расхода; способ регулировки мгновенного расхода топлива в камере 310 сгорания завершает свой цикл регулировки и начинается следующий цикл опять с начала этапа Е1.

Согласно варианту осуществления средства 350 регулировки постепенно подавляют (или мгновенно согласно варианту осуществления) увеличение расхода преимущественных форсунок 344 после задержки перерыва. Например, эта задержка составляет три секунды (3,0 с). С помощью этой задержки можно избежать того, что расход преимущественных форсунок 344 снова вернется к расходу при нормальных режимах работы, хотя горение в камере 330 сгорания может оставаться все еще нестабильным и иметь риск затухания. Таким образом, за счет прерывания постепенного подавления увеличения расхода преимущественных форсунок 344 предполагается, что горение стабилизируется перед постепенным подавлением повышения расхода преимущественных форсунок 344. Таким образом повышается безопасность турбомашины. Это прерывание выполняется, например, перед или после этапа Е7.

Понятно, что в данном варианте осуществления средства 350 регулировки записывают время tn команды для постепенного подавления увеличения расхода и фактически управляют постепенным подавлением увеличения расхода в преимущественных форсунках 344 во время последующего цикла регулировки, в момент времени tm>tn+D (tm больше или равно tn+D), где D – задержка прерывания, если скорость dXR/dt дозатора всегда будет больше или равна предопределенному пороговому значению V_ref и ускорение dNG/dt вала газогенератора больше, чем A_ref.

Согласно варианту осуществления этапы Е5 и Е6 пропускаются, и способ непосредственно переходит с этапа Е4 на этап Е7, если ответ представляет собой "Да" на этапе Е4. Конечно, постепенное подавление увеличения в расходе можно прервать, как описано выше.

Согласно другому варианту осуществления, расход преимущественных форсунок увеличивается, или согласно варианту осуществления постепенно увеличивается в течение предопределенного периода времени на этапе Е3. Таким образом, в данном варианте осуществления этапы Е4-Е7, показанные на фиг.2, пропускаются, и увеличение расхода в преимущественных форсунках подавляется, или согласно варианту осуществления постепенно подавляется автоматически в конце предопределенного периода времени. Конечно, согласно варианту осуществления цикл последующей регулировки выполняется в течение предопределенного периода времени, или согласно еще одному варианту осуществления, последующий цикл регулировки только выполняется по истечении предопределенного периода.

Изобретение относится к турбомашине, оснащенной камерой сгорания, устройством впрыска топлива в камеру сгорания и средствами подачи топлива в устройство впрыска топлива. Изобретение характеризуется тем, что упомянутая турбомашина дополнительно включает в себя средства определения мгновенного изменения расхода топлива средств подачи и средства регулировки расхода топлива устройства впрыска согласно мгновенному изменению расхода топлива средств подачи, которое определяется с помощью средств определения. Технический результат изобретения – обеспечение безопасности турбомашины. 2н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Турбомашина (10), оснащенная камерой (330) сгорания, устройством (340) впрыска топлива в камере (330) сгорания и средствами (360) подачи для подачи топлива в устройство (340) впрыска топлива, причем упомянутая турбомашина (10), отличающаяся тем, что она дополнительно включает в себя средства (370) для определения мгновенного изменения расхода топлива средств (360) подачи, средства (350) регулировки для регулировки расхода топлива устройства (340) впрыска согласно мгновенному изменению расхода топлива средств (360) подачи, которое определяется с помощью средств (370) определения, вал (320) газогенератора и средства (380) для измерения мгновенного ускорения dNG/dt вала (320) газогенератора, причем расход топлива устройства (340) впрыска дополнительно регулируется согласно мгновенному ускорению dNG/dt вала (320) газогенератора.

2. Турбомашина (10) по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (340) впрыска топлива содержит рампу впрыска, содержащую, по меньшей мере, одну преимущественную форсунку (344) и по меньшей мере одну основную форсунку (342).

3. Турбомашина (10) по п. 2, отличающаяся тем, что средство (350) регулировки позволяет увеличивать расход топлива преимущественной форсунки (344) относительно расхода топлива основной форсунки (342), если значение мгновенного изменения расхода топлива средства (360) подачи становится меньше, чем предопределенный порог (V_ref).

4. Турбомашина (10) по п. 3, отличающаяся тем, что средства (350) регулировки позволяют распределять расход топлива рампы впрыска так, чтобы увеличить расход топлива преимущественной форсунки (344) относительно расхода топлива основной форсунки (342).

5. Турбомашина (10) по п. 2, отличающаяся тем, что средства (350) регулировки содержат распределитель потока топлива между преимущественной форсункой (344) и основной форсункой (342).

6. Турбомашина (10) по п. 1, отличающаяся тем, что средства (360) подачи содержат дозатор топлива, причем мгновенное изменение расхода топлива средств (360) подачи измеряется посредством решающего устройства, соединенного с дозатором топлива.

7. Турбомашина (10) по п. 1, отличающаяся тем, что средства (360) подачи содержат дозатор топлива и блок управления дозатора для регулировки расхода топлива, выдаваемого дозатором, причем мгновенное изменение расхода топлива средств (360) подачи определяется в результате считывания установленных значений, переданных в блок управления дозатора для регулировки расхода топлива, выдаваемого дозатором.

8. Турбомашина (10) по п. 3, отличающаяся тем, что средства (350) регулировки позволяют подавлять увеличение расхода топлива преимущественной форсунки (344) относительно расхода основной форсунки (342), если значение мгновенного ускорения dNG/dt вала (320) газогенератора будет больше, чем предопределенный порог (A_ref).

9. Способ регулировки впрыска топлива турбомашины (10) по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что он включает в себя этапы, на которых:

- определяют мгновенное изменение расхода топлива средств (EI) подачи,

- измеряют мгновенное ускорение вала (Е5) газогенератора, и

- регулируют расход топлива устройства впрыска согласно мгновенному изменению расхода топлива средств (EII) подачи и согласно мгновенному ускорению вала (Е6) газогенератора.

10. Способ по п. 9 для регулировки впрыска топлива турбомашины (10), отличающийся тем, что расход топлива преимущественной форсунки (344) увеличивают относительно расхода топлива основной форсунки (342), если значение мгновенного изменения расхода топлива средств подачи становится меньше, чем предопределенный порог (Е3).

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что расход топлива преимущественной форсунки (344) увеличивают относительно расхода топлива основной форсунки (342) за счет распределения общего потока от устройства впрыска по преимущественному пути по направлению к преимущественной форсунке (344).

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что расход топлива преимущественной форсунки (344) увеличивают в течение предопределенного периода времени.

13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что при увеличении расхода топлива преимущественной форсунки (344) увеличение расхода преимущественной форсунки (344) относительно расхода основной форсунки (342) подавляют в случае, когда значение мгновенного ускорения вала газогенератора больше предопределенного порога (Е7).

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что увеличение расхода преимущественной форсунки (344) относительно расхода основной форсунки (342) подавляют по истечении предопределенного периода времени.