Изобретение относится к области эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано для управления подачей топлива в многоколлекторную камеру сгорания (КС) ГТД на этапе запуска.
Известен способ управления расходом топлива в многоколлекторную КС ГТД, сущность которого заключается в том, что измеряют параметры двигателя, параметры воздушного потока на входе в двигатель и положение рычага управления двигателем (РУД); в соответствии с измеренными параметрами и положением РУД по заранее установленной зависимости определяют потребный расход топлива в КС двигателя, а распределение топлива между коллекторами, в том числе в процессе запуска ГТД, осуществляется с помощью дозаторов топлива, количество которых соответствует количеству топливных коллекторов КС (Патент RU № 2435972, МПК F02C 9/26, опубл. 10.12.2021).
Недостатком этого способа является наличие двух и более дозаторов топлива в системе топливопитания ГТД. Это приводит к снижению надёжности работы ГТД, в том числе на этапе запуска на земле и/или повторного запуска ГТД в высотно-скоростных условиях, и как следствие, к снижению безопасности эксплуатации летательного аппарата (ЛА) в целом. Кроме того, увеличение количества дозаторов топлива и, следовательно, трубопроводных топливных коммуникаций приводит к увеличению массы и стоимости топливорегулирующей аппаратуры ГТД.
Известен способ заполнения топливных коллекторов КС ГТД, включающий подачу дозированного топлива в как минимум один топливный коллектор КС с последующим его впрыском через форсунки в КС двигателя, в котором, через другой топливный коллектор, куда не поступает дозированное топливо, перепускают недозированное топливо, причём циркуляцию недозированного топлива через данный коллектор отключают при подаче в него дозированного топлива. Для управления подачей недозированного топлива могут быть использованы регуляторы давления, связанные с блоком управления, датчиком давления топлива и датчиком давления газа на выходе из КС (Патент RU № 2555427 С1, МПК F02C 9/26, опубл. 10.07.2015).
Недостатками данного способа являются: наличие дополнительных топливных циркуляционных магистралей; наличие дополнительных отсечных клапанов, датчиков измерения давления топлива в каждом циркуляционном коллекторе и датчика измерения давления газа на выходе из КС. Дополнительные трубопроводы, датчики и агрегаты в совокупности приводят к увеличению массы и стоимости топливорегулирующей аппаратуры, усложнению конструкции системы топливопитания ГТД, и как следствие, к снижению надежности ГТД.
Известно многоколлекторное устройство подачи топлива в КС ГТД, принятое за прототип, содержащее дозатор топлива, три и более топливных коллектора для подвода топлива к топливным форсункам КС, при этом, между каждыми последовательно подключенными топливными коллекторами содержится соединительная магистраль с установленным в ней жиклёром, с возможностью дозированного перетекания топлива из одного коллектора в другой на режимах запуска ГТД (Патент RU № 2664900, МПК F02C 7/22, F02C 7/26).
К основному недостатку прототипа следует отнести то, что он не решает надежно проблему газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора в процессе запуска КС из-за отсутствия возможности регулирования момента подключения топливных коллекторов в процессе запуска ГТД.
Кроме того, в прототипе отсутствует исполнительный механизм, например, кран или иной конструктивный элемент, обеспечивающий подключение каждого топливного коллектора; не оговорено его размещение.
Кроме того, прототип применительно к конструкции малоэмиссионной трехколлекторной КС, включающей топливные форсунки с пневматическим распылом, не учитывает расход воздуха в КС, требуемый для качественного распыла топлива из топливных форсунок с пневматическим распылом, для надёжного розжига КС во всех условиях эксплуатации ГТД, так как не конкретизированы условия включения первого и последующих топливных коллекторов. В частности, преждевременная подача топлива в коллектор из-за неоптимального соотношения параметров топлива и воздуха в КС приводит к низкой полноте сгорания топлива в КС и смещению фронта пламени из КС в турбину и сопло ГТД («догорание» топлива за КС). В результате снижается полезная работа в турбине с одновременным повышением температуры газа за турбиной до критического значения и отсутствием раскрутки ротора ГТД, что приводит в итоге к неудачному запуску ГТД. В другом случае, преждевременная подача топлива во второй коллектор (после подключения первого коллектора) может привести к повышению теплового сопротивления в КС, что приводит к нарушению ГДУ компрессора ГТД, и как следствие, к неудачному запуску ГТД. Наоборот, более поздняя подача топлива в КС приводит к нерозжигу и/или к отсутствию пламепереброса между форсунками первого и второго топливных коллекторов вследствие «забеднения» топливовоздушной смеси в КС из-за недостатка расхода топлива или избытка расхода воздуха в КС.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение надёжного розжига КС ГТД на запуске и предотвращение случаев перегрева и/или срыва потока в ГТД при некачественном распыле топлива на розжиге КС с топливными форсунками с пневматическим распылом.
Техническая задача решается за счёт того, что в многоколлекторном устройстве подачи топлива в камеру сгорания ГТД, содержащем дозатор топлива, три топливных коллектора для подвода топлива к форсункам КС, при этом между каждыми последовательно подключаемыми топливными коллекторами содержится соединительная магистраль с установленными в ней жиклёрами, согласно изобретению, КС дополнительно содержит топливные форсунки с пневматическим распылом, в конструкцию дозатора топлива дополнительно введены на его выходе клапан останова ГТД, запорные клапаны второго и третьего топливных коллекторов, введен электронный блок управления с возможностью измерения частоты вращения ротора высокого давления ГТД, полной температуры и полного давления воздуха на входе в ГТД, кроме того электронный блок управления содержит по меньшей мере три выхода, причем первый выход электронного регулятора электрически соединен с клапаном останова ГТД, второй выход электронного регулятора электрически соединен с запорным клапаном второго топливного коллектора, третий выход электронного регулятора электрически соединен с запорным клапаном третьего топливного коллектора, при этом открытие клапана останова и каждого запорного клапана в топливных коллекторах осуществляется по соответствующему управляющему воздействию из электронного блока управления на заранее установленной величине частоты вращения ротора высокого давления ГТД nВД 1КФУСТ, nВД 2КФУСТ, nВД ПР 3КФУСТ, сформированной для каждого клапана в отдельности и в зависимости от полного давления воздуха на входе в двигатель P*ВХ или полной температуры воздуха на входе в двигатель T*ВХ.
Кроме того, согласно изобретению, значение nВД 1КФУСТ для первого топливного коллектора определяют по заранее установленной зависимости nВД 1КФУСТ= f(СP*вх 1КФ),
где nВД 1КФУСТ – установленная частота вращения ротора высокого давления ГТД для открытия клапана останова ГТД;
f – функция;
СP *вх 1КФ – коэффициент коррекции частоты вращения ротора высокого давления ГТД для первого топливного коллектора в зависимости от полного давления воздуха входе в ГТД P*ВХ,
значение nВД 2КФУСТ для второго топливного коллектора определяют по заранее установленной зависимости nВД 2КФУСТ= f(СP*вх 2КФ),
где nВД 2КФУСТ – установленная частота вращения ротора высокого давления ГТД для открытия второго запорного клапана;
f – функция;
СP *вх 2КФ – коэффициент коррекции частоты вращения ротора высокого давления ГТД для второго топливного коллектора в зависимости от полного давления воздуха на входе в ГТД P*ВХ,
значение nВД ПР 3КФУСТ для третьего топливного коллектора определяют по заранее установленной зависимости nВД ПР 3КФУСТ=f(nВД ПРМГ) - 0,5…1,5 %,
где nВД ПР 3КФУСТ – приведенной частоты вращения ротора высокого давления ГТД для открытия третьего ЗК;
f – функция;
n ВД ПР МГ – приведенная частота вращения ротора высокого давления ГТД на режиме работы двигателя «Малый газ».
Кроме того, согласно изобретению, в дозаторе топлива выходная топливная магистраль клапана останова ГТД соединена с входными топливными магистралями каждого запорного клапана, при этом закрытие клапана останова и запорных клапанов второго и третьего топливных коллекторов осуществляют подачей управляющих воздействий из электронного блока управления (уточняется), а открытие снятием управляющих систем.
Кроме того, согласно изобретению, открытие клапана останова ГТД для подачи топлива в первый топливный коллектор на запуске осуществляется при nВД 1КФУСТ=18…22 % частоты вращения ротора высокого давления ГТД, открытие запорного клапана во втором топливном коллекторе на запуске осуществляется при nВД 2КФУСТ=30…34 % частоты вращения ротора высокого давления ГТД.
Кроме того, согласно изобретению, электронный блок управления представляет собой электронный регулятор двигателя цифрового типа.
Кроме того, согласно изобретению, в качестве клапана останова ГТД для подачи топлива в первый коллектор применяют электромагнитный клапан МКТТ-6502-2; в качестве запорного клапана для второго и третьего коллекторов применяют электромагнитные клапаны МКТТ-2502-2.
На чертеже представлена блок-схема заявляемого устройства.
Устройство содержит:
1 – блок (комплект) датчиков, обеспечивающих по меньшей мере измерение таких двигательных параметров как полная температуры воздуха на входе в ГТД T*ВХ, полное давление воздуха на входе в ГТД P*ВХ, частота вращения ротора высокого давления (газогенератора) ГТД nвд. Выходы датчиков блока 1 соединены со входом электронного блока управления 2.
2 – электронный блок управления служит для обработки входной информации о двигательных параметрах, полученных от датчиков блока 1, и формирования выходных управляющих воздействий на клапан останова ГТД (КО) 3.1 и запорные клапаны второго 3.2 и третьего 3.3 топливных коллекторов дозатора топлива 3.
3 – дозатор топлива, который обеспечивает дозирование необходимого количества топлива и его распределение по трём коллекторам КС.
В конструкцию дозатора топлива входят клапан останова ГТД 3.1, запорный клапан (ЗК) второго топливного коллектора 3.2 и запорный клапан третьего топливного коллектора 3.3.
Функционально каждый клапан останова ГТД 3.1 и запорные клапаны второго и третьего топливных коллекторов 3.2, 3.3 служат для открытия и закрытия каналов подачи топлива в камеру сгорания ГТД.
В исходном состоянии, т.е. на неработающем двигателе и непосредственно перед запуском клапан останова ГТД и все запорные клапаны находятся в закрытом состоянии, что препятствует перетеканию и/или подаче топлива в камеру сгорания. Специалистам в области управления ГТД понятно, что по соображениям безопасности такое (закрытое) состояние запорных клапанов обычно обеспечивается подачей напряжения на электрические устройства управления клапанами (не показаны), а открытие запорных клапанов осуществляется снятием напряжения с электрических устройств управления клапанами.
Согласно изобретения клапан останова ГТД и каждый запорный клапан осуществляет открытие подачи дозированного топлива в соответствующий коллектор; при этом их открытие осуществляется на трех различных заданных частотах вращения ротора высокого давления ГТД.
Кроме того, клапан останова ГТД 3.1 выполняет функцию общего запорного клапана, который обеспечивает подачу и прекращение подачи топлива во все топливные коллекторы КС ГТД. Таким образом, как показано на чертеже выходная топливная магистраль запорного клапана соединена с входными топливными магистралями каждого запорного клапана.
Кроме того, согласно изобретению, автоматическое снятие и подача напряжения на электрические устройства управления клапанами осуществляется блоком управления 2.
Изложенная выше технология срабатывания клапана останова, запорных клапанов связана с необходимостью обеспечения бесперебойной подачи топлива в КС ГТД на основных режимах работы ГТД, в т.ч. в случае аварийного пропадания электроснабжения электрических устройств управления клапанами. Так в частности, в случае кратковременного отказа электропитания в полете закрытие клапана останова ГТД и запорных клапанов второго и третьего коллекторов не произойдет, подача топлива в камеру сгорания продолжится, тем самым выключение двигателя по данному событию будет исключено.
Для обеспечения требуемого качества распыла топлива и запуска ГТД без перегрева, согласно изобретению, предусматривается открытие клапана останова ГТД для подачи топлива в первый коллектор и запорных клапанов второго и третьего коллекторов по следующим заранее установленным зависимостям (программам управления).
Так, открытие клапана останова ГТД 3.1 с подачей топлива в первый коллектор осуществляется при достижении частоты вращения ротора высокого давления ГТД, определяемой по формуле
n ВД 1КФ УСТ = f(СP*вх 1КФ)
где nВД 1КФУСТ – установленная частота вращения ротора высокого давления ГТД для открытия клапана останова ГТД;
f – функция;
СP *вх 1КФ – коэффициент коррекции частоты вращения ротора высокого давления ГТД для первого топливного коллектора в зависимости от полного давления воздуха входе в ГТД P*ВХ.
Открытие второго ЗК 3.2 осуществляется при достижении частоты вращения ротора высокого давления ГТД, определяемой по формуле
n ВД 2КФ УСТ = f(СP*вх 2КФ)
где nВД 2КФУСТ – установленная частота вращения ротора высокого давления ГТД для открытия второго запорного клапана;
f – функция;
СP *вх 2КФ – коэффициент коррекции частоты вращения ротора высокого давления ГТД для второго топливного коллектора в зависимости от полного давления воздуха на входе в ГТД P*ВХ.
Открытие третьего ЗК 3.3 осуществляется при достижении приведенной частоты вращения ротора высокого давления ГТД, определяемой по формуле
n ВД ПР 3КФ УСТ = f(nВД ПРМГ),
где nВД ПР 3КФУСТ – приведенной частоты вращения ротора высокого давления ГТД для открытия третьего ЗК;
f – функция;
n ВД ПР МГ – приведенная частота вращения ротора высокого давления ГТД на режиме работы двигателя «Малый газ».
Приведенная частота вращения ротора высокого давления ГТД nВД ПР, определяется по стандартной формуле
,
где nВД – физическая частота вращения ротора высокого давления ГТД;
T * ВХ – полная температура воздуха на входе в ГТД, К.
По результатам численного моделирования и натурных испытаний газогенератора авиационного двигателя ПД-14 и полноразмерного авиационного двигателя ПД-14 было выявлено, что для эффективного и надежного запуска двигателей всего семейства двигателей на базе ПД-14 (в диапазоне тяг от 10 до 16 т.с.) открытие клапана останова ГТД для подачи топлива в первый топливный коллектор на запуске необходимо осуществлять при nВД 1КФУСТ=18…22 % частоты вращения ротора высокого давления ГТД, открытие запорного клапана во втором топливном коллекторе на запуске необходимо осуществлять при nВД 2КФУСТ =30…34 % частоты вращения ротора высокого давления ГТД, открытие запорного клапана в третьем топливном коллекторе на запуске ГТД необходимо осуществлять при nВД ПР 3КФУСТ =(nВД ПРМГ-0,5…1,5 %) до выхода двигателя на режим работы двигателя «Малый газ».
4 – газотурбинный двигатель, преимущественного двухконтурного типа как наиболее эффективный и распространенный для современной коммерческой авиации.
4.1 – коллекторы подвода топлива к форсункам, которые обеспечивают подвод требуемого количества топлива от дозатора 3 топлива к форсункам КС, а также объединение коллекторов по выбранным группам.
4.2. – топливные форсунки с пневматическим распылом, которые служат для подачи топлива с требуемым качеством распыла в зону горения КС.
4.3 – малоэмиссионная камера сгорания кольцевого типа, которая служит для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию. При этом температура рабочего тела возрастает от значения полной температуры воздуха за компрессором до значения полной температуры газа на входе в турбину.
Устройство работает следующим образом.
Непосредственно перед запуском клапан останова ГТД 3.1 и запорные клапаны второго 3.2 и третьего 3.3 топливных коллекторов закрываются по сигналам от электронного блока управления. На запуске ГТД во время раскрутки ротора высокого давления ГТД пусковым устройством, например, воздушным или электрическим стартером, при достижении заданной частоты вращения ротора высокого давления ГТД, обеспечивающей качественный распыл топлива из топливных форсунок 4.2, электронным блоком управления 2 снимается управляющая команда с клапана останова ГТД 3.1, происходит открытие подачи топлива в первый (пусковой) топливный коллектор 4.1 камеры сгорания 4.3. Значение заданной частоты вращения ротора высокого давления ГТД для открытия клапана останова ГТД 3.1 определяется по формуле
n ВД 1КФ УСТ = f(СP*вх 1КФ)
где nВД 1КФУСТ – установленная частота вращения ротора высокого давления ГТД для открытия клапана останова ГТД;
f – функция;
СP *вх 1КФ – коэффициент коррекции частоты вращения ротора высокого давления ГТД для первого топливного коллектора в зависимости от полного давления воздуха входе в ГТД P*ВХ.
После открытия клапана останова ГТД 3.1 топливо начинает поступать в камеру сгорания 4.3 через топливные форсунки с пневматическим распылом 4.2 первого коллектора, а также происходит предварительное заполнение второго коллектора через соединительную магистраль с установленным в ней жиклёром. Стандартной процедурой здесь является включение агрегата зажигания, и как следствие розжиг камеры сгорания ГТД и интенсивная раскрутка ротора (роторов) ГТД.
По мере увеличение частоты вращения ротора высокого давления ГТД в процессе запуска аналогичным образом осуществляется подключение второго коллектора. После подключения второго коллектора, также происходит предварительное заполнение третьего коллектора через соединительную магистраль с установленным в ней жиклёром. Значение заданной частоты вращения ротора высокого давления ГТД для открытия второго запорного клапана 3.2 определяется по формуле
n ВД 2КФ УСТ = f(СP*вх 2КФ)
где nВД 2КФУСТ – установленная частота вращения ротора высокого давления ГТД для открытия второго запорного клапана;
f – функция;
СP *вх 2КФ – коэффициент коррекции частоты вращения ротора высокого давления ГТД для второго топливного коллектора в зависимости от полного давления воздуха на входе в ГТД P*ВХ.
По мере увеличение частоты вращения ротора высокого давления ГТД в процессе запуска аналогичным образом осуществляется подключение третьего коллектора. Значение заданной приведенной частоты вращения ротора высокого давления ГТД для открытия третьего ЗК 3.3 определяется по формуле
n ВД ПР 3КФ УСТ = f(nВД ПРМГ) - 0,5…1,5 %.
где nВД ПР 3КФУСТ – приведенной частоты вращения ротора высокого давления ГТД для открытия третьего ЗК;
f – функция;
n ВД ПР МГ – приведенная частота вращения ротора высокого давления ГТД на режиме работы двигателя «Малый газ».
Расход топлива (Gт1кф, Gт2кф, Gт3кф) и частоты вращения ротора высокого давления ГТД подключения топливных коллекторов форсунок КС определяются расчётно-экспериментальным путём с целью исключения перегрева и/или срыва потока в процессе запуска ГТД во всех условиях эксплуатации, в том числе для обеспечения повторного запуска в полёте и/или в условиях высокогорного аэродрома в широком диапазоне температур наружного воздуха. Необходимо отметить, что формирование заданного значения расходов топлива Gт1кф, Gт2кф, Gт3кф не является целью настоящего изобретения.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить последовательное подключение топливных коллекторов форсунок КС на заданных частотах вращения ротора высокого давления ГТД, обеспечить требуемое качество распыла топлива и запуска без перегрева и/или срыва потока в земных и высотно-скоростных условиях. Заданные значения частоты вращения ГТД nВД i УСТ, функционально зависящие от полных параметров воздуха на входе в двигатель P*ВХ или T*ВХ, обеспечивают требуемый расход воздуха в КС необходимый для организации процесса распыла топлива в КС при подключении каждого из топливных коллекторов форсунок КС ГТД. Однако специалистам в области авиационного двигателестроения ясно, что конкретные (численные) значения nВД для других типов двигателей могут иметь другие значения, но согласно изобретения важно то, что они зависят от P*ВХ или T*ВХ.
Эффективность и надежность заявляемого устройства подтверждена проверками в составе авиационного двигателя ПД-14 для самолёта МС-21-310. Данное устройство надёжно обеспечило подачу топлива в трёхколлекторную КС двигателя ПД-14 с «богато-бедной» схемой организации процесса горения, с фронтовым устройством с форсунками с пневматическим распылом топлива (Патенты RU 2215241, RU 2226652, RU 2334172, RU 2290565).
В качестве электронного блока управления использовали электронный регулятор двигателя РЭД-14.
Электронный регулятор РЭД-14 представляет специализированную цифровую вычислительную машину, оснащенную устройствами ввода/вывода для получения входной информации от датчиков и сигнализаторов, включая T*ВХ, P*ВХ, nВД; формирования управляющих воздействий, приема/выдачи информационных сигналов согласно заданным программам управления для обеспечения необходимого уровня тяги и надежной работы двигателя ПД-14.
Электронный регулятор РЭД-14 является основным устройством цифровой системы автоматического управления типа FADEC (Full Authority Digital Engine Control). В иностранной патентной и технической литературе электронный регулятор двигателя РЭД-14 именуется как электронный контроллер двигателя EEC (electronic engine controller), блок управления двигателем ECU (engine control unit), блок DECU (Digital Electronic Control Unit) или электронный регулятор FADEC.
В конструкции дозатора топлива ПД-14 в качестве первого запорного клапана применяли малогабаритный электромагнитный клапан МКТТ-6502-2; а в качестве второго и третьего запорных клапанов применяли малогабаритные электромагнитные клапаны МКТТ-2502-2.
Параметры электрического питания, подводимого к электромагнитным клапанам МКТТ-6502-2 и МКТТ-2502-2:
Применение вышеуказанных типов электромагнитных клапанов обеспечило надежную и с заданным быстродействием подачу топлива во все три коллектора камеры сгорания ПД-14.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ защиты газотурбинного двигателя от помпажа | 2022 |
|
RU2798129C1 |
Способ автоматической защиты газотурбинного двигателя от помпажа | 2022 |
|
RU2789806C1 |
СПОСОБ АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВУХВАЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ РАСКРУТКИ ЕГО РОТОРОВ | 2023 |
|
RU2810866C1 |
СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2016 |
|
RU2616327C1 |
СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ И МЕХАНИЗАЦИИ КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2023 |
|
RU2821280C1 |
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ПОМПАЖЕ НА ЗАПУСКЕ | 2009 |
|
RU2403454C1 |
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2474711C1 |
Многоколлекторное устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя | 2017 |
|
RU2664900C1 |
Способ диагностики погасания малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинного двигателя на запуске | 2022 |
|
RU2781671C1 |
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ ПОМПАЖА КОМПРЕССОРА | 2023 |
|
RU2801768C1 |
Изобретение относится к области эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и может быть использовано для управления подачей топлива в многоколлекторную камеру сгорания ГТД на этапе запуска. Изобретение содержит соединенные между собой дозатор топлива, три топливных коллектора для подвода топлива к форсункам камеры сгорания ГТД, между каждыми последовательно подключаемыми первым, вторым и третьим топливными коллекторами содержится соединительная магистраль с установленными в ней жиклёром, с возможностью дозированного перетекания из одного коллектора в другой на режимах запуска ГТД, камера сгорания ГТД содержит топливные форсунки с пневматическим распылом, в конструкцию дозатора топлива дополнительно введены на его выходе клапан останова ГТД, запорные клапаны второго и третьего топливных коллекторов, введен электронный блок управления с возможностью измерения частоты вращения ротора высокого давления ГТД, полной температуры и полного давления воздуха на входе в ГТД, электронный блок управления содержит по меньшей мере три выхода, первый выход электронного блока управления электрически соединен с клапаном останова ГТД, второй выход электронного блока управления электрически соединен с запорным клапаном второго топливного коллектора, третий выход электронного регулятора электрически соединен с запорным клапаном третьего топливного коллектора, открытие клапана останова и каждого запорного клапана в топливных коллекторах осуществляется по соответствующему управляющему воздействию из электронного блока управления на заранее установленной величине частоты вращения ротора высокого давления ГТД nВД 1КФУСТ, nВД 2КФУСТ, nВД ПР 3КФУСТ, сформированной для каждого клапана в отдельности и в зависимости от полных параметров воздуха на входе в двигатель P*ВХ или T*ВХ. Изобретение позволяет обеспечить надёжный розжиг камеры сгорания ГТД на запуске и предотвращение случаев перегрева и/или срыва потока в ГТД при некачественном распыле топлива на розжиге камеры сгорания с топливными форсунками с пневматическим распылом. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
1. Устройство подачи топлива в многоколлекторную камеру сгорания с пневматическим распылом, содержащее соединенные между собой дозатор топлива, три топливных коллектора для подвода топлива к форсункам камеры сгорания ГТД, при этом между каждыми последовательно подключаемыми первым и вторым, вторым и третьим топливными коллекторами содержится соединительная магистраль с установленными в ней жиклёром, с возможностью дозированного перетекания из одного коллектора в другой на режимах запуска ГТД, отличающееся тем, что камера сгорания ГТД дополнительно содержит топливные форсунки с пневматическим распылом, в конструкцию дозатора топлива дополнительно введены на его выходе клапан останова ГТД, запорные клапаны второго и третьего топливных коллекторов, введен электронный блок управления с возможностью измерения частоты вращения ротора высокого давления ГТД, полной температуры и полного давления воздуха на входе в ГТД, кроме того, электронный блок управления содержит по меньшей мере три выхода, причем первый выход электронного блока управления электрически соединен с клапаном останова ГТД, второй выход электронного блока управления электрически соединен с запорным клапаном второго топливного коллектора, третий выход электронного регулятора электрически соединен с запорным клапаном третьего топливного коллектора, при этом открытие клапана останова и каждого запорного клапана в топливных коллекторах осуществляется по соответствующему управляющему воздействию из электронного блока управления на заранее установленной величине частоты вращения ротора высокого давления ГТД nВД 1КФУСТ, nВД 2КФУСТ, nВД ПР 3КФУСТ, сформированной для каждого клапана в отдельности и в зависимости от полных параметров воздуха на входе в двигатель - P*ВХ – полное давление воздуха на входе в двигатель или T*ВХ – полная температура воздуха на входе в двигатель, где
n ВД 1КФ УСТ – установленная частота вращения ротора высокого давления ГТД для открытия клапана останова ГТД;
n ВД 2КФ УСТ – установленная частота вращения ротора высокого давления ГТД для открытия второго запорного клапана;
n ВД ПР 3КФ УСТ – приведенная частота вращения ротора высокого давления ГТД для открытия третьего запорного клапана.
2. Устройство подачи топлива в многоколлекторную камеру сгорания с пневматическим распылом по п.1, отличающееся тем, что значение nВД 1КФУСТ для первого топливного коллектора определяют по заранее установленной зависимости nВД 1КФУСТ = f(СP*вх 1КФ), где
f – функция;
СP *вх 1КФ – коэффициент коррекции частоты вращения ротора высокого давления ГТД для первого топливного коллектора в зависимости от полного давления воздуха P*ВХ на входе в ГТД,
значение nВД 2КФУСТ для второго топливного коллектора определяют по заранее установленной зависимости nВД 2КФУСТ = f(СP*вх 2КФ), где
f – функция;
СP *вх 2КФ – коэффициент коррекции частоты вращения ротора высокого давления ГТД для второго топливного коллектора в зависимости от полного давления воздуха P*ВХ на входе в ГТД,
значение nВД ПР 3КФУСТ для третьего топливного коллектора определяют по заранее установленной зависимости nВД ПР 3КФУСТ =f(nВД ПРМГ) - 0,5…1,5 %, где
f – функция;
n ВД ПР МГ – приведенная частота вращения ротора высокого давления ГТД на режиме работы двигателя «Малый газ».
3. Устройство подачи топлива в многоколлекторную камеру сгорания с пневматическим распылом по п.1, отличающееся тем, что в дозаторе топлива выходная топливная магистраль клапана останова ГТД соединена с входными топливными магистралями каждого запорного клапана, при этом закрытие клапана останова и запорных клапанов второго и третьего топливных коллекторов осуществляют подачей управляющих воздействий из электронного блока управления, а открытие снятием управляющих систем.
4. Устройство подачи топлива в многоколлекторную камеру сгорания с пневматическим распылом по п.3, отличающееся тем, что открытие клапана останова ГТД для подачи топлива в первый топливный коллектор на запуске осуществляется при nВД 1КФУСТ =18…22 % частоты вращения ротора высокого давления ГТД, открытие запорного клапана во втором топливном коллекторе на запуске осуществляется при nВД 2КФУСТ =30…34 % частоты вращения ротора высокого давления ГТД.
5. Устройство подачи топлива в многоколлекторную камеру сгорания с пневматическим распылом по п.1, отличающееся тем, что электронный блок управления представляет собой электронный регулятор двигателя цифрового типа.
6. Устройство подачи топлива в многоколлекторную камеру сгорания с пневматическим распылом по п.1, отличающееся тем, что в качестве клапана останова ГТД для подачи топлива в первый коллектор применяют электромагнитный клапан МКТТ-6502-2; в качестве запорного клапана для второго и третьего коллекторов применяют электромагнитные клапаны МКТТ-2502-2.
Многоколлекторное устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя | 2017 |
|
RU2664900C1 |
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА В МНОГОКОЛЛЕКТОРНУЮ КАМЕРУ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2010 |
|
RU2435972C1 |
Разбрасыватель удобрений | 1961 |
|
SU148619A1 |
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА НА ЗАПУСКЕ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2010 |
|
RU2435973C1 |
СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ КАМЕР СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2014 |
|
RU2555427C1 |
Авторы
Даты
2024-09-27—Публикация
2024-02-05—Подача