Устройство защиты газотурбинного агрегата Советский патент 1991 года по МПК F02C9/00 F02C9/46 

Изобретение относится к устройствам управления газотурбинными судовыми агрегатами,

Известны устройства защиты газотурбинного агрегата при погасании факела в камере сгорания, содержащие фотоэлектрические элементы или ионизационные датчики.,

Недостатками этих устройств являются ненадежность,- недолговечность и СЛОЖНОСТЬ, так как требуется ох.паждёние датчиков.

Кроме ТОГО, возможны ложные срабатывания устройств заи(иты на основе ЭТИХ датчиков из-за смешения факела при запусках двигателя или персходах с режима на режим.

Наиболее близким по техническому существу к предлагаемому является устройство защиты газотурбинного агрегата при погасании в камере сгорания, содержар;ер. датчик температуры, установленный за камерой сгорания, задатчик минимальной температуры и исполнительный механизм 1.

Недостатком Этого устройства является малая надежность из-за большо(Л го запаздывания сигнала на прекращение подачи.топлива. Причины большого запаздывания заключаются в том, ЧТО термопары, использующиеся в качестве датчиков температуры, имеют большую инерционность, а диапазон температур газа между номинальным

о со значением и минимальным значе мем, задаваемым задатчиком, достаточно большой.

Задавать необходимо минимальную

а Температуру ниже, чем значеьие темпеОратуры газа на холостом ходу при са4:мой низкой температуре окружающего воздуха.

Целью изобретения является повышение надежности устройства защиты путем повышения его быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, ЧТО устройство за1циты газотурбинного агрегата при погасании факела в камере сгорания, содержащее датчик температуры, установленный за камерой сгорания, эадатчик минимальной темпе ратуры и исполнительный механизм, до полнительно содержит второй датчик температуры, установленный перед камерой сгорания, и блок разности темпе ратур, выход которого подключен к эадатчику минимальной температуры. На фиг.1 представлена функциональ ная схема устройства. Устройство содержит датчик 1 температуры, установленный за камерой сгорания, задатчик 2 минимальной тем пературы, исполнительный механизм 3, датчик 4 температуры, установленный перед камерой сгорания, блок 5 разности температур. Кроме того, на схеме изображены блок 6 коррекции сигнала, инвертор газотурбинный агрегат 8 и камера 9 сгорания. На фиг.2 приведен график изменения во времени температуры t. газа за турбиной высокого давления, темпе ратуры tg« воздуха перед камерой сго рания и разности &t - tj2 при погасании камеры сгорания на режиме 0,8 ,вyxкacкaднoгo газотурбинног двигателя. Зависимости указанных параметров получены во время проверки работы предлагаемого устройства, а также двух других типов устройств . На фиг.2 приведены также эквивалентные настройки системы защиты по пара метру ut предлагаемому и прото типу, которые меньше величин этих же параметров на режиме холостого хода на град. Температуры прив дены без коррекции постоянной времени термопар. Из фиг.2 видно, что тем падения разности температур t боль ше, чем темп падения температуры t . Следовательно, в одном и том же процессе погасания факела в камере сгорания и при эквивалентных настрой ках время запаздывания при срабатыва нии зардиты по сигналу Д1 (т.е. в предлагаемом устройстве) будет значительно меньше, чем по сигналу При подключении корректирующих конт ров предлагаемое устройство оказывается на порядок более быстродействуюпщм, чем прототип. Функционирует устройство следующе образом. При работе газотурбинного двигате ля датчик 1 температуры, установленный за камерой сгорания, вьдает сигнал, больший сигнала датчика 4, установленного перед камерой сгорания, разность сигналов обоих датчиков, получаемая в блоке 5 разности темпера- тур, проходит блок 6 коррекции сиг-, нала и поступает в задатчик 2 минимальной температуры. В задатчике сигнал сравнивается с заданной уставкой и, т.к. при наличии горения факела в камере сгорания он оказывается больше уставки, проходит на инвертор 7. На выходе инвертора в этом случае сигнал отсутствует и исполнительный механизм 3 прекращения подачи топлива остается открытым. Двигатель продолжает работать В случае погасания факела в камере сгорания сигнал датчика 1 темпера туры начинает резко снижаться, в то время как сигнал датчика 4 температуры из-за инерционности компрессора снижается более медленно. Разность этих сигналов, получаемая в блоке 5 разности температур, корректируется с учетом постоянной времени датчиков 1 и 4 температуры в блоке 6 коррекции сигнала и сравнивается с уставкой в задатчике 2 минимальной температуры. Так как в этом случае скорректированный разностный сигнал на входе в задатчик 2 меньше уставки задатчика, то и на входе инвертора 7 и на выходе задатчика сигнал отсутствует. Появившийся на выходе инвертора 7 сигнал поступает на исполнительный механизм 3, механизм срабатывает и прекращает подачу топлива в двигатель. Использование предлагаемого устройства защиты газотурбинного агрегата при погасании факела обеспечит, следующие преимущества: повышение быстродействия защиты за.счет сужения зоны контролируемой-температуры и приближения порога уставки к максимальному рабочему сигналу, т „к. зона изменения разностного сигнала меньше зоны изменения температуры за камерой сгорания; возможность установления единой всепогодной и всережимной уставки задатчика минимальной температуры при одновременном повьш1ении быстродействия защиты; возможность применения конструктивно более простых (чем фотоэлементы и ионизационные датчики) датчиков, определяющих наличие факеда. Указанные датчики (наприм ер, термопары) уже хорошо отработаны и длительно, серийно выпускаются, просты по конструкции, в изготовлении и обслу51живании, не требуют охлаждения, деше вы по . стоимости ,и более надежны в эксплуатации; возможность установк датчиков за пределами жарового узла, т.е. в зоне меньших температур, чем обеспечивается увеличение ресурса датчика; исклкгчение ложньк сигналов о погасании факела при помпажных явлениях в газотурбинном двигателе. Предлагаемое устройство прошло пр верку на предприятии и показало надежную работу при запуске газотурбинных агрегатов, работающих как на жидком, так и на газообразном топливах. Технический эффект, выра: ю111Ийся в повышении быстродействия и в пр4 6 . вышении надежности газотурбинного агрегата и безопасности его обслуживания, виден из фиг.2, где отражены результаты экспериментальной проверки прототипа (кривая ) и предлагаемого устройства (кривая ut) в равньк условиях, Тое. до введения блока коррекции постоянной времени термопар. I При сравнении кривых видно, что время достижения первичным сигналом настройки в предлагаемом устройстве на порядок меньше, чем у прототипа. С блоком коррекции быстродействие предлагаемого устройства еще на порядок Bbmie, чем без коррекции.

УСТРОПСТВО ЗАШИТЫ ГАЗОТУРБИННОГО АГРЕГАТА при погасании факела в камере сгорания,, содержащее датчик температуры, установленньй за камерой сгорания, задатчик минимальной температуры и исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности., устройство дополнительно содершгг второй датчик температуры, установленный перед камерой сгорания, и блок разности температур, выход которого подключен к задатчику минимальной температуры

.:.