Способ контроля и настройки топливного регулятора запуска газотурбинного двигателя Советский патент 1992 года по МПК G05B23/02 F02P17/00 

1

(21)4737770/24

(22) 24.07.89

(46) 15.09.92. Бюл. №34

(71)Омский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей

(72)В.В.Жильцов и В.В.Рычкова

(56)Авторское свидетельство СССР №1223722, кл. G 01 М 15/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 714359, кл. G 05 В 23/02, 1971

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ И НАСТРОЙКИ ТОПЛИВНОГО РЕГУЛЯТОРА ЗАПУСКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

(57)Изобретение относится к технике испытаний систем автоматического управления и топливопитания газотурбинных двигателей. Цель - повышение точности настройки и достоверности. Сущность: подают на входы регулятора нарастающие в темпе, характерном для нормального запуска двигателя, давление воздуха и частоту вращения турбины, регистрируют фактический расход топлива с выхода регулятора (динамическую характеристику) и сравнивают с функциональной характеристикой, заданной полем

Изобретение относится к области испытания систем автоматического управления (САУ) и топливопитания газотурбинных двигателей (ГТД).

Целью изобретения является повышение точности настройки и достоверности контроля регулятора.

На фиг.1 показана схема стенда; на фиг.2 - графики функциональной характеридопуска При выходе этой характеристики за пределы поля допуска повторно снимают фактическую функциональную характеристику (статическую) расхода топлива при замедленном в 4-5 раз временном темпе изменения входных параметров относительно темпа, характерного для нормалоно- го запуска двигателя Определяют динамическую поправку как разность между значениями расхода топлива при одном и том же значении одного из входных параметров зарегистрированных характеристик Затем снова выполняют запуск при изменении входных параметров в темпе характерном для нормального запуска двигателя останавливают процесс нарастания входных параметров в момент достижения значения, при котором определялась динамическая поправка и производят настройку расхода топлива с учетом определенной для данного значения входного параметра динамической поправки. Процесс определения динамической поправки и настройки повторяют до вхождения фактической (динамической) характеристики расхода топлива в поле допуска 1 з.п ф-лы, 2 ил.

сл С

vi о ,ю ю ч ю

стики расхода топлива регулятора запуска при его настройке

Стенд содержит генератор импульсов 1 ключ 2, счетчик 3, связанный с дешифратором 4 участков, предназначенным для аппроксимации нелинейных характеристик запуска по времени, выходы которого подключены к дешифратором 5 и 6 приращений, служащих для выбора кодов, пропорциональных наклону соответствующих характеристик запуска на выбранных участках апп- роксимации, дешифраторы 5 и 6 приращений соединены своими выходами с информационными выходами 7 и 8 сумматоров 9 и 10, выполняющих сложение выбранных кодов, при этом выходы 11 и 12 подключены на входы 13 и 14 сумматоров 9 и 10 и связаны через цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 15 и 16 соответственно с электроприводом 17 и электропневмопре- образователем (ЭПП) 18, а входы 19 и 20 установки нуля сумматоров 9 и 10, а также вход установки нуля счетчика 3 подсоединены через ключ 2 к источнику 21 напряжения с нулевой шиной 22 или потенциональной клеммой 23, электропривод 17 связан с рессорой качающего угла, а ЭПП 18 - с сильфонным механизмом (не показан) испытываемого регулятора 29 с настроечными элементами 30, 31, при этом расход топлива с выхода испытываемого регулятора 29 с помощью расходомера 32 преобразуется в электрический сигнал , который подается на вход регистратора 33, на другие входы которого поступают электрические сигналы,пропорциональные частоте вращения и давлению воздуха соответственно от датчика 34 частоты вращения и датчика 35 давления воздуха на входе регулятора 29.

На фиг.2 представлен график функциональной характеристики расхода топлива регулятора пуска при его настройке, где 36- 36 поле допуска функциональной характеристики расхода топлива регулятора запуска, 37 - график фактической функциональной характеристики регулятора запуска до настройки, 38 - график фукнциональной характеристики регулятора запуска при замедленном в 4-5 раз, вре- менном темпе изменения входных параметров, 39 - точка наибольшего отклонения фактической функциональной характеристики расхода топлива от поля допуска, 40 - динамическая поправка AGm динк 41 - график функциональной характеристики рахсода топлива регулятора запуска после окончательной подстройки.

Способ осуществляется следующим образом.

При замыкании нормально открытого контакта ключа 2 запускается генератор 1 импульсов, который вырабатывает последовательность импульсов с высокостабильными интервалами между ними.

Импульсы через вход 24 элемента 25 запуска, находящегося в исходном открытом состоянии (т.е. вход 27 элемента 25 соединен через ключ 28 с потенциальной

клеммой 23 источника питания 21) поступают на вход управляемого делителя 26. С выхода управляемого делителя 26 импульсы с периодом ТО при изменении входных параметров, в темпе характеристики для нормального запуска двигателя или с периодом -4...5ТО при замедленном в 4-5 раз временном темпе изменения входных параметров относительно темпа, характерного для нор0 мального запуска двигателя поступают на вход счетчика 3, осуществляемого подсчет их количества и выдачу результата в виде кода Nt, например, двоичного, в том случае, если вход установки нуля счетчика 3 соеди5 нен через ключ 2 с потенциальной клеммой 23 источника 21 напряжения.

Код Nt подается на входы дешифратора 4 участков, на входах которого в зависимости от величины этого входа появляется сиг0 нал, несущий информацию о номере участка аппроксимации нелинейных характеристик запуска ГТД. Наличие одного дешифратора 4 участков обеспечивается выбором общих участков аппроксимации во времени нели5 нейных характеристик запуска по частоте вращения n n(t) и давлению воздуха за компрессором Pk Pk(t). В зависимости от номера участка аппроксимации на выходах дешифратора 5 и 6 приращений устанавли0 ваются входы приращений NAAin и NAAiPk. равные наклону соответствующих характеристик n n(t) и Pk Pk (t) на i-том участке аппроксимации.

Код приращения NA А|п с выхода де5 шифратора 5 подается на информационные входы 7 сумматора 9, а код приращения N х xAAj с выхода дешифратора 6 - на информационные входы 8 сумматора 10.

Код приращения характеристик запуска

0 определяется по формуле: NAA UM - U, Nm ДМ, AU

где Ui, Uj+i - напряжение, пропорциональное входному параметру начала текущего

$ 1-го и последующего 1+1 участка аппроксимации соответствующей характеристики запуска ГТД;

AU - вес младшего разряда ЦАП 15 и 16;

0Afxij - число импульсов, поступивших в

счетчик 3 на i-том участке аппроксимации.

Код приращения NAAi в двоичной системе имеет вид:

NAAj Br2° + Ci-2 + ... +D г . где BI, Ci... Di - состояние информационных выходов дешифратора 5 или б приращений. а также информационных входов 7 или 8, сумматора 9 или 10;

m - число разрядов кода.

Импульсы с периодом ТО или 4-5 ТО с выхода управляемого делителя 26 подаются на управляющие входы сумматоров 9 и 10, разрешая операцию сложения кодов, находящихся на информационных входах 7 или 13 сумматора 9, и соответственно 8 и 14 сумматора 10. Сумматоры 9 и 10 работают в режиме накопления кодов приращения NAAi в том случае, если входы 19 и 20 установки нуля сумматоров 9 и 10 соеди- нены через ключ 2 с потенциальной клеммой 23 источника 21 питания.

Коды, полученные на выходах 11 и 12 сумматоров 9 и 10, преобразуются ЦАП 15 и 16 в аналоговые сигналы, соответствующие изменению входных параметров в темпе, характерном для нормального запуска ГТД, или в замедленном в 4-5 раз темпе. Напряжение с выхода ЦАП 15 поступает на вход электропривода 17, который приводит во вращение рессору качающего узла испытываемого регулятора 29. Напряжение с выхода ЦАП 16 поступает на вход ЭПП 18, который формирует давление воздуха Рк, поступающее соответственно в сильфон- ный механизм испытываемого регулятора 29.

Расход топлива Gm, дозируемый регулятором 29, в зависимости от входных параметров и положения настроечных элементов 30 и 31, измеряется расходомером 32, частота вращения рессоры регулятора 29 и давление воздуха Рк измеряются соответственно датчиком 34 оборотов и датчиком 35 давления. Регистрация дозирова- ния топлива регулятором 29 производится с помощью регистратора 33 в координатах GT f (m) (для регуляторов частоты вращения) и (Pk) (для регуляторов степени повышения давления). см. рис.2.

Желаемая функциональная характеристика расхода топлива регулятора ГТД представлена в виде поля допуска 36-36. При регистрации фактической функциональной характеристики 37 расхода топли- ва при изменении входных параметров в темпе, характерном для нормального запуска ГТД, непрерывно контролируют положение последней в поле допуска 36-36. В случае выхода этой характеристики 37 за пределы поля допуска 36-36 (заштрихованная область) повторно снимают фактическую функциональную характеристику 38 расхода топлива при замедленном в 4-5 раз временном темпе изменения входных пара- метров относительно темпа, характерного для нормального запуска ГТД.

Величину динамической поправки 40 определяют, как разность между значением расхода топлива при одном и том же значении одного из входных параметров (например по РК) на зарегистрированных характеристиках 37 и 38. Затем снова повторяют запуск при изменении входных параметров в темпе, характерном для нормального запуска двигателя, при этом выполняют регистрацию фактической функциональной характеристики расхода топлива и останавливают процесс нарастания входных параметров в момент достижения значения, при котором определялась динамическая поправка 40, соединив выход 27 элемента 25 с нулевой шиной 22 источника 21 питания с помощью ключа 28, т.е. запрещая операцию сложения кодов, находящихся на информационных входах 7 и 13 сумматора 9 и соответственно 8 и 14 сумматора 10. Производят настройку расхода топлива с учетом величины определенной для данного значения входного параметра динамической поправки 40, например, уменьшают расход топлива настроечным элементом 30 (наклона характеристики).

Для лучшей эффективности настройку расхода топлива производят по динамической поправке, определяемой при наибольшем отклонении 39 фактической функциональной характеристики 37 расхода топлива от поля допуска 36-36. После этого вновь снимают фактическую функциональную характеристику 41 расхода топлива при изменении входных параметров в темпе, характерном для нормального запуска двигателя. Если характеристика находится в пределах поля допуска 36-36. процесс настройки прекращают, а в противоположном случае повторяют процесс определения динамической поправки и настройки до вхождения фактической функциональной характеристики 41 расхода топлива в поле допуска 36-36.

В частности в случае выхода зарегистрированной функциональной характеристики расхода топлива из поля допуска 36-36 на начальном участке производят регулировку минимального расхода топлива настроечным элементом 31 параллельного смещения.

Таким образом, контроль и настройка функциональных характеристик запуска регулятора ведется с учетом динамических свойств данного регулятора.

В результате, предложенный способ испытания позволяет повысить точность настройки и достоверность контроля характеристики запуска регулятора.

Данные технические преимущества предлагаемого способа и стенда приводят к сокращению возврата регуляторов по рекламациям с предприятий потребителей, а

также уменьшают цикл и количество газочасов на отладку регуляторов на двигателе, что экономит дефицитное топливо и снижает наработку регулятора, увеличивая назначенный ресурс.

Формула изобретения 1. Способ контроля и настройки топливного регулятора запуска газотурбинного двигателя, заключающийся в подаче на входы регулятора нарастающих в темпе, характерном для нормального запуска двигателя, давления воздуха и частоты вращения турбины, регистрации фактической функциональной характеристики расхода топлива в зависимости от указанных входных параметров и настройки расхода топлива на выходе регулятора в случае отклонения фактической функциональной характеристики расхода топлива от желаемой, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения точности настройки и достоверности контроля регулятора, желаемая функциональная характеристика задается с полем допуска, а при регистрации фактической функциональ- ной характеристики расхода топлива при изменении входных параметров в темпе, характерном для нормального запуска двигателя, непрерывно контролируют положение последней в поле допуска, при выходе ее за пределы поля допуска повторно снимают фактическую функциональную характеристику расхода топлива при замедленном в 4-5 раз временном темпе изменения входных параметров относительно темпа, харак-

терного для нормального запуска двигателя, определяют динамическую поправку как разность между значением расхода топлива при одном и том же значении одного из входных параметров на зарегистрированных характеристиках, затем снова регистрируют фактическую функциональную характеристику расхода топлива при изменении входных параметров в темпе, характерном для нормального запуска двигателя, останавливают процесс нарастания входных параметров в момент достижения значения, при котором определялась динамическая поправка, и производят настройку расхода топлива с учетом величины, определенной для данного значения входного параметра динамической поправки, на величину которой изменяют расход топлива, после этого вновь снимают фактическую функциональную характеристику расхода топлива при изменении входных параметров в темпе, характерном для нормального запуска двигателя, повторяют процесс определения динамической поправки и настройки до вхождения фактической функциональной характеристики расхода топлива в поле допуска.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что настройку расхода топлива производят по динамической поправке, определяемой при наибольшем отклонении фактической функциональной характеристики расхода топлива от поля допуска на ее начальном участке или на участке нарастания.

Јт

фиг. 2