Регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя Советский патент 1993 года по МПК F02C9/26 

Изобретение относится к автоматическому регулированию, в частности к устройствам регулирования выходных параметров газотурбинного двигателя.

Известен регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя, содержащий топливный насос с магистралями входа и выхода, механизм управления производительностью топливного насоса в виде сервомотора, управляющая полость которого связана через первый дозирующий элемент с Магистралью выхода и через второй дозирующий элемент с магистралью входа, и за- датчик частоты вращения.

Недостатком известного регулятора является сложность конструкции, низкая точность поддержания заданной- частоты вращения. Сложность конструкции обусловлена наличием большого количества по- двйжнЫх элементов, т.ё, в кинематической цепи управления находится много золотников, присутствует центробежный датчик, рычаг, золотники имеют большое количество рабочих поясков, причем с практически нулевыми перекрытиями.

Низкая точность поддержания частоты вращения обусловлена тем, что точность центробежного датчика падает при изменении плотности омывающей его Жидкости по температуре, кроме того в кинематической цепи регулирования частоты вращения . всегда будет присутствовать трение, а это также снижает точность, кроме того задатчиком частоты вращения меняется затяжка пружины, а ведь мы регулируем частоту вращения, поэтому перевод усияия в частоту вращения связан также с потерей точности поддержания частоты вращения.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя, содержащий топливный насос с магистралями входа и выхода, механизм управления производительности топливного насоса, выполненный в виде сервомотора, управляющая полость которого связана через первый и второй регуляторы пропорционального расхода соответственно с магистралями выхода и входа, и датчик и задатчик частоты вращения двигателя.

Недостатком данного регулятора является низкая точность поддержания заданной частоты вращения, т.к. осуществляется косвенным путем.

В данном случае обеспечивается незамкнутое регулирование частоты .вращения двигателя, поэтому в регуляторе должна быть коррекция по внешним условиям, что также уменьшает точность регулирования, т.к. наличие промежуточных звеньев увеличивает несогласованность корректировок.

Цель изобретения - повышение точности регулирования частоты вращения двига5 теля.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе частоты вращения газотурбинного двигателя, содержащем топливный насос с магистралями входа и выхода,

0 механизм управления производительностью топливного насоса, выполненный в виде сервомотора, управляющая полость которого связана через первый и второй регуляторы пропорционального расхода соот5 ветственно с магистралями выхода и входа, и датчик и задатчик частоты вращения дви- гателя, первый и второй регуляторы пропорционального расхода кинематически связаны соответственно с задатчиком и дат0 чик частоты вращения.

На фиг.1 изображен схематически предлагаемый регулятор; на фиг,2 - конструктивная схема регулятора; на фиг.3-5 - разрезы А-А.Б-Б и В-В на фит.2 соответственно.

5 Предложенный регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя содержит топливный насос 1 (может быть любого типа) с магистралями входа 2 и выхода 3, меха

низм управления производительностью

0 топливного насоса 1 в виде сервомотора 4, управляющая полость 5 которого связана через дозирующий элемент 6 с магистралью выхода 3 и через дозирующий элемент 7 с магистралью входа 2, и задатчик частоты

5 вращения 8, Дозирующий элемент 7 связан с двигателем, являющимся датчиком 9 частоты вращения двигателя, его ротором, а дозирующий элемент 6 связан с задатчиком частоты вращения 8. Дозирующие элементы

0 представлены в виде регуляторов пропорционального расхода, содержащих корпус 10 с каналами подвода 11 и отвода 12 топ- Лива. Размещенный в корпусе 10 подпружиненный цилиндрический золотник 13

5 образуете корпусом 10 первую 14 и вторую 15 полости, и также связан с валом 16задат- ник, представленный также в виде золотника 13, причем полость 14 соединяется через каналы 17 с каналом 11 подвода топлива.

0 Золотник 13 связан с валом 16 кинематически, с возможностью осевого перемещения, через паз золотника 13 и выступ вала 16. Полость 14 через отверстия 18 и 19 и каналы 17 соединяется с каналом 12 отвода топли5 ва. В корпусе 10 размещен регулируемый упор 20, золотник 13 поджат пружиной 21, жесткость и сила которой обеспечивают перемещение золотника 13 вниз под действием давления в канале 11 и возвращение его на упор 20 при соединении полостей 14 и 15.

Проходные сечения отверстий и каналов золотника 13 не должны создавать большого сопротивления течению топлива.. Регуляторы б и 7 могут быть любого другого конструктивного исполнения главное, чтобы они rio частоте вращения могли дозировать топливо.

На фиг.2 регуляторы 6 и 7 изображены одинаковой конструкции, поэтому номера позиций равномерно разнесены на оба ре- гулятора, условно.

Задатчик частоты вращения 8 может быть представлен в виде электронного регулятора, в виде вращающегося привода, на- гтример, воздушной турбины и так далее. Топливный насос 1 с сервомотором 4 могут быть применены кзк шестеренные, так и пластинчатые, поршневые, как регулируемой производительности, так и нерегулируемой с перепуском из- бытков топлива на вход в насос.. .

Предложенный регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя работает следующим образом.

При равенстве частот вращения регуляторов 6 и 7 пропорционального расхода, о$ъем топлива, подаваемый регулятором 6 в полость 5 сервомотора 4, равен объему топлива забираемому регулятором 7 из полости 5, т.е. в этом случае сервомотор 4 стоит на месте, обеспечивая производительность топливного насоса 1 (за счет перепуска части; топлива из магистрали 3 и магистраль 2 входа) равную потребному расходу для под- держания частоты вращения двигателя рав- нф/1 частоте вращения задатчика режимов 8, равной частоте вращения регулятора б. При одинаковых объемах топлива проходящих через полость 14 за одно перемещение зо- лоУника 13 регуляторов б и 7 (зависят от диаметров золотников 13 и положения упо- 20) при одинаковых частотах вращения регуляторов 6 и 7 сервомотор 4 будет стоять на месте.

В случае, если частота вращения регулятора 7, из-за увеличения частоты вращения двигателя, увеличится, то увеличивается слив топлива из управляющей полости 5 сервомотора 4, а значит сервомотор пойдет ввёрх,увеличивая перепуск топлива на слив,

в магистраль 2, а значит уменьшится подача топлива в двигатель, а это приведет к уменьшению частоты вращения двигателя до тех пор, пока она не станет равной частоте вращения задатчика режимов 8.

При понижении частоты вращения двигателя регулятор 7 уменьшит слив топлива из полости 5, а значит сервомотор пойдет, вниз,увеличивая подачу топлива в двигатель, до тех пор. пока его частота вращения не восстановится до первоначальной, заданной задатчиком 8.

При изменении частоты вращения регулятора б, по какому либо закону, будь то запуск или разгон, частота вращения двигателя, с некоторым запаздыванием, будет меняться также по этому закону, поскольку при возникновении разности в частотах вращения регуляторов б и 7 устройство будет менять подачу топлива на исключение этой разности, по частоте вращения.

Регуляторы пропорционального расхода работают следующим образом. В исходном положении (см. фиг.2), когда полость 14 через каналы 17 соединена с каналом 11, золотник 13 под действием давления в канале 11 переместится вниз до упора выступа вала 16, при последующем повороте золотника 13 полость 14 отсоединится от канала 11 и через отверстия 18 и 19 соединится с полостью 15, а значит и с каналом 12, в результате чего золотник 13 под действием пружины 21 .перемещается вверх и вытесняет из полости 14 поступившее до этого топливо, при дальнейшем повороте золотника 13 он опять идет вниз, запасая определенный объем топлива и так далее повторяются циклы увеличения и уменьшения объемов полости 14, в результате чего пропорционально частоте вращения золотника 13 дозируется топливо в полость 5 и из нее. Упором 20 можно добиться одинаковых подач (порций) обоих регуляторов б и 7.

Таким образом предложенный регулятор имеет более высокую точность, поскольку применен объемный-импульсный метод дозирования, а известно, что у него нет гистерезиса, нет нечувствительности, очень высокая точность, которая не зависит от вязкости жидкости, от ее веса и так далее.

Формула изобретения Регулятор частоты вращения газотурбинного двигателя, содержащий топливный насосе магистралями входа и выхода, механизм управления производительностью топливного насоса, выполненный в виде сервомотора, управляющая полость которого связана через первый и второй регуляторы пропорционального расхода соответственно с магистралями выхода и входа, датчик и задатчик частоты вращения двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, первый и второй регуляторы пропорционального расхода связаны соответственно с задатчиком и датчиком частоты вращения.

S 4 - л-Ч

Фиг.З

Использование: автоматическое регулирование выходных параметров газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: первый и второй регуляторы (дозирующие элементы 6 и 7) связаны соответственно с задатчиком 8 частоты вращения и датчиком 9 частоты вращения двигателя. 5 ил.

01/3.5

Фиа.Ь