Регулятор режима работы газотурбинного двигателя Советский патент 1993 года по МПК F02C9/26 

г

Использование: автоматическое регулирование выходных параметров газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: регулятор режима снабжен корректором 10. Первый и второй дозирующие элементы 6 и 7 представлены в виде регулирующих дросселей. Первый дроссель 6 связан с задатчи- ком режимов 8, а дроссель 7 с датчиком 9 режима работы двигателя. Корректор ,10 представлен в виде иглы с мембраной 23 (подпружиненной) с дросселем 24 перепуска топлива из полости 5 в канал 2. Полость 25 корректора соединена с магистралью 3. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Ј

00

ю ел

00 00

о

Изобретение относится к области автомагического регулирования, в частности к устройствам регулирования выходных параметров газотурбинного двигателя (ГТД).

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности поддержания заданного режима работы.

На фиг.1 изображена схема регулятора режима работы ГТД, на фиг.2 регулятор режима работы ГТД с шестеренным насосом и датчиком редуцированного давления воздуха за компрессором и на фиг.З и 4 - статические характеристики регулятора режима работы ГТД с корректором.

Регулятор режима работы ГТД содержит топливный насос 1 с магистралями входа 2 и выхода 3, сервомотор 4 управления производительностью топливного насоса 1, управляющая полость 5 которого связана через первый дозирующий элемент 6 с магистралью выхода 3 и через второй дозирующий элемент 7 - с магистралью входа 2, и задатчик режима работы 8. Дозирующие элементы 6 и 7 представлены в виде регулирующих дросселей, причем дроссель 6 связан с задатчиком режимов 8, а дроссель 7 с датчиком 9 текущего значения регулируемого параметра. Кроме того, управляющая полость 5 сервомотора 4 может быть дополнительно, посредством корректора 10, связана с Магистралью входа 2. На фиг.2 датчик 9 изображен воспринимающим разность давлений воздуха за и перед компрессором ГТД, хотя может быть любого другого типа с регистрацией других параметров ГТД, например, Тз, пк илият.

На фиг.2-задатчик режимов 8 представлен в виде кулачка 11 с рычагом управления 12, поршнями13 и 14 и размещенными между ними пружинами 15 и 16, кроме того полость 17 поршня 14 сообщена с магистралью входа 2 через дроссель 18 задержки перемещения поршня 14, а значи измене- ния по времени сечения дросселя 6 Датчик 9 представлен в виде воздушного редуктора 19 разности давлений Р2 - Рн. отделенного мембраной 20 от непроточной камеры 21 давления Рн, мембрана 20 через рычаг 22 управляет площадью дросселя 7.

Корректор Ю представлен в виде мембраны 23 (подпружиненной) с дросселем 24 перепуска топлива из полости 5 в магистраль входа 2, полость 25 корректора соединена с магистралью 3 (фиг.2).

Задатчик режимов 8 может быть представлен в виде электронного регулятора или любого другого известного типа.

Топливный нзсос с сервомотором 4 могут быть выполнены как шестеренные,

так и пластинчатые, поршневые, как регулируемой производительности, так и нерегу- лируемой с перепуском избытков топлива с

выхода на вход.

Предложенный регулятор режима работы газотурбинного двигателя работает следующим образом.

Регулирование режима работы ГТД в исходном положении элементов по фиг.2

осуществляется за счет того, что задатчиком

режимов 8 задается определенная площадь дросселя 6, т.е. поступление топлива в управляющую полость 5 сервомотора 4 определяется задатчиком 8, положением рычага управления 12, при этом через дроссель 7 топливо поступает в управляющую полость 5, а также через дроссель 24 топливо поступает в магистраль 2, т.е. сервомотор 4 будет находиться в равновесном положении только тогда, когда количество поступающего в

полость 5 топлива будет равно количеству, вытекающему из этой полости топлива, а это возможно только в том случае, когда площади дросселей 6 и 7, 24 равны (условно при5 нимаем, что площадь верхнего цилиндра сервопоршня 4 в 2 раза больше площади нижнего его цилиндра, усилием пружины сервомотора 4 пренебрегаем), при равном на них перепаде давления. Следовательно,

0 это возможно только при определенном дав- / лении Ра , которое при постоянном Рн будет зависеть от Р2, и при определенном давлении Р или РСм. Т е, задавая задатчиком режимов 8 режим работы, мы автомати5 чески поддерживаем его значение за счет перемещения сервомотора 4, которым через рычаг 22 управляет датчик 9. Каждому положению рычага 12 будет соответствовать строго определенное значение разно0 сти давлений воздуха за и перед компрессором, с некоторой статической ошибкой,котооую будет вносить корректор 10, поскольку при изменении нагрузки на двигатель давление РФ (перед форсунками)

5 будет меняться, т.к. при изменении нагрузки будет меняться потребный расход топлива в ГТД (см фиг.З и 4).

Так, при уменьшении Рг мембрана 20 переместится вниз и через рычаг 22 умень0 щит площадь дросселя 7, благодаря чему сервомотор 4 идет вниз, увеличивая подачу топлива в двигатель, а это восстанавливает Р21 до значения, заданного задатчиком 8. При увеличении давления (в воздушном

5 редукторе 19), например, за счет изменения высоты или скорости полета мембрана 20 перемещается вверх и через рычаг 22 увеличивает площадь дросселя 7, благодаря чему сервомотор 4 идет вверх, уменьшая подачу топлива в ГТД, а это приводит к уменьшению 2 , т.е. к восстановлению режима работы,

При изменении положения рычага управления 12 с режима работы на малом газе до крейсерского режима, кулачок 11 перемещает вниз поршень 13, меняется затяжка пружины 15, поршень 14 выходит из равновесия и в зависимости от проливки дросселя 18 медленно перемещается вниз, обеспечивая перемещение дозирующего дросселя 6, т.е. увеличивается площадь дросселя 6, сервомотор 4 выходит из равновесия, увеличивая подачу топлива в ГТД, что увеличивает давление Ра , которое при замедленном перемещении поршня 14 с некоторым запаздыванием отслеживает его перемещение, т.е. работает в режиме разгона.

Аналогично предложенный регулятор будет работать в режиме запуска и наоборот в режиме сброса, причем изменение площади дросселя 6 можно осуществлять по любому другому закону, как при разгона, так и при запуске и сбросе, т.к. задатчиком режимов может быть, например, электронный регулятор.

Регулируемым параметром может быть температура выходных газов или частота вращения или любой другой регулируемый параметр ГТД.

При регулировании какого-то режима, при изменении нагрузки на ГТД, в предложенной схеме наблюдается статическая ошибка, за счет того, что на фиг.2 параллельно дросселю 7 установлен дроссель 24.

Статическая ошибка обеспечивает повышение устойчивости ГТД на рабочих режимах.

Предложенный регулятор проще по конструкции, т.к. в нем применен совершенно новый принцип регулирования выходных параметров ГТД, что резко уменьшает количество деталей, уменьшает

их сложность, исключает применение промежуточных звеньев.

Предложенный регулятор имеет более высокую точность поддержания заданного

режима работы, поскольку примененный метод регулирования ведет к поддержанию заданного параметра напрямую, исключая сложную цепь промежуточных элементов. Формула изобретения

1, Регулятор режима работы газотур- бинного двигателя, содержащий сервомотор управления производительностью топливного насоса, управляющая полость которого связана через первый дозирующий элемент с магистралью выхода топливного насоса и через второй дозирующий элемент - с магистралью входа последнего, задатчик и датчик режима работы двигателя, отличающийся тем, что, с целью

упрощения конструкции и повышения точности, он дополнительно снабжен корректором давления в управляющей полости сервомотора, установленным в линии связи полости сервомотора с магистралью входа,

а первый и второй дозирующие элементы выполнены в виде регулирующих дросселей, причем первый дроссель связан с задатчиком режимов, а второй - с датчиком режима работы двигателя.

Ьиде рычага с кулачком, и контактирующего с последним подпружиненного поршня и связан с первым дозирующим элементом, а датчик режима работы двигателя выполнен в виде датчика редуцируемого давления

воздуха за компрессором, воздействующего через рычаг на второй дозирующий элегг

v

pt

а«/

-4