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

±L

ч

Ё

Использование: регулирование частоты вращения газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: дозирующий элемент 6 выполнен в виде регулятора постоянного расхода, кинематически связанного с задат-1 чиком 8 частоты вращения, а элемент 7 в виде регулятора расхода пропорционаяьно- го частоте вращения, соединенного с двигателем и снабженного корректором хода 10, полости которого соединены с магистралями входа 2 и выхода 3. Регулятор постоянного расхода может быть выполнен в виде клапана постоянного расхода, регулятор пропорционального расхода частоте вращения 7 в виде вращающегося золотника 14 с радиальными и осевыми каналами, а корректор 10 в виде подпружиненной мембраны с упором 22. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

§

S

I

00

ю

СЛ 00 00

S

да/

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

Цепь изобретения - повышение точности

На фиг.1 изображен регулятор частоты вращения ГТД; на фиг.2 - регулятор частоты вращения ГТД (конкретный пример); на фиг.З - выноска 1 фиг.2, на фиг.4 - разрез А-А фиг.2; на фиг.5 - разрез Б-Б фиг.2, на фиг.6 - разрез В-В фиг.2; на фиг.7 - характеристика второго регулятора с корректо ром изображенным на фиг.З, на фиг.8 - характеристики второго регулятора с корректором изображенным на фиг.2, на фиг.9 - статические характеристики регулятора частоты вращения ГТД с обоими корректорами.

Предложенный регулятор частоты вращения ГТД содержит топливный насос 1 (может быть любого типа) с магистралями входа 2 и выхода 3, механизм управления производительностью топливного насоса 1 в виде сервомотора 4, управляющая полость Ј которого связана через дозирующий элемент 6 с магистралью выхода 3, и через дозирующий элемент 7 с магистралью входа 2, и задатчик частоты вращения 8. Дозирующий элемент 7 связан с двигателем, его ротором 9. Дозирующий элемент 6 представлен в виде регулятора постоянного расхода (фиг.2), который вне зависимости от частоты вращения ротора 9, при постоянном положении задатчика 8, обеспечивает постоянный расход топлива в полость 5, при соответствующих давлениях в магистрали 3, больших минимального, расчетного. Дозирующий элемент 7 связан с ротором 9 и корректором 10, и представлен в виде регулятора пропорционального расхода содержащего корпус 11 с каналами подвода 12 и отвода 13 топлива, размещенный в корпусе 11 подпружиненный цилиндрический золотник 14 образующий с корпусом 11 первую 15 и вторую 16 полости, а также связанный с валом 17 задатчик, представленный также в виде золотника 14 причем полость 15 соединяется через каналы 18 с каналами 12 подвода топлива, золотник 14 связан с валом 17 кинематически, с возможностью осевого перемещения, через паз золотника 14 и выступ вала 17. Полость 15 через отверстия 19 и 20 и каналы 18 соединяется с каналом 13 отвода топлива. В корпусе 11 размещен также корректор 10 представленный в виде подпружиненной мембраны одна из полостей которой 21 соединена с каналом выхода 3, а другая, с каналом входа 2, упор мембраны выходит в полость 15 являясь ограничителем хода золотника 14, который подпружинен. Корректор 10 связан с магистралью выхода 3, а дозирующий элемент 6 с задатчиком частоты вращения 8. Дозирующий элемент 6 представлен в виде клапана постоянного расхода (фиг.2) который может изменяться (расход) при изменении затяжки его пружины задатчиком 8. Элементы 6 и 7 могут быть любого дру

того конструктивного исполнения, главное,

чтобы они обеспечивали выполнение своих функций тех, которые выполняют изображенные на фиг.2.

Задатчик частоты вращения 8 может

5 быть представлен в виде электронного регулятора и любого другого.

Корректор 10 может быть любого типа, главное, чтобы он при изменении нагрузки на ГТД менял положение упора 22 для обес0 печения статической характеристики всего регулятора.

Полость 21 может быть соединена с полостью 5 и это тоже обеспечивает статическую характеристику, т к. давление в

5 полости 5 пропорционально давлению в канале 3.

Предложенный регулятор частоты вращения ГТД работает следующим образом. Клапан постоянного расхода (дозирую0 щий элемент) 6 обеспечивает вне зависимости от частоты вращения ГТД (при фиксированном положении задатчика 8) поступление постоянного объема топлива в полость 5 сервомотора 4. При определен5 ном, постоянном, положении упора 22 для того, чтобы сервомотор 4 находился в равновесном положении необходимо, чтобы количество поступающего в его полость 5 топлива через клапан 6 равнялось количесто ву вытекающему из полости 5 топлива через регулятор 7, а это будет в том случае когда золотник 14 будет вращаться со строго определенной частотой, обеспечивая порциями слив топлива из полости 5 в магистраль

5 2. При вращении золотника 14, когда канал 12 через каналы 18 связан с полостью 15, она, при движении золотника 14 вниз, заполняется топливом, при дальнейшем повороте золотника 14 полость 15 через кана0 лы 18, 19 и 20 соединяется с полостью 16 и под действием пружины золотник 14 идет вверх вытесняя топливо из полости 15 и так далее циклы заполнения полости 15 и ее опорожнения повторяются, обеспечивая

5 слив топлива из полости 15, из полости 5.,

В случае если затяжка пружины клапана 6 станет другой, то изменится количество топлива поступающего в полость 5, а значит для того, чтобы сервомотор 4 находился в равновесном положении должна измениться частота вращения золотника 14, что и будет происходить, т.к. сервомотор 4 будет менять свое положение изменяя подачу топлива в ГТД до тех пор пока частота его вращения не станет равной заданной.

При постоянном положении задатчика 8, если нагрузка на двигатель по какой либо причине изменится, то изменится и давление Рф (перед форсунками), а значит для сохранения слива топлива из полости 5 будет меняться и частота вращения ротора 9 до тех пор пока этот слив не станет равным расходу топлива через клапан 6.

На фиг.9 характеристики 1 и 2 перекрещиваются, т.е. в предложенном регуляторе можно осуществить их различный наклон, который зависит от того в какую сторону идет упор 22 при увеличении давления Рф, в это в свою очередь зависит от того с какой стороны находится полость 22 корректора 10, как на фиг. 2 или как на фиг.З.

Из графика на фиг.7 видно, что при уменьшении давления Рф для поддержания расхода Qt через регулятор 7 постоянным необходимо чтобы частота вращения золотника 14 была увеличена, а по фиг.8 наоборот уменьшена.

Известно, что при изменении нагрузки по температуре для поддержания заданной тяги ГТД необходимо уменьшить частоту вращения ротора, а это можно сделать используя характеристику 2 фиг.9. При понижении температуры, при одних и тех же оборотах тяга ГТД растет.

При изменении затяжки пружины клапана 6 задатчиком режимов 8 по какому либо закону, будь то запуск или разгон, частота вращения ГТД будет меняться по тому же закону, при этом корректор 10 можно отключить, например, за счет стабилизации давления в полости 21.

Наклон характеристик 1 и 2 изображенных на фиг.9 зависит от жесткости пружины корректора 10, т.е. подбором пружины можно задаваться величиной статической ошибки по частоте вращения А п,А п .

Предложенный регулятор имеет более

высокую точность, поскольку применен обь емный метод дозирования. Известно, что у

объемного дозирования (импульсного) нет

гистерезиса, нет чувствительности, очень высокая точность, которая не зависит от вязкости жидкости, от ее плотности и так далее.

Формула изобретения

которого связана через первый дозирующий элемент с магистралью выхода и через второй дозирующий элемент - с магистралью входа и задатчик частоты вращения двигателя, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности, первый дозирующий элемент выполнен в виде регулятора постоянного расхода, кинематически связанного с задатчиком частоты вращения, а в горой-в виде регулятора расхода, пропорционального частоте вращения, соединенного с двигателем и снабженного корректором хода, полости которого соединены с магистралями входа и выхода.

Щи г. I

ч

т

00 LO CN

со

N

V

ST

t

ъ

4s

«I

cS

«5

Фиг. 9