Устройство для моделирования судовой газотурбинной установки Советский патент 1976 года по МПК G06G7/48 

1

Изобретение отиосится к судостроению и нредназиачено для исследования и проектирования систем автоматического управления судовых технических средств.

В настоящее время при разработке и отладке систем автоматического управления и регулирования судовых газотурбинных установок (ГТУ), а также нри создании тренажеров находят применение различные устройства для имитации режимов работы газотурбинных установок (электронные, пневматические, комбинированные и т. д.). Эти устройства должны обеспечивать необходимую точность воспроизведения статических и динамических свойств газотурбинных установок, при этом структура устройства должна быть достаточно простой.

Известны устройства для моделирования газотурбинных установок, позволяющие осуществлять контроль основных внутренних параметров двигателя. Они содержат блоки моделирования характеристик компрессоров, турбин, камеры сгорания, оборотов турбокомпрессоров, блоки степеней расширения, турбин, блоки расходов, температуры и т. д. Наиболее близким из известных является устройство для моделирования судовой газотурбинной установки 1. Практическое использование этих устройств связано с большими

трудностями при их реализации из-за наличия большого числа нелинейных блоков.

Для упрощения устройства, повышения его надежности при обеспечении высокого качества воспроизведения статических и динамических характеристик ГТУ в предложенном устройстве относительные перепады температуры на турбинах и расход воздуха вычисляют по суммарной степени сжатия на комнрессорах. Предложенное устройство отличается тем, что оно содержит блок вычисления суммарной степени сжатия компрессоров, входы которого соединены с выходами блоков моделирования характеристик компрессоров,

а выход подключен ко входам блоков моделирования относительных перепадов температуры турбин и входу блока моделирования расхода воздуха. Па чертеже показана схема предложенного

устройства и приняты обозначения: 1 и 2- блоки моделирования характеристик компрессоров; 3 и 4 - блоки моделирования относительных перепадов температуры компрессоров; 5, 6 и 7 - блоки моделирования относительных перепадов температуры турбин;

8- блок моделирования расхода воздуха;

9- блок моделирования расхода топлива;

10- блок моделирования приведенных расходов; 11 - блок моделирования камеры егорания; 12 - блок вычисления оборотов; 13 - блок вычисления суммарной степени сжатия компрессоров; 14 - блок задания установок; 15 - блок моделирования нагрузки винта.

Вычисление степеней сж.атия на компрессорах осуществляется в блоках моделирования характеристик компрессоров 1 и 2, три входа каждого из которых электрически связаны с соответствующими выходами блока 12 вычисления оборотов, блока 10 моделирования приведенных расходов и блока 14 задания установок. Вычисление относительных перепадов температуры на компрессорах осуществляется в блоках 3 и 4 моделирования относительных перепадов температуры компрессоров, вход каждого из которых электрически связан с соответствующим выходом блоков 1 и 2 моделирования характеристик компрессоров. Вычисление относительных перепадов температуры на турбинах осуществляется в блоках 5, 6 и 7 моделирования относительных перепадов температуры турбин, вход каждого из которых электрически связан с выходом блока 13 вычисления суммарной степени сжатия компрессоров. Вычисление расхода воздуха осуществляется в блоке 8 моделирования расхода воздуха, вход которого электрически связан с выходом блока 13 вычисления суммарной степени сжатия компрессоров. Вычисление расхода топлива осуществляется в блоке 9 моделирования расхода топлива посредством задания уровня электрического сигнала оператором. Вычисление приведенных расходов осуществляется в блоке 10 моделирования приведенных расходов, входы которого электрически связаны с выходами блоков 1 и 2 моделирования характеристик компрессоров, блоков 3 и 4 моделиривания относительных перепадов температуры компрессоров и блока 8 моделирования расхода воздуха. Вычисление температуры газа на выходе из камеры сгорапия осуществляется в блоке 11 моделирования камеры сгорания, входы которого электрически связаны с выходами блока 8 моделирования расхода воздуха, блока 9 моделирования расхода топлива и блоков 3 и 4 моделирования относительных перепадов температуры компрессоров. Вычисление оборотов турбокомпрессоров осуществляется в блоке 12 вычисления оборотов, входы которого электрически связаны с выходами блоков 5 - 7 .моделирования относительных перепадов температуры турбин и блоков 3 и 4 моделирования относительных перепадов температуры компрессоров, блока 8 моделирования расхода воздуха, блока М моделирования камеры сгорания и блока 15 моделирования нагрузки винта. Вычисление суммарной степени сжатия на компрессорах осуществляется в блоке 13 вычисления суммарной степени сжатия компрессоров, входы которого соединены с выходами блоков 1 и 2 моделирования характеристик компрессоров. Задание уставок осуществляется с помощью блока 14 задания уставок, а 5 вычисления нагрузки винта - в блоке 15 моделирования нагрузки винта.

Предложенное устройство позволяет контролировать следующие параметры газотурбинного двигателя: обороты турбокомпрессоров высокого и низкого давления и турбины винта, степеней сжатия на компрессорах высокого и низкого давления, температуры и температурные перепады на компрессорах, турбинах, в камере сгорания, приведенные и

15 абсолютные расходы воздуха и топлива.

Формула изобретения

Устройство для моделирования судовой газотурбинной установки, содержащее блоки

20 моделирования характеристик компрессоров, первые входы которых подключены к выходам блока вычисления оборотов, вторые входы - к выходам блока моделирования приведенных расходов, третьи входы - к блоку

5 задания уставок, а выходы - ко входам блоков моделирования относительных нерепадов те.мпературы компрессоров и к первому и второму входам блока моделирования приведенных расходов, третий и четвертый входы которых подключены к выходам блоков моделирования относительных перепадов температуры компрессоров и к первым двум входам блока моделирования камеры сгорания, третий вход которого подключен к выходу блока

5 моделирования расхода воздуха и к первому входу блока вычисления оборотов, соединенному с пятым входом блока моделирования приведенных расходов, четвертый вход подключен к выходу блока моделирования

0 расхода топлива, а выход - ко второму входу блока вычисления оборотов, третий вход которого подключен к выходу блока моделирования нагрузки винта, четвертый и пятый входы - к выходам блоков моделирования

5 относительных перепадов температуры компрессоров, а остальные входы соединены с выходами блоков относительных перепадов температуры турбин, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит блок вычисления суммарной степени сжатия компрессоров, входы которого соединены с выходами блоков моделирования характеристик компрессоров, а выход подключен ко входам блоков моделирования отно5 сительных перепадов температуры турбин и входу блока моделирования расхода воздуха. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе: 1. Бигаев Б. П. и Зеленин В. М., Электронная модель судовой газотурбинной установки, «Судостроение, 1963, № 10..