RU2403454C1 - Способ защиты газотурбинного двигателя при помпаже на запуске - Google Patents

Способ защиты газотурбинного двигателя при помпаже на запуске Download PDF

Info

Publication number
RU2403454C1
RU2403454C1 RU2009125416/06A RU2009125416A RU2403454C1 RU 2403454 C1 RU2403454 C1 RU 2403454C1 RU 2009125416/06 A RU2009125416/06 A RU 2009125416/06A RU 2009125416 A RU2009125416 A RU 2009125416A RU 2403454 C1 RU2403454 C1 RU 2403454C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
compressor
signal
gas turbine
unstable operation
Prior art date
Application number
RU2009125416/06A
Other languages
English (en)
Inventor
Антон Иванович Полулях (RU)
Антон Иванович Полулях
Юрий Иванович Тимкин (RU)
Юрий Иванович Тимкин
Юрий Семенович Савенков (RU)
Юрий Семенович Савенков
Алексей Николаевич Саженков (RU)
Алексей Николаевич Саженков
Юрий Абрамович Трубников (RU)
Юрий Абрамович Трубников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" filed Critical Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority to RU2009125416/06A priority Critical patent/RU2403454C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2403454C1 publication Critical patent/RU2403454C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

Способ относится к защите газотурбинного двигателя при помпаже на запуске. Техническая задача изобретения заключается в повышении надежности защиты компрессора газотурбинного двигателя за счет обнаружения его неустойчивой работы на ранних стадиях режима запуска. Сущность изобретения заключается в том, что в способе защиты газотурбинного двигателя при помпаже на режиме запуска осуществляют замер текущих значений температуры за турбиной низкого давления Ттнд и частоты вращения ротора высокого давления nвд, вычисляют отношение первых производных указанных значений
Figure 00000014
сравнивают указанное соотношение с его пороговым значением
Figure 00000015
и формируют сигнал неустойчивой работы компрессора в случае, если
Figure 00000019
при этом дополнительно задают программную зависимость
Figure 00000017
, которую поддерживают до момента появления сигнала неустойчивой работы компрессора ГТД, а при включении агрегата зажигания осуществляют корректирование указанной программной зависимости в сторону снижения значения nвд на 28-32%, причем откорректированную зависимость

Description

Изобретение относится к области обеспечения надежности защиты компрессора газотурбинного двигателя при неустойчивой работе на режиме запуска.
Известен способ защиты компрессора при помпаже (см. патент США №3267669, кл. 60-39.28, опубликован 23.08.66), в котором при срыве компрессора по команде от преобразователя давления за компрессором управляющий сигнал помпажа подается на пуск части топлива из топливной магистрали в топливный бак, тем самым снижая расход топлива и препятствуя развитию помпажа. Недостатком этого способа является то, что для его реализации требуется специальная дорогостоящая доработка топливной аппаратуры, и в диапазоне 10-40% nвд изменение давления за компрессором незначительно и недостаточно для управляющего воздействия.
Известен способ защиты компрессора при нарушении устойчивой работы компрессора (Патент РФ №2295654, F04D 27/02, 2007 г.), при котором формируют сигналы на отсечку топлива и/или на механизацию компрессора в зависимости от типа неустойчивости компрессора («вращающийся срыв», либо «помпаж»).
Недостатком известного способа является то, что датчик давления на режиме запуска не может с достаточной точностью измерять величину давления, а при снятии сигнала о неустойчивой работе механизация компрессора дозирование топлива возвращается в исходное состояние, что не гарантирует устойчивой работы компрессора и может возобновить срыв компрессора, тем более на режиме запуска.
Известен способ защиты компрессора при неустойчивой работе компрессора (Патент РФ №2255247, F04D 27/02, 2005 г.), при котором при определении срыва компрессора производится отсечка топлива при условии режима двигателя не менее порогового допустимого. Этот способ не предусматривает парирование неустойчивой работы компрессора на режиме запуска, т.к. работа отсечки топлива ограничена пороговым значением частоты вращения газогенератора.
Известен способ предотвращения неустойчивой работы компрессора ГТД, при котором производят отключение подачи топлива в камеру сгорания и осуществляют включение перепуска воздуха в компрессоре. При повышении давления воздуха за компрессором производят включение подачи топлива в камеру сгорания и восстановление режима (Патент РФ №2310100, F04D 27/02, 2007 г.).
Недостатком данного способа является привязка алгоритма восстановления к изменению давления за компрессором. Изменение давления за компрессором при срыве на запуске незначительно, использование сигнала уменьшения давления в диапазоне nВД=10…38% не предполагает надежную работу алгоритма. Этот способ не обладает достаточной надежностью парирования срыва компрессора на начальной стадии запуска газотурбинного двигателя.
Наиболее близким к заявленному является способ защиты двигателя от перегрева, включающий дозированную подачу топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя (ГТД) по заданной программе с расходом GT прог, формирование сигнала неустойчивой работы компрессора ГТД, прекращение подачи топлива в камеру сгорания двигателя на установленное время и включение агрегата зажигания в течение заданного периода времени для розжига топливовоздушной смеси, возобновление подачи топлива в камеру сгорания со сниженным расходом GT прог1, а после снятия сигнала неустойчивой работы последующее восстановление дозированной подачи топлива с увеличением расхода от GT прог1 до GT прог по линейной зависимости в течение заданного времени (Патент РФ №2315885, F02C 9/28, 2008 г.).
В известном способе анализируется абсолютное пороговое значение температуры, что позволяет защищать двигатель от неустойчивой работы и связанного с ней перегрева на высоких режимах работы двигателя. На низких режимах работы (при запуске) температура значительно ниже, поэтому данным способом раннее обнаружение и предупреждение помпажа являются маловероятными.
Техническая задача заключается в повышении надежности защиты компрессора газотурбинного двигателя за счет обнаружения его неустойчивой работы на ранних стадиях режима запуска.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе защиты газотурбинного двигателя при помпаже на режиме запуска, включающем дозированную подачу топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя по заданной программе с расходом GT прог, формирование сигнала неустойчивой работы компрессора ГТД, прекращение подачи топлива в камеру сгорания двигателя на установленное время и включение агрегата зажигания в течение заданного периода времени для розжига топливовоздушной смеси, согласно изобретению далее осуществляют возобновление подачи топлива в камеру сгорания со сниженным расходом GT прог1, а после снятия сигнала неустойчивой работы последующее восстановление дозированной подачи топлива с увеличением расхода от GT прог1 до GT прог по линейной зависимости в течение заданного времени, осуществляют замер текущих значений температуры за турбиной низкого давления Tтнд и частоты вращения ротора высокого давления nвд, вычисляют отношение первых производных указанных значений
Figure 00000001
сравнивают указанное соотношение с его пороговым значением
Figure 00000002
и формируют сигнал неустойчивой работы компрессора в случае, если
Figure 00000003
при этом дополнительно задают программную зависимость
Figure 00000004
которую поддерживают до момента появления сигнала неустойчивой работы компрессора ГТД, а при включении агрегата зажигания осуществляют корректирование указанной программной зависимости в сторону снижения значения nвд на 28-32%, причем откорректированную зависимость
Figure 00000005
поддерживают до завершения режима запуска.
Как показал опыт отладки запуска двигателей ПС-90А, прекращение подачи топлива в камеру сгорания двигателя на установленное время и возобновление подачи топлива со сниженным расходом GT прог1 может привести к повторной неустойчивости компрессора. Предотвращение повторения неустойчивости компрессора достигается тем, что при повторном включении агрегата зажигания дополнительно корректируют программную зависимость
Figure 00000006
в сторону снижения значения nвд на 28-32% и поддерживают откорректированную зависимость
Figure 00000007
до завершения запуска.
Снижение значения nвд на величину <28% нежелательно, поскольку высока вероятность повторной неустойчивости компрессора. При снижении nвд на величину >32% техническая задача решена не будет, т.к. это приведет к смещению расхода топлива к статической характеристике двигателя и, как следствие, к продолжительному времени запуска или прекращению запуска.
Заявляемый способ позволяет включать алгоритм защиты двигателя при неустойчивой работе компрессора раньше на 5-7 с по сравнению со способом-прототипом за счет того, что сигнал неустойчивой работы формируется в результате сравнения отношений первых производных текущих значений температуры за турбиной низкого давления и частоты вращения ротора высокого давления (Tтнд/nвд) с пороговым значением этих величин.
На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ.
Устройство включает блок 1 вычисления отношения
Figure 00000001
блок 2 сравнения
Figure 00000008
с пороговым значением
Figure 00000009
который при
Figure 00000003
формирует сигнал I1=1 неустойчивой работы компрессора.
Блок 3 представляет собой таймер, настроенный на время t=0,3-0,4 с. Блок 3 формирует сигнал I2=1 и через 0,3-0,4 с снимает сигнал (I2=0).
Блок 4 представляет собой логическое устройство «И», которое формирует сигнал на прекращение подачи топлива в камеру сгорания двигателя при I1=1 и I2=1.
Блок 5 - логическое устройство «И», формирующее сигнал I3=1 на включение агрегата зажигания при I1=1 и I2=0, т.е. инициирует циклограмму запуска после прекращения подачи (отсечки) топлива на время t=0,3-0,4 с.
Блок 6 представляет собой устройство, корректирующее программу снижения расхода топлива GT прог1. Блок 6 по сигналу I3=1 формирует аналоговый сигнал коррекции I4, поступающий на блок 7 - умножающее (мультипликативное) устройство, формирующее сниженное (скорректированное) значение величины расхода топлива GT прог1 на дозирующую иглу (не показана).
Блок 8 по сигналу I3=1 формирует откорректированную зависимость
Figure 00000005
на запуске и подает сигнал в регулятор частоты вращения газогенератора (не показан).
Способ осуществляется следующим образом.
На блок 1 поступают данные о текущих значениях Ттнд и nвд, где формируется величина соотношения
Figure 00000010
информация о которой поступает на первый вход блока 2 сравнения. Одновременно на второй вход блока 2 поступает информация о величине порогового значения
Figure 00000011
При
Figure 00000003
формируется сигнал I1=1, характеризующий неустойчивую работу компрессора («помпаж»). Сигнал I1 поступает на первые входы блоков 4 и 5 и вход таймера 3. В момент появления сигнала I1=1 таймер 3 начинает отсчет времени t=0,3-0,4 с и формирует управляющий сигнал I2=1, поступающий на вторые входы блоков 4, 5. По окончании периода 0,3-0,4 с таймер снимает управляющий сигнал I2 (I2=0).
При I1=1 и I2=0 блок 5 формирует сигнал I3=1 в систему управления на выполнение циклограммы запуска после прекращения отсечки топлива. При этом происходит повторный запуск с коррекцией программы запуска, которую осуществляют блоки 6, 7, 8. Блок 6 по сигналу I3=1 формирует аналоговый сигнал коррекции I4, изменяющийся со значения 0,9 до 1,0 в течение ~10 с. Аналоговый сигнал коррекции I4 с выхода блока 6 поступает на первый вход умножающего устройства 7. А на второй вход устройства 7 поступают данные о штатной величине GT прог. Устройство 7 осуществляет умножение значения GT прог и сигнала коррекции I4, формируя скорректированное значение величины расхода топлива GT прог1.
Одновременно с этим по сигналу I3=1 блок 8 осуществляет корректирование программной зависимости
Figure 00000012
в сторону снижения значения
Figure 00000013
на 28-32%.
Блок 8 подает сигнал в регулятор частоты вращения газогенератора, который поддерживает откорректированную зависимость
Figure 00000005
завершения режима запуска.

Claims (1)

  1. Способ защиты газотурбинного двигателя при помпаже на режиме запуска, включающий дозированную подачу топлива в камеру сгорания (КС) газотурбинного двигателя (ГТД) по заданной программе с расходом GТ прог, формирование сигнала неустойчивой работы компрессора ГТД, прекращение подачи топлива в КС двигателя на установленное время и включение агрегата зажигания в течение заданного периода времени для розжига топливовоздушной смеси (ТВС), возобновление подачи топлива в КС со сниженным расходом GТ прог1, а после снятия сигнала неустойчивой работы последующее восстановление дозированной подачи топлива с увеличением расхода от GТ прог1 до GТ прог по линейной зависимости в течение заданного времени, отличающийся тем, что осуществляют замер текущих значений температуры за турбиной низкого давления Ттнд и частоты вращения ротора высокого давления nвд, вычисляют отношение первых производных указанных значений
    Figure 00000014
    , сравнивают указанное соотношение с его пороговым значением
    Figure 00000015
    и формируют сигнал неустойчивой работы компрессора в случае, если
    Figure 00000016
    , при этом дополнительно задают программную зависимость
    Figure 00000017
    , которую поддерживают до момента появления сигнала неустойчивой работы компрессора ГТД, а при включении агрегата зажигания осуществляют корректирование указанной программной зависимости в сторону снижения значения nвд на 28-32%, причем откорректированную зависимость
    Figure 00000018
    поддерживают до завершения режима запуска.
RU2009125416/06A 2009-07-02 2009-07-02 Способ защиты газотурбинного двигателя при помпаже на запуске RU2403454C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009125416/06A RU2403454C1 (ru) 2009-07-02 2009-07-02 Способ защиты газотурбинного двигателя при помпаже на запуске

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009125416/06A RU2403454C1 (ru) 2009-07-02 2009-07-02 Способ защиты газотурбинного двигателя при помпаже на запуске

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2403454C1 true RU2403454C1 (ru) 2010-11-10

Family

ID=44026093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009125416/06A RU2403454C1 (ru) 2009-07-02 2009-07-02 Способ защиты газотурбинного двигателя при помпаже на запуске

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2403454C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693338C1 (ru) * 2018-11-22 2019-07-02 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Способ определения погасания камеры сгорания газотурбинного двигателя

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693338C1 (ru) * 2018-11-22 2019-07-02 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Способ определения погасания камеры сгорания газотурбинного двигателя

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11300054B2 (en) Fuel flow control system and method for engine start
JP4118811B2 (ja) ガスタービンエンジンの始動方法
JP2010209724A (ja) 内燃機関の燃料噴射装置
JP2014202176A (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2013122191A (ja) 内燃機関の制御装置
JP3977804B2 (ja) エンジン始動制御システム及び始動制御方法
KR101895642B1 (ko) 터빈엔진 시동방법
JP2010127172A (ja) 筒内圧センサ特性検出装置
RU2316663C1 (ru) Способ дозирования топлива на запуске газотурбинного двигателя
RU2403454C1 (ru) Способ защиты газотурбинного двигателя при помпаже на запуске
JP4820431B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JPH07279740A (ja) 内燃機関の燃料性状検出装置
EP3724457B1 (fr) Procédé de détection d&#39;allumage de turbomachine
JP5162005B2 (ja) 内燃機関用燃料噴射制御装置
KR102586912B1 (ko) 차량의 시동 꺼짐 방지 방법 및 방지 장치
US9261034B2 (en) Gas engine control device
JP2005330907A (ja) 内燃機関の燃料供給制御装置
JP3533989B2 (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2010255478A (ja) エンジンの燃料噴射量制御装置
RU2798129C1 (ru) Способ защиты газотурбинного двигателя от помпажа
JP2597106B2 (ja) エンジンの燃料噴射装置
JP2005105860A (ja) 内燃機関の燃料供給装置
RU2693338C1 (ru) Способ определения погасания камеры сгорания газотурбинного двигателя
RU2316664C1 (ru) Способ управления дозированием топлива на запуске газотурбинного двигателя
JPH07286547A (ja) 内燃機関の燃料性状検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191203

Effective date: 20191203