RU2537665C1 - Fuel metering device of turbine jet - Google Patents
Fuel metering device of turbine jet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537665C1 RU2537665C1 RU2013152562/06A RU2013152562A RU2537665C1 RU 2537665 C1 RU2537665 C1 RU 2537665C1 RU 2013152562/06 A RU2013152562/06 A RU 2013152562/06A RU 2013152562 A RU2013152562 A RU 2013152562A RU 2537665 C1 RU2537665 C1 RU 2537665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- pulse
- cavity
- control unit
- width modulators
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиаприборостроению и может использоваться в системах автоматического регулирования (САР) дозирования топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя (ГТД).The invention relates to aircraft instrumentation and can be used in automatic control systems (ATS) for dosing fuel into the combustion chamber of a gas turbine engine (GTE).
Известен способ управления исполнительным механизмом дозатора топлива газотурбинного двигателя и система для его осуществления (Патент РФ №2285140, кл. F02C 9/28, 2006), согласно которому сравнивается управляющий сигнал и сигнал положения исполнительного механизма дозатора, этот сигнал сравнивается с двумя пороговыми значениями дозатора, в обоих случаях подаются импульсы для уменьшения сигнала ошибки.A known method of controlling the actuator of a fuel dispenser of a gas turbine engine and a system for its implementation (Patent RF №2285140, CL F02C 9/28, 2006), according to which the control signal and the position signal of the actuator of the dispenser are compared, this signal is compared with two threshold values of the dispenser , in both cases pulses are applied to reduce the error signal.
Недостатком способа является то, что из-за нестабильности статических и динамических характеристик вследствие разброса значений параметров из-за естественных процессов, проходящих в исполнительном механизме, выбор порога значений сигнала рассогласования достаточно затруднителен.The disadvantage of this method is that due to the instability of static and dynamic characteristics due to the spread of parameter values due to natural processes taking place in the actuator, the choice of the threshold value of the error signal is quite difficult.
Известно устройство автоматического дозирования топлива в силовых установках летательных аппаратов (Патент РФ №2125656, кл. F02C 9/26, 1999), содержащее первый сильфон, первый и второй пневматические делители, первый и второй регулируемые дроссели типа сопло-заслонка, сервопоршень с дроссельной иглой и турбонасос, отличающееся тем, что дополнительно введены второй сильфон, сигнализатор воздушных давлений, электронный регулятор, первый и второй электромеханические преобразователи, клапан перепада давления и клапан постоянного давления, при этом первый и второй сильфоны, первый и второй пневматические делители связаны с сигнализатором воздушных давлений, который соединен с электронным регулятором, связанным с первым и вторым электромеханическими преобразователями, первый из которых связан с первым регулируемым дросселем типа сопло-заслонка и через него - с сервопоршнем дроссельной иглы, а второй электромеханический преобразователь связан со вторым регулируемым дросселем типа сопло-заслонка, соединенным с клапаном перепада, который, в свою очередь, связан с дроссельной иглой, а через нее - с форсунками камеры сгорания, сервопоршень дроссельной иглы и клапан перепада давления связаны через клапан постоянного давления с турбонасосом.A device is known for automatic fuel metering in power plants of aircraft (RF Patent No. 2125656, class F02C 9/26, 1999), comprising a first bellows, first and second pneumatic dividers, first and second adjustable throttles of the nozzle-damper type, a servo piston with a throttle needle and a turbopump, characterized in that a second bellows, an air pressure alarm, an electronic controller, first and second electromechanical converters, a differential pressure valve and a constant pressure valve are additionally introduced, wherein the first and second bellows, the first and second pneumatic dividers are connected to an air pressure switch, which is connected to an electronic controller connected to the first and second electromechanical converters, the first of which is connected to the first adjustable throttle type nozzle-flapper and through it to the servo piston of the throttle needle and the second electromechanical converter is connected to a second adjustable throttle type nozzle-damper connected to a differential valve, which, in turn, is connected with a throttle needle, and through it - with the nozzles of the combustion chamber, the servo piston of the throttle needle and the differential pressure valve are connected through a constant pressure valve to the turbopump.
Недостатком данного устройства является неполный учет динамических процессов, происходящих в исполнительном механизме, вследствие чего возможно изменение расхода топлива.The disadvantage of this device is the incomplete accounting of dynamic processes occurring in the actuator, as a result of which a change in fuel consumption is possible.
Наиболее близким к предложенному является устройство дозирования топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя (Патент РФ №2059093, кл. F02C 9/26, 1996), содержащее серводвигатель, который соединен с дроссельной иглой переменного сечения, расположенной в полости, соединенной с топливным насосом и одной из полостей клапана постоянного перепада давления, а вторая полость соединена с другой полостью клапана постоянного перепада давления, два электромагнитных клапана, два широтно-импульсных модулятора и блок управления, подключенный к входам широтно-импульсных модуляторов, выходы которых через соответствующие электромагнитные клапаны соединены с соответствующими полостями дроссельной иглы и клапана постоянного перепада давления. Работа устройства заключается в том, что измеряется величина рассогласования между заданной частотой вращения ротора газотурбинного двигателя и получаемой в процессе дозирования и на основе измеренной ошибки выполняется корректировка дозирования топлива в двигатель.Closest to the proposed is a device for dispensing fuel into the combustion chamber of a gas turbine engine (RF Patent No. 2059093, class F02C 9/26, 1996), comprising a servomotor that is connected to a throttle needle of variable cross section located in the cavity connected to the fuel pump and one from the cavities of the constant differential pressure valve, and the second cavity is connected to another cavity of the constant differential pressure valve, two electromagnetic valves, two pulse-width modulators and a control unit connected to the inputs irotno-width modulators whose outputs via respective electromagnetic valves connected to the respective cavities and throttle needle valve constant differential pressure. The operation of the device lies in the fact that the mismatch between the predetermined rotational speed of the rotor of the gas turbine engine and that obtained during the dosing process is measured, and based on the measured error, the dosage of fuel to the engine is adjusted.
Существенным недостатком данного устройства является нестабильность его статических и динамических характеристик вследствие естественного разброса параметров, обусловленного недостаточной точностью изготовления устройства дозирования топлива, изменением вязкости топлива при изменении температуры, а также вследствие других причин, таких как старение, износ материалов, что в совокупности приводит к недостаточной точности дозирования топлива.A significant disadvantage of this device is the instability of its static and dynamic characteristics due to the natural variation of the parameters due to the insufficient accuracy of the manufacture of the fuel metering device, a change in the viscosity of the fuel with temperature, and also due to other reasons, such as aging, wear of materials, which together leads to insufficient fuel metering accuracy.
Задача предлагаемого устройства - экономия топлива за счет повышения точности дозирования топлива с одновременным повышением точности системы автоматического управления частотой вращения ГТД.The objective of the proposed device is to save fuel by increasing the accuracy of fuel metering while increasing the accuracy of the automatic control system for the speed of a gas turbine engine.
Поставленная задача решается устройством дозирования топлива в газотурбинный двигатель, содержащим серводвигатель, первый и второй электромагнитные клапаны, первый и второй широтно-импульсные модуляторы и блок управления, подключенный к входам первого и второго широтно-импульсных модуляторов, выходы которых через соответствующие электромагнитные клапаны соединены с полостью сервопоршня дроссельной иглы и с полостью клапана постоянного перепада давления, причем шток сервопоршня соединен с дроссельной иглой переменного сечения, за счет чего камера топливопитания делится на две полости, одна из которых соединена с камерой сгорания двигателя, а другая - с топливным насосом и клапаном постоянного перепада давления, в котором в отличие от прототипа блок управления содержит последовательно соединенные электронный регулятор и логическое устройство, которое соединено с входами первого и второго широтно-импульсных модуляторов.The problem is solved by a device for dispensing fuel into a gas turbine engine containing a servomotor, first and second electromagnetic valves, first and second pulse-width modulators and a control unit connected to the inputs of the first and second pulse-width modulators, the outputs of which are connected to the cavity through the corresponding electromagnetic valves a servo piston of a throttle needle and with a cavity of a constant differential pressure valve, the servo piston rod being connected to a throttle needle of variable cross section, due to which the fuel supply chamber is divided into two cavities, one of which is connected to the combustion chamber of the engine, and the other to the fuel pump and constant pressure differential valve, in which, unlike the prototype, the control unit contains an electronic regulator connected in series and a logic device that is connected to inputs of the first and second pulse-width modulators.
Сущность изобретения пояснена чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема устройства дозирования топлива; на фиг.2 - структурная схема системы автоматического управления частотой вращения ГТД; на фиг.3 - кривая зависимости рассогласования между заданным расходом топлива ГТД и фактическим от времени.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a schematic diagram of a device for dispensing fuel; figure 2 is a structural diagram of a system for automatically controlling the speed of a gas turbine engine; figure 3 - dependence of the mismatch between the specified fuel consumption of the gas turbine engine and the actual time.
Устройство дозирования топлива (фиг.1) включает в себя расположенные в полости А серводвигатель 1 с поршнем 2 и штоком 3, соединенным с дроссельной иглой 4 с переменным сечением 5, первый и второй электромагнитные клапаны 6 и 7, соединенные соответственно с первым и вторым широтно-импульсными модуляторам 8 и 9. Положением второго электромагнитного клапана 7 поддерживается заданный перепад давлений для клапана постоянного перепада 10 с поршнем 11, который взаимодействует с камерой топливопитания, которая в свою очередь делится на полости B и C, при этом полость В соединена с камерой сгорания двигателя, а полость C - с топливным насосом и клапаном постоянного перепада давления. Сигналы к широтно-импульсным модуляторам поступают от блока управления 12, входящего в систему автоматического управления частотой вращения ГТД. Имеются регулировочные жиклеры 13-16.The fuel metering device (FIG. 1) includes a
Система автоматического управления частотой вращения ГТД (фиг.2) содержит блок управления 12, элемент сравнения 17, устройство дозирования топлива 18, газотурбинный двигатель 19, причем блок управления 12 включает электронный регулятор 20 и логическое устройство 21.The automatic control system for the rotational speed of a gas turbine engine (FIG. 2) comprises a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Регулирование расхода топлива, дозируемого в двигатель, производится по сигналам блока управления 12 в зависимости от величины рассогласования между заданной частотой вращения ротора газотурбинного двигателя и фактической ξn=n-n0 (фиг.2), эта ошибка поступает в электронный регулятор 20, где по известным формулам преобразуется в ошибку по расходу топлива
В логическом устройстве управление расходом топлива осуществляется следующим образом. При рассогласовании
Для управления расходом топлива при рассогласовании
В результате, благодаря предложенному устройству дозирования топлива, осуществляется корректировка величины рассогласования между заданным расходом топлива и фактическим, а также между заданной частотой вращения ротора и фактической, и тем самым обеспечивается повышение статических и динамических характеристик устройства дозирования топлива, повышение точности дозирования топлива в газотурбинный двигатель, что приводит к экономии топлива.As a result, thanks to the proposed fuel metering device, the mismatch between the predetermined fuel consumption and the actual, as well as between the given rotor speed and the actual, is adjusted, thereby increasing the static and dynamic characteristics of the fuel metering device, increasing the accuracy of metering fuel into a gas turbine engine , which leads to fuel economy.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет сократить расход топлива в газотурбинном двигателе и одновременно повысить точность системы автоматического управления частотой вращения ГТД.Thus, the proposed invention allows to reduce fuel consumption in a gas turbine engine and at the same time improve the accuracy of the automatic speed control system of a gas turbine engine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013152562/06A RU2537665C1 (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Fuel metering device of turbine jet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013152562/06A RU2537665C1 (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Fuel metering device of turbine jet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2537665C1 true RU2537665C1 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53287827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013152562/06A RU2537665C1 (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Fuel metering device of turbine jet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2537665C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2059093C1 (en) * | 1991-06-10 | 1996-04-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Device for batching fuel |
EP0741240B1 (en) * | 1995-05-03 | 1998-11-18 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" | Fluid distribution valve |
RU2125656C1 (en) * | 1996-01-03 | 1999-01-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Automatic fuel metering device for power plants of flying vehicles |
RU2285140C2 (en) * | 2004-04-20 | 2006-10-10 | ОАО "Научно-производственное предприятие "ЭГА" | Method of and system to control operating mechanism of gas-turbine engine fuel meter |
US7216487B2 (en) * | 2004-09-16 | 2007-05-15 | Hamilton Sundstrand | Metering demand fuel system for gas turbine engines |
RU2009126915A (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-20 | Учреждение Российской академии наук Институт механики Уфимского научного центра РАН (RU) | FUEL DOSING DEVICE IN A GAS-TURBINE ENGINE |
-
2013
- 2013-11-26 RU RU2013152562/06A patent/RU2537665C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2059093C1 (en) * | 1991-06-10 | 1996-04-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Device for batching fuel |
EP0741240B1 (en) * | 1995-05-03 | 1998-11-18 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" | Fluid distribution valve |
RU2125656C1 (en) * | 1996-01-03 | 1999-01-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Automatic fuel metering device for power plants of flying vehicles |
RU2285140C2 (en) * | 2004-04-20 | 2006-10-10 | ОАО "Научно-производственное предприятие "ЭГА" | Method of and system to control operating mechanism of gas-turbine engine fuel meter |
US7216487B2 (en) * | 2004-09-16 | 2007-05-15 | Hamilton Sundstrand | Metering demand fuel system for gas turbine engines |
RU2009126915A (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-20 | Учреждение Российской академии наук Институт механики Уфимского научного центра РАН (RU) | FUEL DOSING DEVICE IN A GAS-TURBINE ENGINE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104047748B (en) | A kind of fuel pressure controller based on active disturbance observation and control method thereof | |
CN102980622B (en) | Design and adjusting method for fuel oil metering device starting flow characteristics | |
CN106536905B (en) | System and method for injector control for multi-pulse fuel injection | |
EP2492473A2 (en) | Fuel system | |
US4200063A (en) | Engine fuel injection control apparatus with simultaneous pulse width and frequency adjustment | |
US9206758B2 (en) | Method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine | |
RU2466287C1 (en) | Control method of gas-turbine engine with afterburner, and system used for its implementation | |
RU2537665C1 (en) | Fuel metering device of turbine jet | |
Lino et al. | Switching fractional-order controllers of common rail pressure in compressed natural gas engines | |
CN104564854B (en) | Multi executors heavy duty digital hydraulic loop based on high-pressure common rail cabin | |
EP3165749A1 (en) | Internal combustion engine with injection amount control | |
US20180363570A1 (en) | Internal combustion engine having an injection amount control | |
CN100379965C (en) | Method and apparatus of combustion engine belch system work | |
RU2665567C1 (en) | Afterburner combustion chamber control method | |
RU2634997C2 (en) | Gas-turbine engine with afterburner operation mode and its actualization system | |
Satkoski et al. | Cycle-to-cycle estimation and control of multiple pulse profiles for a piezoelectric fuel injector | |
Ali et al. | Modeling and simulation of the common rail fuel injection system of the diesel engine | |
US20180320618A1 (en) | Internal combustion engine with injection amount control | |
Lu et al. | Study on dynamic characteristics and control algorithm design for fuel metering valve of high-pressure pump | |
EP3165746A1 (en) | Internal combustion engine with injection amount control | |
RU114732U1 (en) | DEVICE FOR MANAGING FUEL CONSUMPTION IN THE MAIN CHAMBER OF COMBUSTION OF A GAS-TURBINE ENGINE AT ACCEPTANCE | |
RU2059093C1 (en) | Device for batching fuel | |
Ling et al. | Research on ADRC based control algorithm of common rail pressure for diesel engines | |
RU2653262C2 (en) | Method of management of a gas turbine engine and system for its implementation | |
Samy et al. | Investigation of electrohydraulic control of a gas turbine engine’s inlet guide vanes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151127 |