Устройство автоматического регулирования газотурбинного двигателя

 

Использование: регулирование форсажного контура и сопла газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: сервопоршень с штоком кинематически связан с регулятором расхода топлива в форсажную камеру, причем безштоковая полость сервопоршня связана через дроссельный пакет и жиклер с регулятором постоянного давления. Устройство содержит узел управления скоростью перемещения сервопоршня, состоящий из золотникового распределителя с каналом, связаным с датчиком отношения давлений на турбине, и дроссельного пакета, который соединен с бесштоковой полостью сервопоршня и регулятором постоянного давления. 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию газотурбинных двигателей.

Известно устройство автоматического регулирования газотурбинных двигателей, содержащее сервопоршень с штоком, связанным механической передачей с наклонной шайбой плунжерного насоса подачи расхода топлива и форсажную камеру. Бесштоковая полость сервопоршня соединена с регулятором постоянного давления, а штоковая полость - с клапаном, открытие которого определяется положением штока, связанного с датчиком отношения давлений на турбинах.

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает оптимальных характеристик двигателя, так как поддерживается постоянное значение степени расширения газов на турбинах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является выбранная в качестве прототипа система автоматического регулирования газотурбинного двигателя, включающая в себя полый золотник, установленный в гильзе, имеющей входное и выходное окна, и способный перемещаться относительно гильзы в угловом и осевом направлениях; поворот золотника относительно гильзы связан сервоприводом с рычагом управления двигателя, осевое перемещение золотника определяется давлением воздуха за компрессором; внутренняя полость золотника через окна в гильзе связана с клапанами, отношение давления топлива на которых регулируется в зависимости от отношения давления на турбине. Величина расхода топлива в форсажную камеру определяется площадью открытия входного и выходных окон в гильзе, обусловленной взаимным расположением золотника и гильзы и отношением давления на клапанах.

Недостатком такой системы является возможность снижения запасов газодинамической устойчивости двигателя при выходе на форсированный режим в процессе приемистости вследствие того, что угловое перемещение золотника и связанная с ним площадь открытия окон в гильзе изменяется с постоянной скоростью, а расход топлива в форсажную камеру может сильно изменяться вследствие изменения отношения давления топлива на клапанах, обусловленного резким изменением отношения давлений на турбине в процессе заполнения топливом коллекторов форсажной камеры.

Целью изобретения является повышение надежности газотурбинного двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в систему автоматического управления газотурбинного двигателя, содержащую сервопоршень с штоком, связанным механической передачей с регулятором расхода топлива в форсажную камеру, бесштоковая полость которого связана через дроссельный пакет и жиклер с регулятором постоянного давления, а штоковая полость связана со сливом через центральный канал в штоке и кромку ползушки, механически связанной с рычагом управления двигателем, установлено устройство управления скоростью перемещения сервопоршня, состоящее из золотникового распределителя с клапаном, соединенным рычагом с датчиком отношения давлений на турбине, и дроссельного пакета, соединенного каналом с бесштоковой полостью сервопоршня и регулятором постоянного давления.

На чертеже представлена схема работы предлагаемого устройства.

Устройство автоматического регулирования газотурбинного двигателя содержит сервопоршень 1 с штоком 2, связанным механической передачей 3 с регулятором расхода топлива в форсажную камеру. Штоковая полость 4 сервопоршня связана с регулятором постоянного давления через отверстие 5 в стенке стакана 6 и жиклер 7 и связана со сливом через центральный канал 8 в штоке и кромку ползушки 9, соединенной механической передачей с рычагом управления двигателем 10. Бесштоковая полость 11 сервопоршня 1 соединена через отверстие 12 в боковой стенке стакана 6 и дроссельный пакет 13 с каналом 14, связанным через жиклер 15 с регулятором постоянного давления, а через жиклер 16 со сливом; дополнительно она соединена с регулятором постоянного давления через внутреннюю полость 17 стакана 18, отверстие 19 в боковой стенке стакана 18, дроссельный пакет 20 и жиклер 15. В стакан 18 помещен с возможностью осевого перемещения золотник 21 на пружинах 22, прикрепленных к дну стакана. Упоры 23 и 24 в стакане 18 ограничивают перемещение золотника 21. Пружинная полость 25 стакана 18 соединена со сливом через отверстие 26 в боковой стенке стакана, канал 27 и клапан 28, открытие которого определяется положением штока 29, связанного с датчиком отношения давлений на турбинах. Кроме того, пружинная полость 25 стакана 18 соединена с его внутренней полостью 17 через жиклер 30, канал 14 и дроссельный пакет 20.

Устройство автоматического регулирования работает следующим образом.

Во время работы устройства усилия, действующие на сервопоршень 1 со стороны бесштоковой полости 11 и штоковой полости 4, равны, и сервопоршень стремится занять положение, при котором расход топлива в штоковую полость 4 через отверстие 5 равен расходу топлива из полости 4 в слив через центральный канал 8 в штоке 2 и кромку ползушки 9 на штоке 2, связанной механически с положением рычага управления двигателем 10.

При перемещении рычага управления двигателем 10 ползушка 9 перекрывает отверстие в центральном канале 8, и сервопоршень 1 начинает перемещаться. При закрытом отверстии в центральном канале 8 скорость движения сервопоршня 1 определяется пропускной способностью дроссельных пакетов 13 и 20 и площадью отверстия 19 в боковой стенке стакана 18. Отверстие 19 может быть перекрыто кромкой золотника 21. При приближении золотника к упору 23 отверстие 19 закрыто, и бесштоковая полость 11 сервопоршня 1 соединена с регулятором постоянного давления через дроссельный пакет 13, пропускная способность которого определяет скорость перемещения сервопоршня.

При приближении золотника 21 к упору 24 отверстие 19 в боковой стенке стакана 18 открывается и дополнительно соединяет бесштоковую полость 11 сервопоршня через дроссельный пакет 20 с регулятором постоянного движения. В этом случае скорость перемещения сервопоршня 1 при закрытом отверстии в канале 8 штока 2 определяется суммарной пропускной способностью дроссельных пакетов 13 и 20 и сопротивлением отверстия 19. Отверстие 26 в боковой стенке стакана 18 всегда открыто, что обеспечивается положением упора 24, ограничивающего перемещение золотника 21.

Упор 23 ограничивает ход золотника 21 и исключает гидравлическую связь между отверстиями 19 и 26 через внутреннюю полость стакана 18.

Клапан 28 регулируется таким образом, чтобы его закрытие происходило при положениях рычага 29, соответствующих уменьшению перепада давления на туpбинах ниже определенной величины.

При перепадах давления на турбинах, больших или равных настройке, клапан 28 открыт и соединяет пружинную полость 25 стакана 18 со сливом. Давление в полости 17 стакана равно давлению в бесштоковой полости 11 сервопоршня 1, и золотник 21 под действием перепада давлений находится на упоре 24. В этом случае максимальная скорость перемещения сервопоршня 1 определяется суммарной пропускной способностью дроссельных пакетов 13 и 20.

Когда перепад давления на турбинах становится меньше настройки, клапан 28 закрывается. Давления в полостях 25 и 17 стакана 18 выравниваются через жиклер 30 и дроссельный пакет 20, и золотник 21 под действием усилия со стороны пружин 22 перемещается на упор 23, перекрывая кромкой отверстие 19 в боковой стенке стакана 18. В этом случае максимальная скорость перемещения сервопоршня уменьшается до величины, определяемой пропускной способностью дроссельного пакета 13, что приводит к снижению скорости изменения настройки регулятора расхода топлива в форсажную камеру.

На форсажных приемистостях возможно "пережатие" двигателя при резком возрастании расхода топлива в форсажную камеру в момент окончания заполнения топливом коллекторов форсажной камеры. Предложенная схема снижает такое "пережатие" за счет уменьшения скорости возрастания расхода топлива в форсажную камеру.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее сервопоршень со штоком, кинематически связанным с регулятором расхода топлива в форсажную камеру, причем бесштоковая полость сервопоршня связана через дроссельный пакет и жиклер с регулятором постоянного давления, а штоковая полость соединена со сливом через центральный канал в штоке и кромку ползушки, кинематически связанной с рычагом управления двигателем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности двигателя, система регулирования которого включает датчик отношения давлений на турбине, устройство дополнительно содержит узел управления скоростью перемещения сервопоршня, состоящий из золотникового распределителя с клапаном, связанным с датчиком отношения давлений на турбине, и дроссельного пакета, который соединен с бесштоковой полостью сервопоршня и регулятором постоянного давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию летательных аппаратов
Изобретение относится к системам управления топливоподачей совместно с управлением другим параметром турбореактивного двигателя, а именно совместно с управлением реактивным соплом

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ТРДФ) с форсажной камерой сгорания (ФКС)

Изобретение относится к области энергетики и, в частности к стационарным и передвижным газотурбинным теплоэлектроцентралям, Широко известны способы работы газотурбинных установок, заключающиеся в сжатии воздуха в компрессоре, сжигании органического топлива в камере сгорания, расширении продуктов сгорания в турбине с получением работы [1] Недостатком аналога является низкий КПД использования топлива в установке

Группа изобретений относится к области автоматического управления газотурбинным приводом, применяемым на транспорте. Техническим результатом изобретений является регулирование газотурбинной установкой при изменении в широких пределах потребляемой мощности и упрощение алгоритма управления. Указанный технический результат достигается тем, что регулятор двигателя формирует сигнал управления дозатором топлива по разности между заданным значением мощности, определяемым задатчиком мощности по коду состояния контроллера машиниста, и фактическим значением мощности, измеренной на нагрузке, при этом в зависимости от величины и знака результата сравнения уменьшают или увеличивают подачу топлива в газотурбинный двигатель, а регулятор турбогенератора формирует сигнал управления турбогенератором сравнением задания по частоте, формируемым функциональным преобразователем в зависимости от заданного значения мощности, с сигналом с датчика оборотов, который управляет обмоткой возбуждения турбогенератора и изменяет его выходное напряжение. Описано также устройство для реализации данного способа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Система подачи топлива предназначена для спарки вертолетных ГТД. Она содержит две гидромеханические части (ГМЧ). Чтобы можно было использовать систему на двухмоторных вертолетах с высокой степенью надежности, в ГМЧ введены синхронизатор мощности двигателей, ограничитель частоты вращения свободной турбины и электромагнитный клапан. Золотник-селектор переключения режима синхронизации на режим ограничения связан с ЭБУ другого двигателя. Дозирующий элемент имеет клапан фиксации. Управляющая полость клапана соединена с электромагнитным клапаном, золотником-селектором переключения основного режима на резервный и золотником, связанным с рычагом управления двигателем. Технический результат изобретения - расширение области применения системы подачи топлива, повышение надежности ее работы при уменьшении масса и габаритов системы. 2 ил.

Способ зажигания для камеры сгорания газотурбинного двигателя, питаемой топливом через форсунки и имеющей свечу зажигания, содержит первоначальную фазу, во время которой в камеру впрыскивают топливо с постоянным расходом одновременно с активизацией свечи зажигания, и, - при отсутствии воспламенения в камере в конце первоначальной фазы, - вторую фазу. Во время второй фазы резко увеличивают расход впрыскиваемого топлива на 20-30%. За второй фазой следует фаза постепенного увеличения расхода топлива, которая является менее интенсивной и менее быстрой, чем вторая фаза. Изобретение направлено на повышение надежности воспламенения в камере сгорания. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх