Способ защиты газотурбинного двигателя

Авторы патента:

F02C9/46 - аварийная система управления топливоподачей

Владельцы патента RU 2329388:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СТАР" (RU)

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах автоматического управления (САУ) ГТД. Сущность изобретения заключается в том, что на режиме запуска двигателя через равные промежутки времени, заданные заранее, вычисляют величины изменения температуры газов и частоты вращения ротора двигателя за заданный промежуток времени, величины изменения фильтруют с помощью апериодического звена первого порядка с постоянной времени в двадцать пять раз больше, чем заданный промежуток времени, вычисляют отношение отфильтрованной величины изменения температуры газов к отфильтрованной величине изменения частоты вращения ротора двигателя, если отношение превышает наперед заданную величину в течение наперед заданного времени, формируют сигнал «Опасный режим работы двигателя» и прекращают подачу топлива в двигатель на время 0,3...0,5 секунд. Положительный эффект изобретения - обеспечение нормальной выработки ресурса газогенератора, повышение надежности работы двигателя и безопасности летательного аппарата за счет повышения качества работы САУ в части защиты ГТД от перегрева. 1 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).

Известен способ защиты ГТД от перегрева газогенератора, реализованный в гидромеханической САУ с электронным ограничителем температуры газов за турбиной [1]. Способ заключается в том, что измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с предельно допустимым, если измеренная температура газов превысила предельное значение на наперед заданную величину, выключают двигатель.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность и невозможность использования на одномоторных летательных аппаратах (ЛА).

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ защиты ГТД реализуемый, например, в электронно-гидромеханических САУ [2], [3].

САУ содержит последовательно соединенные блок датчиков (БД), включающий в себя термопару, электронный регулятор (ЭР), дозатор топлива (ДТ), клапан останова (КО).

Способ заключается в том, что измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с заданным, вычисляемым по известной формуле в зависимости от положения рычага управления двигателем (РУД), температуры и давления воздуха на входе в двигатель, если измеренная температура газов превысила заданное значение, уменьшают расход топлива в камеру сгорания (КС) ГТД до тех пор, пока измеренная температура газов не станет меньше заданного значения.

Недостатком известного способа является следующее. На режиме запуска двигателя, где плотность обдува термопар очень низкая, сигнал с термопары идет с большим запаздыванием. Это снижает эффективность известного способа защиты, что приводит к подгоранию лопаток турбины компрессора. Это снижает надежность работы двигателя и приводит к ускоренной выработке ресурса газогенератора.

Целью изобретения является повышение качества работы САУ в части защиты ГТД от перегрева и, как следствие, обеспечение нормальной выработки ресурса газогенератора, повышение надежности работы ГТД и безопасности ЛА.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты газотурбинного двигателя, заключающемся в том, что измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с заданным, если измеренная температура газов превысила заданное значение, уменьшают расход топлива в камеру сгорания (КС) ГТД до тех пор, пока измеренная температура газов не станет меньше заданного значения, дополнительно на режиме запуска двигателя через равные промежутки времени, заданные заранее, вычисляют величины изменения температуры газов и частоты вращения ротора двигателя за заданный промежуток времени, величины изменения фильтруют с помощью апериодического звена первого порядка с постоянной времени в двадцать пять раз больше, чем заданный промежуток времени, вычисляют отношение отфильтрованной величины изменения температуры газов к отфильтрованной величине изменения частоты вращения ротора двигателя, если отношение превышает наперед заданную величину в течение наперед заданного времени, формируют сигнал «Опасный режим работы двигателя» и прекращают подачу топлива в двигатель на время 0,3...0,5 секунд.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные БД 1, ЭР 2, ДТ 3, КО 4, причем ДТ 3 подключен к БД 1, а КО 4 - к ЭР 2, сигнальное табло 5 «Опасный режим работы двигателя», подключенное к ЭР 2.

Устройство работает следующим образом. Электронный регулятор 2 по сигналам датчиков из блока 1 по известным зависимостям (см., например, [3]) формирует управляющее воздействие на ДТ 3, который осуществляет требуемые изменения расхода топлива в КС двигателя. При нормальной работе ГТД КО 4 выключен.

ЭР 2 дополнительно:

- через равные промежутки времени, заданные заранее (например, для электронных регуляторов РЭД-90, входящих в САУ двигателей ПС-90А, этот промежуток составляет 0,02 секунды), вычисляет величины изменения температуры газов и частоты вращения ротора двигателя за заданный промежуток времени;

- величины изменения фильтрует с помощью апериодического звена первого порядка с постоянной времени в десять раз больше, чем заданный промежуток времени (для двигателей ПС-90А эта постоянная составляет 0,5 секунды);

- вычисляет отношение отфильтрованной величины изменения температуры газов к отфильтрованной величине изменения частоты вращения ротора двигателя;

- сравнивает отношение с наперед заданной величиной (для двигателей ПС-90А эта величина составляет 0,48 К × секунду);

если отношение превышает наперед заданную величину в течение наперед заданного времени (для двигателей ПС-90А это время составляет 0,5 секунды), формирует сигнал на табло 5 «Опасный режим работы двигателя» и на время 0,3...0,5 секунды прекращают подачу топлива в КС двигателя, включив КО 4.

Обычно этого хватает, чтобы опасный для газогенератора рост температуры газов прекратился и двигатель начал работать нормально.

Таким образом, обеспечивается повышение качества работы САУ в части защиты ГТД от перегрева и, как следствие, нормальная выработка ресурса газогенератора, повышение надежности работы ГТД и безопасности ЛА.

Источники информации

1. Кеба И.В. Летная эксплуатация вертолетных ГТД, М.: Транспорт, 1976 г.

2. Шляхтенко С.М. Теория авиационных ВРД, М.: Машиностроение, 1974 г.

3. Шевяков А.А. Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов, М.: Машиностроение, 1976 г.

Способ защиты газотурбинного двигателя (ГТД), заключающийся в том, что измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с заданным, если измеренная температура газов превысила заданное значение, уменьшают расход топлива в камеру сгорания (КС) ГТД до тех пор, пока измеренная температура газов не станет меньше заданного значения, отличающийся тем, что дополнительно на режиме запуска двигателя через равные промежутки времени, заданные заранее, вычисляют величины изменения температуры газов и частоты вращения ротора двигателя за заданный промежуток времени, величины изменения фильтруют с помощью апериодического звена первого порядка с постоянной времени в двадцать пять раз больше, чем заданный промежуток времени, вычисляют отношение отфильтрованной величины изменения температуры газов к отфильтрованной величине изменения частоты вращения ротора двигателя, если отношение превышает наперед заданную величину в течение наперед заданного времени, формируют сигнал «Опасный режим работы двигателя» и прекращают подачу топлива в двигатель на время 0,3...0,5 с.

Изобретение относится к системам управления газотурбинных установок, а именно к системам защиты газотурбинных установок для механического привода и привода электрогенератора от опасных забросов частоты вращения (раскрутки) свободной силовой турбины.

Предохранительное устройство для промывочной системы для инжекторов на жидком топливе в газовых турбинах // 2315192

Способ аварийной защиты газотурбинного двигателя при отказах и неисправностях // 2305788

Изобретение относится к области обеспечения безопасности полета самолета с газотурбинным двигателем. .

Способ предотвращения отклонения параметров силовой турбины турбомашинного агрегата при внезапном полном или частичном сбросе нагрузки // 2225945

Изобретение относится к области защиты турбомашинных агрегатов, включающих газотурбинные установки (газовые турбины и приводимые ими машины, например, генераторы), от опасных забросов частоты вращения при внезапном полном или частичном сбросе нагрузки.

Способ обнаружения отказов датчиков и контроля исправности объекта // 2126903

Изобретение относится к области систем управления сложных объектов техники, работающих в широком диапазоне режимов и нагрузок и может быть использовано в системах управления газотурбинных двигателей, турбин электростанций и т.д.

Устройство для аварийного сброса топлива // 1766116

Способ восстановления режима работы газотурбинного двигателя // 1097004

Устройство защиты газотурбинного агрегата // 1091654

Устройство для регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель // 898798

Изобретение относится к области автоматического регулирования, в частности к системам регулирования газотурбинных двигателей. .

Устройство для регулирования установившихся режимов газотурбинного двигателя // 841446

Способ защиты газотурбинного двигателя // 2376487

Способ и устройство для уменьшения скорости вращения ротора в случае разрушения вала турбины газотурбинного двигателя // 2418965

Изобретение относится к способу, предназначенному для уменьшения в газотурбинном двигателе скорости вращения турбины, содержащей ротор, приводящий в движение тот или иной вал и имеющий возможность вращаться внутри статора, в случае разрушения упомянутого вала

Способ определения погасания камеры сгорания газотурбинных двигателей // 2430252

Изобретение относится к области управления газотурбинными двигателями, используемыми в качестве силовых агрегатов в газовой и энергетических отраслях

Устройство управления положением исполнительного механизма, устройство управления потоком топлива в авиационном двигателе с упомянутым устройством управления положением и авиационный двигатель // 2459124

Способ защиты газотурбинного двигателя // 2474713

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления ГТД

Способ защиты газотурбинного двигателя // 2493392

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления ГТД. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно замеряют частоту вращения компрессора ГТД, сравнивают ее с наперед заданным значением, определяемым расчетно-экспериментальным путем для каждого типа ГТД, уточняемым в процессе приемосдаточных испытаний (ПСИ) для каждого конкретного ГТД и корректируемым в зависимости от положения рычага управления двигателя (РУД), температуры и давления воздуха на входе в ГТД, скорости полета самолета и величины отборов воздуха из компрессора ГТД на самолетные нужды, в случае если частота вращения компрессора ГТД растет и становится больше наперед заданного значения, уменьшают расход топлива в КС ГТД с помощью резервного устройства дозирования до тех пор, пока частота вращения компрессора ГТД не снизится до наперед заданного значения, обеспечивающего тягу ГТД требуемого уровня. Технический результат изобретения - повышение надежности работы ГТД и безопасности самолета за счет повышения качества работы САУ в части защиты ГТД от неконтролируемого роста тяги на критичных режимах полета самолета. 1 ил.

Способ защиты газотурбинной судовой установки // 2493393

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в локальных системах управления (ЛСУ) газотурбинными силовыми установками (ГТУ) судов различного назначения. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно с помощью автономного блока защиты двигателя (БЗД) ГТУ измеряют частоту вращения силовой турбины ГТУ, обеспечивающей привод судового винта, сравнивают измеренное значение с наперед заданным предельным, определяемым расчетно-экспериментальным путем для каждого типа ГТУ и уточняемым в процессе приемо-сдаточных испытаний ГТУ, при увеличении частоты вращения силовой турбины выше наперед заданного предельного на наперед заданное время с помощью БЗД и стоп-крана прекращают подачу топлива в КС ГТУ, формируют сигнал «Защита по раскрутке силовой турбины» и передают его в систему управления судном. Технический результат изобретения - повышение надежности работы ГТУ и безопасности судна. 1 ил.

Обнаружение заборса оборотов свободной турбины посредством измерения на моментомере // 2564159

Устройство защиты от заброса оборотов свободной турбины газотурбинного двигателя, содержащего газогенератор, содержащий по меньшей мере один компрессор, камеру сгорания, по меньшей мере одну связанную турбину и систему регулирования впрыска топлива в упомянутую камеру сгорания, при этом газы, выходящие из упомянутого газогенератора, попадают на упомянутую свободную турбину, при этом упомянутое устройство содержит по меньшей мере одно средство измерения крутящего момента, установленное на выходном валу, механически соединенном с упомянутой свободной турбиной, и блок обработки сигнала, выполненный с возможностью передачи команды на уменьшение подачи топлива в упомянутую систему регулирования газотурбинного двигателя в случае обнаружения падения крутящего момента ниже заданного значения, в котором измерение крутящего момента, используемое для включения упомянутого уменьшения, осуществляют во время вращения, соответствующего доле оборота упомянутого выходного вала. Технический результат изобретения - повышение быстродействия уменьшения подачи топлива в газогенератор во время обнаружения поломки вала свободной турбины. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения погасания камеры сгорания газотурбинного двигателя // 2578012

(57) Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к способам определения погасания камеры сгорания газотурбинного двигателя, преимущественно авиационного назначения. Способ заключается в том, что измеряют давление P в х ∗ и температуру T в х ∗ воздуха на входе в газотурбинный двигатель, формируют заданное значение , характеризующее погасание камеры, определяют текущее значение , сравнивают с заданным , также дополнительно измеряют расход топлива Gт в камеру сгорания, формируют минимальное значение расхода топлива Gт мин в камеру сгорания, формируют функциональную зависимость (Gт/Pк)пр=f(nвд пр), где , и если одновременно текущее значение расхода топлива Gт больше расчетного значения расхода топлива, определенного по функциональной зависимости (Gт/Pк)пр=f(nвдпр), Gт больше Gт мин, и , то при отсутствии сигнала останова двигателя формируют информационный сигнал «погасание камеры сгорания» и выдают управляющую команду на включение агрегата зажигания камеры сгорания. Изобретение повышает достоверность определения факта погасания камеры сгорания и повышает надежность работы газотурбинного двигателя. 1 ил.

Устройство защиты двигателя от раскрутки // 2601781

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к средствам защиты двигателей самолетов от неконтролируемого превышения частоты оборотов вала. Технический результат: повышенная помехозащищенность, высокая точность измерения частоты. Устройство защиты двигателя от раскрутки, состоящее из двух разнородных каналов измерения частоты, содержащих формирователи импульсов, соединенные с цифровой схемой сравнения и микроконтроллером, которые в свою очередь последовательно соединены с логической схемой выдачи результата на исполнительный механизм, содержит в каждом канале ограничители напряжения, включенные последовательно между фильтрами низких частот и формирователями импульсов, а также содержит дополнительный блок контроля напряжения с датчика, соединенный с микроконтроллером и датчиком частоты вращения. 1 ил.