Способ защиты газотурбинной судовой установки

Авторы патента:

Гладких Виктор Александрович (RU)

Бурдин Валерий Владимирович (RU)

Бурдин Валерий Валерьевич (RU)

Кудрин Роман Александрович (RU)

Орлов Анатолий Александрович (RU)

Дудкин Юрий Петрович (RU)

F02C9/46 - аварийная система управления топливоподачей

Владельцы патента RU 2493393:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СТАР" (RU)

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.

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в локальных системах управления (ЛСУ) газотурбинными силовыми установками судов различного назначения.

Известен способ защиты газотурбинного двигателя (ГТД), реализованный в электронно-гидромеханической системе автоматического управления (САУ) супервизорного типа. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.78-81.

Способ заключается в том, что с целью защиты ГТД управляющее воздействие гидромеханического регулятора корректируется по температуре газов за турбиной в ограниченном диапазоне электронным корректором.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ защиты ГТУ, заключающийся в том, что в ЛСУ ГТУ в зависимости от параметров воздуха на входе в ГТУ и параметров турбокомпрессора ГТУ по известным зависимостям определяют потребный расход топлива и с помощью дозатора управляют расходом топлива в камеру сгорания (КС) ГТУ, Ольховский Г.Г. «Энергетические газотурбинные установки», М., Энергоатомиздат, 1985 г., с.53-56.

Недостатком этого способа является следующее.

При отказе ЛСУ, незафиксированном встроенным контролем, возможно превышение предельных параметров ГТУ (например, частоты вращения силовой турбины), и, как следствие, нарушение работоспособности элементов ГТУ (например, рабочих лопаток и дисков турбины), что может привести к повреждению как ГТУ, так и моторного отделения судна.

Это снижает надежность работы ГТУ и безопасность судна.

Целью изобретения является повышение надежности работы ГТУ и безопасности судна.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты газотурбинной судовой установки (ГТУ), заключающемся в том, что в ЛСУ ГТУ в зависимости от параметров воздуха на входе в ГТУ и параметров турбокомпрессора ГТУ по известным зависимостям определяют потребный расход топлива и с помощью дозатора управляют расходом топлива в КС ГТУ, 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.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), ЛСУ 2, блок 3 управления дозирующим агрегатом, дозирующий агрегат 4 (ДГ), стоп-кран 5 (СКВ), причем ДГ 4 подключен к БД 1, датчик 6 замера частоты вращения ротора свободной турбины (на фигуре не показана), подключенный к БЗД 7, выходы БЗД 7 подключены к управляемому входу стоп-крана 5 и информационному входу системы 8 управления судном, управляющий выход системы 8 подключен к ЛСУ 2.

Устройство работает следующим образом.

Система 8 управления судном задает в ЛСУ 2 режим работы ГТУ: запуск, холостой ход, номинальный режим, максимальный режим.

Связь между системой 8 и ЛСУ 2 может осуществляться по цифровому каналу связи (например, RS 485 или Ethernet).

ЛСУ 2 в соответствии с полученной от системы 8 командой по сигналам датчиков из БД 1 по известным зависимостям (см., например, книгу Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.117-135) вычисляет потребный расход топлива в КС ГТУ и с помощью блока 3 и ДГ 4 поддерживает режим работы ГТУ, изменяя расход топлива в КС ГТУ. При работе ГТУ стоп-кран 5 находится в положении «Открыт».

Дополнительно на всех режимах работы ГТУ от холостого хода до максимального в БЗД 7 с помощью датчика 6 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.

Для ГТУ на базе газотурбинного двигателя Е70/8 РД производства ОАО «НПО «Сатурн», г.Рыбинск, предназначенного для применения на судах, перевозящих сжиженный газ, это значение составляет 6100 об/мин, величина регулировки от -150 об/мин до +150 об/мин.

В случае возникновения аварийной ситуации при увеличении частоты вращения силовой турбины выше наперед заданного предельного на наперед заданное время (для ГТУ на базе газотурбинного двигателя Е70/8 РД это время составляет 0,02 с) с по команде БЗД 7 стоп-кран 5 закрывают и прекращают подачу топлива в КС ГТУ. Кроме этого, на выходе БЗД 7 формируется сигнал «Защита по раскрутке силовой турбины» уровнем 27В, который передается на вход в систему 8 управления судном.

Таким образом, за счет введения автономного блока защиты повышается надежность работы ГТУ при отказе ЛСУ и, как следствие, безопасность судна.

Способ защиты газотурбинной судовой установки (ГТУ), заключающийся в том, что в локальной системе управления (ЛСУ) ГТУ в зависимости от параметров воздуха на входе в ГТУ и параметров турбокомпрессора ГТУ, определяют потребный расход топлива и с помощью дозатора управляют расходом топлива в камеру сгорания (КС) ГТУ, отличающийся тем, 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.

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

Способ защиты газотурбинного двигателя // 2474713

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

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. .

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 защиты газотурбинного двигателя // 2376487

Способ защиты газотурбинного двигателя // 2329388

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

Способ защиты газотурбинной установки от раскрутки силовой турбины // 2316665

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. .

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.

Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от раскрутки турбины низкого давления // 2602644

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к системам автоматической защиты газотурбинного двигателя от раскрутки турбины при ее отсоединении от вала компрессора. Для определения технического состояния двигателя дополнительно определяют начальную Sнач и текущую Sтек величины скольжения роторов по формулам: и . При этом nвд нач - частота вращения турбокомпрессора перед изменением скольжения, об/мин; nв нач - частота вращения турбины низкого давления перед изменением скольжения, об/мин; nвд тек - частота вращения турбокомпрессора через интервал времени Δt, об/мин; nв тек - частота турбины низкого давления через интервал времени Δt, об/мин. Вычисляют величину ΔS=Sтек-Sнач и сравнивают ее с изначально заданной величиной A1. Вычисляют величину Δnв=nв нач - nв тек и сравнивают ее с изначально заданной величиной А2. В случае если одновременно выполняется условие, при котором ΔS>А1 и Δnв>А2, то осуществляют уменьшение или полное прекращение подачи топлива в двигатель и подачу сигнала на открытие клапанов перепуска воздуха в компрессоре. Заявленное изобретение позволит повысить достоверность определения неисправностей и надежность системы защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от раскрутки турбины низкого давления. 1 ил.

Способ защиты двухконтурного турбореактивного двигателя от помпажа при эксплуатации // 2613758

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности к двигателям, применяемым в качестве привода газоперекачивающих агрегатов и энергоустановок. Периодически в каждый промежуток времени 0,01…0,1 с измеряют давление за компрессором высокого давления Рк и при отклонении величины давления более 1-100% относительно измерения, предшествовавшего текущим значениям, при постоянном значении n1, производят остановку двигателя. С момента начала падения давления за компрессором Рк предпочтительно давление измеряют в каждый промежуток времени, равный 0,02…0,05 с. Реализация изобретения позволяет предотвратить развитие помпажа двигателя, вызванного различными причинами (неправильная эксплуатация, повреждение рабочих лопаток и т.д.) при эксплуатации газотурбинного двигателя в наземной установке. Позволяет снизить затраты на восстановительный ремонт двигателей путем своевременной остановки и тем самым предотвращения развития разрушений в газовоздушном тракте и системах двигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и система регулирования для газовой турбины // 2614471

Cпособ относится к регулированию работы газовой турбины в ответ на бедный срыв пламени в камере сгорания. Газовая турбина содержит две камеры сгорания. Способ включает обнаружение того, что первая камера сгорания гаснет в процессе работы газовой турбины с полной нагрузкой, регулирование топливного коэффициента между топливными форсунками в каждой камере сгорания, подачу более обогащенной топливовоздушной смеси в топливные форсунки, ближайшие к пламяперебрасывающим патрубкам, осуществление переброса пламени из второй камеры сгорания в первую камеру сгорания, обнаружение восстановления нагрузки турбины и регулирование топливного коэффициента до нормального сбалансированного распределения топлива между топливными форсунками в каждой камере сгорания. Технический результат изобретения – повышение надежности работы турбинных установок с низкими выбросами без отключения газовой турбины. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Газотурбинный двигатель, содержащий систему мониторинга, содержащую модуль включения функции защиты газотурбинного двигателя, и способ мониторинга // 2619661

Изобретения включают газотурбинный двигатель летательного аппарата и способы мониторинга газотурбинного двигателя /варианты/. Газотурбинный двигатель содержит средства, выполненные с возможностью выдачи по меньшей мере одного измерения превышения скорости, когда один из каналов измерения вышел из строя, а также по меньшей мере одно средство сравнения измерения превышения скорости по меньшей мере с одним контрольным режимом, определенным в зависимости от включенной функции защиты. При этом модуль включения конфигурирован с возможностью включения функции защиты от «превышения тяги», «от падения тяги» в зависимости от результатов сравнения. Технический результат – повышение надежности системы мониторинга при любых обстоятельствах, в частности в аварийном режиме. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 9ил.