Устройство защиты двигателя от раскрутки

Авторы патента:

F02C9/46 - аварийная система управления топливоподачей

Владельцы патента RU 2601781:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

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.

Настоящее изобретение относится к авиационной технике, в частности к средствам защиты двигателей самолетов от неконтролируемого превышения частоты оборотов вала.

Известно устройство защиты машин от превышения частоты (патент РФ №2188962, F02D 17/04, G01M 15/00, 10.09.2002), состоящее из датчика частоты вращения вала двигателя, выход которого включен на вход преобразователя частоты вращения вала в электрический сигнал. К выходу преобразователя частоты вращения вала в электрический сигнал параллельно подключены входы первой, второй и третьей схем сравнения. Выход первой схемы сравнения включен на один из входов триггерной схемы, выход которой включен на вход исполнительного механизма топливной магистрали двигателя. На другой вход триггерной схемы включен выход логической схемы И, на входы которой включены соответственно выходы второй и третьей схем сравнения.

Недостатком известного решения является большое значение погрешности измерения частоты.

Также известно устройство защиты двигателя (авторское свидетельство СССР №1257246, F01D 21/02, 15.09.1986). Оно включает в себя электрические двухобмоточные бесконтактные датчики частоты вращения вала, установленные над зубчатым венцом, подключенные одними из своих обмоток к формирователям сигнала защиты, другими - к источнику частотного сигнала проверки через переключатель каналов. Формирователи выполнены в виде резонансных контуров с релейными усилителями, которые соединены с сигнальными лампами и исполнительным электромагнитным золотником.

Недостатками аналога являются малая точность измерения частоты, сложность настройки резонансного контура.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство защиты двигателя PW4000, описанное в книге "Propulsion - avionics jet engine configuration FADEC" (https://ru.scribd.com/doc/34495104/8626431-1-Propulsion-Avionics-Jet-Engine-Config-FADEC), состоящее из двух разнородных каналов измерения частоты, в состав которых входят формирователи импульсов, соединенные с цифровой схемой сравнения и микроконтроллером, которые в свою очередь последовательно соединяются с логической схемой выдачи результата на исполнительный механизм.

К недостатком прототипа относится нестабильная последовательность действий для выявления превышения частоты.

Задачей изобретения является повышение надежности измерения частоты и точности измерения частоты.

Техническим результатом предлагаемого изобретения являются повышенная помехозащищенность, высокая точность измерения частоты.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что 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 соединяются с логической схемой выдачи результата на исполнительный механизм, отличающееся тем, что 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.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема блока системы.

Устройство защиты двигателя от раскрутки, содержащее датчик частоты 1, выход которого соединен с входами фильтров низких частот (ФНЧ) 2 и 3 и дополнительного блока контроля напряжения с датчика 4. Выходы ФНЧ 2 и 3 соединены с входами ограничителей напряжения 5 и 6, выходы которых соединены с входами формирователей импульсов (компараторов) 7 и 8. Сделано это с целью повышения точности. Выход формирователя импульсов аналогового канала 7 соединен с входом преобразователя "Частота-Напряжение" (ПЧН) 9. Выход ПЧН 9 соединен со входом цифровой схемы сравнения 10, выход которого соединен с входом логической схемы выдачи результата 12. Выход формирователя импульсов цифрового канала 8 соединен с входом преобразователя микроконтроллера (МК) 11. Выход микроконтроллера 11 соединен с входом логической схемы выдачи результата 12. Выход дополнительного блока контроля напряжения с датчика 4 соединен с входом микроконтроллера 11. Выход логической схемы выдачи результата 12 связан с исполнительным механизмом 13.

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы аналогового канала измерения проходит по следующей последовательности действий. Входной сигнал с датчика частоты 1, характеризующий частоту через ФНЧ 2 и ограничитель напряжения 5 проходит на формирователь импульсов 7, реализованный на компараторе. Сформированный импульс поступает на вход ПЧН 9, включенный по типу конденсаторного частотомера, где преобразуется в напряжение, характеризующее частоту. Напряжение с выхода ПЧН 9 приходит на цифровую схему сравнения 10, реализованную на компараторе, где сравнивается с напряжением, характеризующим максимально допустимое значение частоты. Результат сравнения подается на логическую схему выдачи результата 12.

Принцип работы цифрового канала измерения имеет следующую последовательность действий. Входной сигнал с датчика частоты 1, характеризующий частоту через ФНЧ3 и ограничитель напряжения 6 проходит на формирователь импульсов 8, реализованный на компараторе. Сформированный импульс с выхода компаратора 8 поступает на вход микроконтроллера 11, где программно обрабатывается, и вычисляется значение частоты. Также внутри микроконтроллера 11 полученное значение частоты сравнивается с порогом, программно заложенным в него. Результат сравнения подается на логическую схему выдачи результата 12.

Результат сравнения частот через логическую схему выдачи результата 12, реализованную с помощью коммутирующих элементов, подает импульс, характеризующий превышение частоты на исполнительный механизм 13, формирующий команду останова только в случае прихода на ее вход двух положительных импульсов с аналогового и цифрового каналов измерения.

Дополнительный блок контроля напряжения с датчика 4 реализуется на аналоговых ключах. В момент предпускового контроля на дополнительный блок контроля напряжения с датчика 4 подается напряжение с микроконтроллера 11, которое открывает внутренние ключи дополнительного блока контроля напряжения с датчика 4. Проверяется состояние выходного напряжения с датчика, которое переправляется в микроконтроллер 11, выполняя функцию предпускового тестирования состояния датчиков. Микроконтроллер 11 обрабатывает встроенным АЦП информацию о состоянии входного напряжения датчика. Микроконтроллер 11 фиксирует либо нормальную работу датчика, либо обрывы линий передачи, питания датчика или короткие замыкания, что повышает надежность.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность измерения частоты, повысить надежность выполнения основных функций устройства, повысить его помехозащищенность от внешних воздействий.

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, отличающееся тем, что 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.

(57) Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а именно к способам определения погасания камеры сгорания газотурбинного двигателя, преимущественно авиационного назначения.

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.

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.

Способ защиты газотурбинного двигателя // 2493392

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 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.