RU2041399C1 - Method and device for protecting turbo-compressor against pumpage - Google Patents
Method and device for protecting turbo-compressor against pumpage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2041399C1 RU2041399C1 SU4912306A RU2041399C1 RU 2041399 C1 RU2041399 C1 RU 2041399C1 SU 4912306 A SU4912306 A SU 4912306A RU 2041399 C1 RU2041399 C1 RU 2041399C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- air pressure
- output
- input
- behind
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах защиты газотурбинных двигателей от помпажа. The invention relates to engine building and can be used in systems for protecting gas turbine engines from surging.
Известны способ защиты турбокомпрессора от помпажа и устройство для его осуществления. Способ осуществляется путем измерения давления воздуха за компрессором и использования в качестве первого параметра защиты, определения скорости его изменения, сравнения с пороговым значением и задержки сигнала, измерения второго параметра турбокомпрессора, определения скорости его изменения, сравнения с пороговым значением и формирования сигнала на клапан отсечки топлива в случае одновременного поступления сигналов, соответствующих первому и второму параметрам турбокомпрессора. Известное устройство содержит датчик давления воздуха за компрессором, связанный через первый дифференциатор с первым пороговым элементом, первый выход которого через элемент задержки соединен с первым входом связанного с клапаном отсечки топлива элемента И, к второму входу которого подсоединен первый выход второго порогового элемента, вход которого соединен с выходом второго дифференциатора. A known method of protecting a turbocharger from surge and a device for its implementation. The method is carried out by measuring the air pressure behind the compressor and using as a first protection parameter, determining its rate of change, comparing with the threshold value and signal delay, measuring the second turbocompressor parameter, determining its speed of changing, comparing with the threshold value and generating a signal to the fuel cut-off valve in case of simultaneous receipt of signals corresponding to the first and second parameters of the turbocompressor. The known device comprises an air pressure sensor behind the compressor, connected through a first differentiator to a first threshold element, the first output of which is connected via a delay element to the first input of the element And connected to the fuel shut-off valve, to the second input of which the first output of the second threshold element is connected, the input of which is connected with the output of the second differentiator.
Недостатками способа и устройства является низкая надежность распознавания помпажа. The disadvantages of the method and device is the low reliability of surge recognition.
Целью изобретения является повышение надежности распознавания помпажа. The aim of the invention is to increase the reliability of recognition of surge.
Это достигается способом защиты турбокомпрессора от помпажа путем измерения давления воздуха за компрессором и давления воздуха за первой группой ступеней компрессора и подачи сигнала на ленту перепуска воздуха за компрессором, в котором измеряют давление газа на срезе реактивного сопла и формируют сигналы наличия помпажа в случае превышения порогового значения скоростью изменения суммы значений давления воздуха за первой группой ступеней компрессора и давления газа, на срезе реактивного сопла или в случае превышения порогового значения скоростью изменения значения давления воздуха за компрессором, а также формируют сигналы на клапан отсечки топлива для ликвидации глубокого помпажа в случае одновременного превышения порогового значения скоростью изменения суммы значений давления воздуха за первой группой ступеней компрессора и давления газа на срезе реактивного сопла и превышения порогового значения скоростью изменения задержанного значения давления воздуха за компрессором. This is achieved by protecting the turbocharger from surge by measuring the air pressure behind the compressor and the air pressure behind the first group of compressor stages and applying a signal to the air bypass belt behind the compressor, which measures the gas pressure at the jet nozzle exit and generates surge signals if the threshold value is exceeded the rate of change of the sum of the air pressure values behind the first group of compressor stages and gas pressure, at the exit of the jet nozzle or in case of exceeding the threshold value the rate of change of the air pressure behind the compressor, and also generate signals to the fuel shutoff valve to eliminate deep surge if the threshold value is simultaneously exceeded by the rate of change of the sum of the air pressure values behind the first group of compressor stages and the gas pressure at the nozzle exit and the threshold is exceeded by speed changes in the delayed value of the air pressure behind the compressor.
Поставленная цель достигается устройством, осуществляющим вышеуказанный способ, содержащим датчик давления воздуха за первой группой ступеней компрессора и последовательно соединенный с ним сумматор, датчик давления воздуха за компрессором и первое пороговое устройство, в которое введены второй дифференциатор и последовательно соединенные с ним второе пороговое устройство и схема И, выход которой связан с клапаном отсечки топлива, датчик давления газа на срезе реактивного сопла, выход которого связан с вторым входом сумматора, выход которого связан с входом второго дифференциатора, первый дифференциатор, выход которого связан с входом первого порогового устройства, а вход с выходом датчика давления воздуха за компрессором, а также схема ИЛИ и элемент задержки, выход которого связан с вторым входом схемы И, а вход с выходом первого порогового устройства, и с первым входом схемы ИЛИ, причем второй вход схемы ИЛИ связан с выходом второго порогового устройства. The goal is achieved by a device implementing the above method, comprising an air pressure sensor behind the first group of compressor stages and an adder connected in series with it, an air pressure sensor behind the compressor and a first threshold device into which a second differentiator and a second threshold device and circuit connected in series are connected And, the output of which is connected to the fuel cut-off valve, the gas pressure sensor at the jet nozzle exit, the output of which is connected to the second input of the adder, the output which is connected to the input of the second differentiator, the first differentiator, the output of which is connected to the input of the first threshold device, and the input to the output of the air pressure sensor behind the compressor, as well as the OR circuit and the delay element, the output of which is connected to the second input of the AND circuit, and the input to the output the first threshold device, and with the first input of the OR circuit, wherein the second input of the OR circuit is connected to the output of the second threshold device.
На фиг. 1 и 2 представлены структурная схема устройства, осуществляющего данный способ, и его графики. In FIG. 1 and 2 show a structural diagram of a device implementing this method, and its graphs.
Устройство содержит датчик 1 давления воздуха за первой группой ступеней компрессора Р2 (I), датчик 2 давления газа на срезе реактивного сопла (р/с) Рс, датчик 3 давления воздуха за компрессором Р2, сумматор 4; первый дифференциатор 5, второй дифференциатор 6, первое пороговое устройство 7, второе пороговое устройство 8, схему 9 ИЛИ, элемент 10 задержки, схему И 11.The device comprises an
Причем датчик давления воздуха за компрессором Р2 3 последовательно связан с первым дифференциатором 5, первым пороговым устройством 7, элементом задержки 10 и схемой И 11, выход которого связан с клапаном отсечки топлива. Датчик давления воздуха за первой группой ступеней компрессора Р2 (I) 1 последовательно связан с сумматором 4, вторым дифференциатором 6, вторым пороговым устройством 8 и схемой ИЛИ 9. Выход датчика давления газа на срезе реактивного сопла Рс 2 связан с вторым входом сумматора 4. Второй выход первого порогового устройства 7 связан с вторым входом схемы ИЛИ 9, а выход второго порогового устройства 8 с вторым входом схемы И 11.Moreover, the air pressure sensor behind the
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
Сумматор 4 суммирует значения сигналов, поступающих с выходов датчика давления воздуха за первой группой ступеней компрессора и датчика давления газа на срезе реактивного сопла Рс 2. Далее этот сигнал поступает во второй дифференциатор 6, который дифференцирует его значение. Во втором пороговом устройстве 8 производится сравнение его порогового значения с сигналом, поступающим с выхода второго дифференциатора 6, при превышении которого выдаются сигналы на схемы ИЛИ 9 и схему И 11. Одновременно первый дифференциатор 5 дифференцирует значения сигнала, поступающего с выхода датчика давления воздуха за компрессором Р2 3. В первом пороговом устройстве 7 производится сравнение его порогового значения с сигналом, поступающим с выхода первого дифференциатора 5, при превышении которого выдаются сигналы на схему ИЛИ 9 и элемент задержки 10, с выхода которого выдается сигнал на схему И 11. Если на входе схемы ИЛИ 9 появится хотя бы один сигнал, то с ее выхода выдается сигнал на ленту перепуска воздуха за компрессором для устранения помпажного срыва. Если на обоих входах схемы И 11 появляются синалы, то с ее выхода выдается сигнал на клапан отсечки топлива для ликвидации глубокого помпажа.The
Эффект распознавания помпажа заключается в вычислении и контроле тяги двигателя (в виде суммы параметров Р2 (I) и Рс) и одновременном контроле "задержанного" значения сигнала Р2, так как изменение последнего более значительно, чем остальных параметров. Причем с порогом сравнивается скорость изменения Р2, исключая вероятность ложного срабатывания (возможные малые колебания давления, которые всегда имеют место) о помпажных явлениях.The surge recognition effect consists in calculating and controlling the engine thrust (as the sum of the parameters Р 2 (I) and Р с ) and at the same time monitoring the “delayed” value of the signal Р 2 , since the change in the latter is more significant than the other parameters. Moreover, the rate of change of P 2 is compared with the threshold, excluding the possibility of false alarms (possible small pressure fluctuations that always take place) about surge phenomena.
Одним из важных параметров авиадвигателя является его тяга R. Очевидно, что при появлении помпажных процессов тяга R будет значительно уменьшаться, поэтому ее можно использовать в качестве критерия устойчивости. One of the important parameters of an aircraft engine is its thrust R. It is obvious that when surging processes occur, the thrust R will significantly decrease, so it can be used as a stability criterion.
Известно, что составляющей величины тяги R является полный импульс потока Ic=GcCc+G2 (I)C2 (I), где Сс, С2 (I) скорости потока соответственно на срезе реактивного сопла и за первой группой ступеней компрессора (этим самым учитывается один из наиважнейших выводов о том, что в процессе появления и развития помпажа основную роль играет обмен энергией между группами ступеней компрессора); Gc, Gc (I) массовый расход газа в реактивном сопле, массовый расход воздуха за первой группой ступеней компрессора.It is known that the thrust component R is the total flow momentum I c = G c C c + G 2 (I) C 2 (I) , where C c , C 2 (I) are the flow velocities respectively at the jet nozzle exit and behind the first group compressor stages (this takes into account one of the most important conclusions that, in the process of the appearance and development of surge, the main role is played by the energy exchange between the groups of compressor stages); G c , G c (I) the mass flow rate of gas in the jet nozzle, the mass flow rate of air behind the first group of stages of the compressor.
После преобразования массовых расходов
Gc= Qcρc= ScCc· S ·
G
где Qc, ρc, Sc, Pc, Tc объемный расход газа, плотность, площадь сечения, давление и температура на срезе реактивного сопла соответственно;
Q2 (I), ρ2 (I), S2 (I), P2 (I), T2 (I) то же, но для выхода из первой группы ступеней компрессора;
k и R1 коэффициент адиабаты и газовая постоянная соответственно.After the conversion of mass costs
G c = Q c ρ c = S c C c S ·
G
where Q c , ρ c , S c , P c , T c gas volumetric flow rate, density, cross-sectional area, pressure and temperature at the jet nozzle exit, respectively;
Q 2 (I) , ρ 2 (I) , S 2 (I) , P 2 (I) , T 2 (I) the same, but to exit the first group of compressor stages;
k and R 1 are the adiabatic coefficients and the gas constant, respectively.
Таким образом, импульсы будут равны
CcSc· · μ1Pc;
C
μ1= S μ2= S.Thus, the momenta will be equal
C c S c · μ 1 P c ;
C
μ 1 = S μ 2 = S .
Следовательно, полный импульс равен
Ic= μ1Pc+ μ2P2 (I)
Сравнение его и Р2 с порогами позволяют создать изобретение, т.е.Therefore, the total momentum is
I c = μ 1 P c + μ 2 P 2 (I)
Comparison of it and P 2 with thresholds allows you to create an invention, i.e.
Р2≥Спор.1,
μ1Рс+ μ2Р2 (I) ≥ Спор.2, где Спор.1, Спор.2 заранее заданные пороговые значения. Причем канал Р2 введен с элементом задержки, так как быстрее меняется при помпаже, чем остальные параметры (см. фиг. 2 а, б, в).P 2 ≥C por 1 ,
μ 1 Р s + μ 2 Р 2 (I) ≥ С por.2 , where С por.1 , С por.2 predetermined threshold values. Moreover, the channel P 2 is introduced with a delay element, since it changes faster during surge than other parameters (see Fig. 2 a, b, c).
По сравнению с прототипом способ и устройство обладают более высокой точностью распознавания помпажа. Устройство не требует создания уникальной аппаратуры, может быть выполнено на базе обычных серийных элементов. Увеличение числа элементов ведет к незначительному увеличению стоимости устройства. Экономический эффект от изобретения достигается за счет увеличения ресурсов силовой установки. Compared with the prototype, the method and device have a higher accuracy of surge recognition. The device does not require the creation of unique equipment; it can be performed on the basis of ordinary serial elements. An increase in the number of elements leads to a slight increase in the cost of the device. The economic effect of the invention is achieved by increasing the resources of the power plant.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4912306 RU2041399C1 (en) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | Method and device for protecting turbo-compressor against pumpage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4912306 RU2041399C1 (en) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | Method and device for protecting turbo-compressor against pumpage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2041399C1 true RU2041399C1 (en) | 1995-08-09 |
Family
ID=21561094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4912306 RU2041399C1 (en) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | Method and device for protecting turbo-compressor against pumpage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2041399C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454571C2 (en) * | 2006-09-05 | 2012-06-27 | Конокофиллипс Компани | Control method of system using turbine for bringing first compressor into action |
RU2467209C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-11-20 | Снекма | Air bleed device, compressor stage with said device, compressor with said stage, and turbojet with said compressor |
RU2670469C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-10-23 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for protecting a gas turbine engine from multiple compressor surgings |
CN110418881A (en) * | 2017-03-07 | 2019-11-05 | 赛峰飞机发动机公司 | Method and apparatus for detecting the condition for helping to pump to protect the compressor of aircraft turbine engine |
-
1991
- 1991-02-20 RU SU4912306 patent/RU2041399C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 985450, кл. F 04D 27/02, 1982. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454571C2 (en) * | 2006-09-05 | 2012-06-27 | Конокофиллипс Компани | Control method of system using turbine for bringing first compressor into action |
RU2467209C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-11-20 | Снекма | Air bleed device, compressor stage with said device, compressor with said stage, and turbojet with said compressor |
CN110418881A (en) * | 2017-03-07 | 2019-11-05 | 赛峰飞机发动机公司 | Method and apparatus for detecting the condition for helping to pump to protect the compressor of aircraft turbine engine |
RU2764225C2 (en) * | 2017-03-07 | 2022-01-14 | Сафран Эркрафт Энджинз | Method and device for detecting conditions conducive to occurrence of surging to protect compressor of aircraft gas turbine engine |
RU2670469C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-10-23 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for protecting a gas turbine engine from multiple compressor surgings |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Doorly et al. | Simulation of the effects of shock wave passing on a turbine rotor blade | |
US4130872A (en) | Method and system of controlling a jet engine for avoiding engine surge | |
McDougall et al. | Stall inception in axial compressors | |
Day et al. | Prediction of compressor performance in rotating stall | |
Ashworth et al. | Unsteady aerodynamic and heat transfer processes in a transonic turbine stage | |
KR850004830A (en) | Compressor Rotation Stall Detection and Alarm System | |
Wallace et al. | The pulsating-flow performance of inward radial-flow turbines | |
US7596953B2 (en) | Method for detecting compressor stall precursors | |
JP2695929B2 (en) | How to determine surge condition | |
Bremhorst et al. | Spectral measurements of turbulent momentum transfer in fully developed pipe flow | |
JPS6314167B2 (en) | ||
KR890000888A (en) | Turbine impulse room temperature measurement method and apparatus | |
RU2041399C1 (en) | Method and device for protecting turbo-compressor against pumpage | |
RU2041398C1 (en) | Method and device for protecting turbo-compressor against pumpage | |
RU2054132C1 (en) | Method and device for protecting turbo-compressor against surging | |
RU2066854C1 (en) | Device measuring temperature of gas-of gas-turbine engine | |
Friedland | Maximum likelihood failure detection of aircraft flight control sensors | |
RU2374498C1 (en) | Anti-surge device for gas turbine engine compressor | |
Winter et al. | Velocity bias associated with laser Doppler anemometer controlled processors | |
RU2254499C1 (en) | Turbocompressor stall-and-surge protection device | |
Singh et al. | Measurement of instantaneous flow reversals and velocity field in a conical diffuser | |
Baines et al. | A short-duration blowdown tunnel for aerodynamic studies on gas turbine blading | |
Gostelow et al. | Investigation of the calmed region behind a turbulent spot | |
Koch et al. | Transonic compressor influences on upstream surface pressures with axial spacing | |
RU2372526C1 (en) | Protection method of turbine compressor against stalling and surging and device for its implementation |