[go: up one dir, main page]

RU2225945C2 - Method of preventing deviation of parameters of power turbine of turbomachine set at abrupt complete or partial shedding of load - Google Patents

Method of preventing deviation of parameters of power turbine of turbomachine set at abrupt complete or partial shedding of load Download PDF

Info

Publication number
RU2225945C2
RU2225945C2 RU2002109411/06A RU2002109411A RU2225945C2 RU 2225945 C2 RU2225945 C2 RU 2225945C2 RU 2002109411/06 A RU2002109411/06 A RU 2002109411/06A RU 2002109411 A RU2002109411 A RU 2002109411A RU 2225945 C2 RU2225945 C2 RU 2225945C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power turbine
gas generator
load
value
signal
Prior art date
Application number
RU2002109411/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002109411A (en
Inventor
О.Р. Акмалов
В.А. Иванов
Ю.И. Тимкин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" filed Critical Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority to RU2002109411/06A priority Critical patent/RU2225945C2/en
Publication of RU2002109411A publication Critical patent/RU2002109411A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2225945C2 publication Critical patent/RU2225945C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; protection of turbomachine sets. SUBSTANCE: invention relates to protection of turbomachine sets including gas-turbine sets (gas turbines and machines, for instance, generators driven by said gas turbines) from dangerous overspeeds at abrupt complete or partial shedding of load. Proposed method includes supply of signals indicating power turbine rotor speed (npt), gas generator rotor speed (ngg) and one of load parameters, shaping of signal to control fuel consumption in combustion chamber, and, according to invention, value of thermodynamic parameter of gas generator is additionally determined and compared with corresponding threshold value and in case of simultaneous supply of signal indicating that parameter value exceeds threshold value and signal indicating abrupt complete or partial shedding of load, is received, order is sent to switch on ignition for preset time and switch off fuel delivery into combustion chamber, and value ngg is additionally compared with corresponding threshold value n thr gg , and value npt is compared with corresponding threshold value n thr pt , first derivative of power turbine rotor speed npt is found and compared with corresponding threshold value n thr pt and increment of rotor speed Δnpt shedding of load is found, and further, if npt<n thr pt ;|npt|<n thr pt ,Δnpt<0 and ngg>n thr gg , signal is supplied to switch of fuel delivery into combustion chamber. Thermodynamic parameter of gas generator and/or parameter of load gas generator rotor speed ngg or gas generator rotor speed ngg red reduced to temperature at inlet. Full air pressure after compressor P * c can serve as thermodynamic parameter of gas generator, and power of electric generator Pgen set into operation by power turbine of turbomachine set serve as load parameter. EFFECT: improved safety owing to prevention of overspeeding of power turbine which can damage equipment, input personnel or cut off power supply by short-time cutting off fuel delivery into combustion chamber. 4 cl, 1 dwg

Description

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.The invention relates to the field of protection of turbomachinery units, including gas turbine units (gas turbines and the machines they drive, for example, generators), from dangerous speed overruns during a sudden full or partial load shedding.

Известны способы предотвращения раскрутки силовой турбины турбомашинного агрегата путем прекращения подачи топлива в камеру сгорания при достижении пороговой величины скорости вращения силовой турбины /1/.Known methods of preventing the promotion of a power turbine of a turbomachine by stopping the supply of fuel to the combustion chamber when a threshold value of the speed of rotation of the power turbine is reached / 1 /.

Однако использование известного способа в ряде случаев приводит к необоснованному выключению газотурбинной установки и приводимого ею агрегата, что является экономически невыгодным, т.к. вынуждает потребителей энергии (или вещества) от приводимого агрегата простаивать или переключаться на другие источники энергии (вещества).However, the use of the known method in some cases leads to unreasonable shutdown of the gas turbine unit and the unit driven by it, which is economically disadvantageous, because forces consumers of energy (or substance) from the driven unit to stand idle or switch to other sources of energy (substance).

Известен также способ предотвращения раскрутки силовой турбины, заключающийся в измерении частоты вращения силовой турбины (nст), определении производной первого порядка по времени (nст) с последующим определением разницы между мощностью, передаваемой на вал силовой турбины, и мощностью, снимаемой с вала силовой турбины, и формирование сигнала на изменение величины регулируемого параметра /2/.There is also a method of preventing the spin of a power turbine, which consists in measuring the frequency of rotation of the power turbine (n st ), determining the first-order derivative in time (n st ) with the subsequent determination of the difference between the power transmitted to the shaft of the power turbine and the power taken from the power shaft turbines, and the formation of a signal to change the magnitude of the adjustable parameter / 2 /.

Однако известный способ не может быть использован, если величина разницы между мощностью, передаваемой на вал силовой турбины, и мощностью, снимаемой с вала силовой турбины, превышает величину порядка 50% передаваемой на вал силовой турбины мощности.However, the known method cannot be used if the difference between the power transmitted to the shaft of the power turbine and the power removed from the shaft of the power turbine exceeds a value of about 50% of the power transmitted to the shaft of the power turbine.

Наиболее близким к заявляемому является способ предотвращения отклонений частоты вращения в газотурбинном агрегате, содержащем газовую турбину и имеющем переменную нагрузку и переменный расход топлива, включающий прием упреждающего сигнала о внезапном полном или частичном сбросе нагрузки и уменьшение расхода топлива в газовую турбину по этому сигналу /3/.Closest to the claimed one is a method of preventing deviations of the rotational speed in a gas turbine unit containing a gas turbine and having a variable load and variable fuel consumption, including receiving a pre-emptive signal about a sudden full or partial load shedding and reducing fuel consumption in a gas turbine by this signal / 3 / .

При полном или частичном сбросе нагрузки частота вращения силовой турбины возрастает. Уравнение, из которого определяется изменение частоты вращения, имеет вид:With full or partial load shedding, the speed of the power turbine increases. The equation from which the change in rotational speed is determined has the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

где I - суммарный момент инерции всех вращающихся вместе с валом силовой турбины деталей;where I is the total moment of inertia of all parts rotating together with the shaft of the power turbine;

nст - частота вращения вала силовой турбины;n st - the frequency of rotation of the shaft of the power turbine;

Рт - мощность, передаваемая на вал силовой турбины;R t - power transmitted to the shaft of the power turbine;

PL - мощность, снимаемая с вала силовой турбины.P L is the power taken from the shaft of the power turbine.

Расчеты показывают, что при реализации данного способа с учетом максимально возможного уменьшения расхода топлива в камеру сгорания (до минимального расхода топлива, необходимого для поддержания факела в камере сгорания) и при PL<0,5Рт не во всех случаях может быть предотвращена раскрутка силовой турбины выше порогового значения n порог ст .Calculations show that when implementing this method, taking into account the maximum possible reduction in fuel consumption in the combustion chamber (to the minimum fuel consumption necessary to maintain the flame in the combustion chamber) and with P L <0.5Р t, in some cases power promotion can not be prevented turbines above threshold n threshold st .

Данный способ не обеспечивает предотвращение раскрутки силовой турбины, способной повредить оборудование, травмировать обслуживающий персонал.This method does not prevent the promotion of a power turbine that can damage equipment, injure maintenance personnel.

Кроме того, в случае использования электрогенератора в качестве приводимого механизма, величина nст может превышать 110-112% от номинальной при внезапном сбросе более 50% нагрузки. При такой величине частоты вращения ротора система защиты электростанции отключит электрогенератор от потребителя. Такое отключение будет препятствием, затрудняющим использование известного способа в энергетических установках, т.к. приводит к необоснованному отключению энергопотребителей.In addition, in the case of using an electric generator as a driven mechanism, the value of n st may exceed 110-112% of the nominal value with a sudden discharge of more than 50% of the load. With this value of the rotor speed, the power plant protection system will disconnect the generator from the consumer. Such a shutdown will be an obstacle that impedes the use of the known method in power plants, because leads to unreasonable shutdown of energy consumers.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении безопасности способа путем предотвращения раскрутки силовой турбины турбомашинного агрегата, способной повредить оборудование, травмировать обслуживающий персонал или отключить электроснабжение потребителей, за счет осуществления кратковременного отключения подачи топлива в камеру сгорания.The technical problem to which the invention is directed is to increase the safety of the method by preventing the spinning of a power turbine of a turbomachine unit that can damage equipment, injure maintenance personnel or turn off power to consumers, by shortly shutting off the fuel supply to the combustion chamber.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе предотвращения отклонения параметров силовой турбины турбомашинного агрегата при внезапном полном или частичном сбросе нагрузки, включающем подачу сигналов о величинах частоты вращения ротора силовой турбины (nст), частоты вращения ротора газогенератора (nгг) и одного из параметров нагрузки, а также формирование сигнала на управление расходом топлива в камере сгорания, согласно изобретению, дополнительно определяют величину термодинамического параметра газогенератора, сравнивают ее с соответствующим пороговым значением, а при одновременном поступлении сигнала о превышении величины параметра над его пороговым значением и сигнала о внезапном полном или частичном сбросе нагрузки, подают команды на включение зажигания на заданный промежуток времени и на отключение подачи топлива в камеру сгорания, а также дополнительно сравнивают величину nгг с соответствующим пороговым значением n порог гг и величину nст с соответствующим пороговым значением n порог ст , определяют первую производную частоты вращения ротора силовой турбины

Figure 00000004
, сравнивают ее величину с соответствующим пороговым значением
Figure 00000005
, а также определяют величину приращения частоты вращения ротора Δnст после сброса нагрузки, и далее, в случае, если nст<n порог ст ;
Figure 00000006
, Δnст<0 и nгг>n порог гг , подают сигнал на включение подачи топлива в камеру сгорания.The essence of the invention lies in the fact that in the method of preventing deviation of the parameters of the power turbine of the turbomachine during a sudden full or partial load shedding, including the supply of signals about the values of the rotor speed of the power turbine (n st ), the rotor speed of the gas generator (n g ) and one of load parameters, as well as the formation of a signal for controlling fuel consumption in the combustion chamber, according to the invention, additionally determine the value of the thermodynamic parameter of the gas generator, comparing t of it with the corresponding threshold value, and with the simultaneous receipt of a signal about the excess of the parameter value over its threshold value and a signal about the sudden complete or partial load shedding, commands are sent to turn on the ignition for a given period of time and to turn off the fuel supply to the combustion chamber, and additionally compare the value of n g with the corresponding threshold value n threshold gg and the value of n article with the corresponding threshold value n threshold st determine the first derivative of the rotor speed of the power turbine
Figure 00000004
compare its value with the corresponding threshold value
Figure 00000005
, and also determine the magnitude of the increment of the rotor speed Δn st after load shedding, and then, if n st <n threshold st ;
Figure 00000006
, Δn st <0 and n gg > n threshold gg give a signal to turn on the fuel supply to the combustion chamber.

Кроме того, термодинамическим параметром газогенератора и/или параметром нагрузки служат частота вращения ротора газогенератора nгг либо приведенная к температуре на входе частота вращения ротора газогенератора nгг пр.In addition, the thermodynamic parameter of the gas generator and / or the load parameter are the rotational speed of the rotor of the gas generator n g , or the frequency of rotation of the rotor of the gas generator n g , etc., reduced to the inlet temperature.

Термодинамическим параметром газогенератора также может служить полное давление воздуха за компрессором Рк*, а параметром нагрузки - мощность электрического генератора Рген, приводимого в действие силовой турбиной турбомашинного агрегата.The thermodynamic parameter of the gas generator can also be the total air pressure behind the compressor P k *, and the load parameter is the power of the electric generator P gene driven by the power turbine of the turbomachine unit.

В способе-прототипе отключение подачи топлива в случае полного или частичного сброса нагрузки на валу силовой турбины не предусмотрено. Такое отключение необходимо для предотвращения раскрутки силовой турбины выше допустимого значения при значительной разности величин Рт и PL.In the prototype method, shutting off the fuel supply in the event of a full or partial load shedding on the shaft of the power turbine is not provided. Such a shutdown is necessary to prevent the spin of the power turbine above an acceptable value with a significant difference in the values of P t and P L.

В заявляемом техническом решении отключение подачи топлива осуществляют в случае поступления сигнала о “высоком” режиме работы газогенератора. Поэтому включение зажигания осуществляется одновременно с выключением подачи топлива для того, чтобы при возобновлении подачи топлива в камеру сгорания не произошел срыв пламени, который может вызвать останов газогенератора. Включение зажигания может осуществляться на заданный промежуток времени (порядка 10 с для газогенераторов двигателя ПС-90, Д-30).In the claimed technical solution, the fuel supply is switched off in the event of a signal about the “high” mode of operation of the gas generator. Therefore, the ignition is turned on at the same time as the fuel supply is turned off so that when the fuel is restored to the combustion chamber, a flame breakdown does not occur, which can cause the gas generator to stop. The ignition can be switched on for a specified period of time (about 10 s for gas generators of the PS-90, D-30 engine).

Дополнительное определение величины термодинамического параметра газогенератора позволяет выявить “высокий” режим работы газогенератора и сформировать сигнал, по которому при наличии сигнала о сбросе нагрузки на валу силовой турбины формируется команда на отключение подачи топлива в камеру сгорания и сигнал на включение зажигания на заданный промежуток времени. Определение nгг,

Figure 00000007
и Δn необходимо для анализа условий, позволяющих включить (возобновить) подачу топлива в камеру сгорания с целью исключения необоснованного выключения газотурбинной установки.An additional determination of the thermodynamic parameter of the gas generator allows you to identify the “high” mode of operation of the gas generator and generate a signal by which, when there is a signal about the load shedding on the shaft of the power turbine, a command is generated to turn off the fuel supply to the combustion chamber and a signal to turn on the ignition for a specified period of time. The definition of n gg ,
Figure 00000007
ct and Δn ct are necessary for the analysis of conditions allowing to turn on (resume) the supply of fuel to the combustion chamber in order to prevent unjustified shutdown of the gas turbine unit.

На чертеже представлена блок-схема, иллюстрирующая порядок осуществления заявляемого способа.The drawing shows a flowchart illustrating the implementation of the proposed method.

Блок 1 представляет собой блок сравнения термодинамического параметра с его пороговым значением, сигнал I1 с выхода которого поступает на вход блока 2.Block 1 is a block comparing the thermodynamic parameter with its threshold value, the signal I 1 from the output of which is fed to the input of block 2.

Блок 2 - это логическое устройство типа “И” с двумя входами и одним выходом. В случае nгг>n порог гг , либо nгг пр.>n порог гг пр , либо Рк*>Рк*порог, на первый вход блока 2 поступает сигнал I1=1 о нахождении газогенератора в зоне “высоких” режимов работы. В случае внезапного полного или частичного сброса нагрузки на второй вход блока поступает сигнал I2=1. При наличии сигналов I1=1 и I2=1 на выходе блока 2 формируется сигнал I3 на отключение подачи топлива, и одновременно подается команда на включение зажигания на заданный промежуток времени.Block 2 is an “AND” type logic device with two inputs and one output. In the case of n gg > n threshold gg , or n gg ave. > n threshold gg pr , or Р к *> Р к * threshold , the first input of block 2 receives a signal I 1 = 1 about the gas generator being in the zone of “high” operating modes. In the case of a sudden full or partial load shedding, a signal I 2 = 1 is received at the second input of the block. If there are signals I 1 = 1 and I 2 = 1 at the output of block 2, a signal I 3 is generated to turn off the fuel supply, and at the same time a command is sent to turn on the ignition for a given period of time.

Блок 3 - функциональное устройство с двумя входами и одним выходом. На входы блока 3 поступают сигналы о величине одного из параметров нагрузки, например, Рген, и о величине nст. С учетом величины параметра нагрузки и величины n в блоке 3 формируется выходной сигнал I4, являющийся командой на управление расходом топлива в камеру сгорания.Block 3 is a functional device with two inputs and one output. The inputs of block 3 receive signals about the value of one of the load parameters, for example, P gene , and about the value of n st . Taking into account the magnitude of the load parameter and the value of n ct , an output signal I 4 is generated in block 3, which is a command to control the fuel consumption in the combustion chamber.

Блок 4 представляет собой устройство формирования команды на изменение расхода топлива при воздействии различных контуров ограничения параметров, таких как температура газа за турбиной газогенератора, давление воздуха за компрессором, частота вращения ротора газогенератора, частота вращения ротора силовой турбины и т.п. При достижении любым из ограничиваемых параметров соответствующего порогового значения в блоке 4 формируется выходной сигнал I5 на изменение расхода топлива, поступающего в камеру сгорания.Block 4 is a device for generating a command to change fuel consumption under the influence of various parameter limiting circuits, such as the gas temperature behind the gas generator turbine, air pressure behind the compressor, gas generator rotor speed, power turbine rotor speed, etc. When any of the limited parameters reaches the corresponding threshold value in block 4, an output signal I 5 is generated to change the fuel consumption entering the combustion chamber.

Блок 5 - это блок селектирования, осуществляющий отбор наименьшего или наибольшего выходных сигналов I4, I5 с блоков 3 и 4 в зависимости от знака изменения сигнала на задание подачи топлива. Выходной сигнал I6 служит командой на управление клапанами подачи топлива (расходом топлива).Block 5 is a selection block that selects the smallest or largest output signals I 4 , I 5 from blocks 3 and 4, depending on the sign of the signal change to the fuel supply task. The output signal I 6 serves as a command to control the fuel supply valves (fuel consumption).

Блок 6 - компаратор, выполняющий сравнение фактической величины nст с ее пороговым значением n порог ст . При nст<n порог ст на выходе блока 6 формируется сигнал на включение подачи топлива (I7=1), который поступает на 1-й вход блока 12. При nст ≥ n порог формируется сигнал I7=0.Block 6 - a comparator that compares the actual value of n st with its threshold value n threshold st . When n st <n threshold st at the output of block 6, a signal is formed to turn on the fuel supply (I 7 = 1), which is fed to the 1st input of block 12. When n st ≥ n threshold ct the signal is formed I 7 = 0.

Блок 7 - блок вычисления величины приращения частоты вращения ротора Δn после сброса нагрузки, выходной сигнал I8 с которого поступает на вход блока 10. Блок 7 формирует сигнал I8=1 при отрицательной величине приращения частоты вращения Δnст<0 в последовательных циклах обработки сигнала о величине nст.Block 7 - block for calculating the magnitude of the increment of the rotor speed Δn ct after load shedding, the output signal I 8 from which is fed to the input of block 10. Block 7 generates a signal I 8 = 1 with a negative value of the increment of the rotational speed Δn st <0 in successive processing cycles signal about the value of n Art .

Δnст=nстi-nстi - 1 - это разность между величинами последующей и предыдущей за сбросом частотами вращения силовой турбины в циклах обработки сигнала nст.Δn st = n sti -n sti - 1 - this is the difference between the values of the subsequent and previous after the reset by the rotation frequencies of the power turbine in the signal processing cycles n st .

Если Δnст ≥ 0, то I8=0.If Δn Art ≥ 0, then I 8 = 0.

Блок 8 представляет собой дифференциатор, в котором осуществляется вычисление первой производной nст по времени

Figure 00000008
, сигнал I9 с которого поступает на вход блока 9.Block 8 is a differentiator in which the first time derivative n st is calculated
Figure 00000008
, the signal I 9 from which is fed to the input of block 9.

Блок 9 - компаратор, выполняющий сравнение фактической величины

Figure 00000009
с ее пороговым значением
Figure 00000010
. При
Figure 00000011
формируется сигнал I10=1, поступающий на вход блока 10. При
Figure 00000012
формируется сигнал I9=0.Block 9 - a comparator that compares the actual value
Figure 00000009
with its threshold value
Figure 00000010
. At
Figure 00000011
a signal is formed I 10 = 1, which is input to the input of block 10. When
Figure 00000012
the signal is formed I 9 = 0.

Блок 10 представляет собой логическое устройство типа “И” с двумя входами и одним выходом. При поступлении на оба входа сигналов I8=1 и I10=1 на выходе блока 10 формируется сигнал I11=1 на включение подачи топлива.Block 10 is a logical device of the type “I” with two inputs and one output. Upon receipt of the signals I 8 = 1 and I 10 = 1 at both inputs, the signal I 11 = 1 is formed at the output of block 10 to turn on the fuel supply.

Блок 11 - компаратор, выполняющий сравнение фактической величины nгг с ее пороговым значением n порог гг . При nгг>n порог гг на выходе блока 11 формируется сигнал на включение подачи топлива I12=1, поступающий на вход блока 12.Block 11 - a comparator that compares the actual value of n yy with its threshold value n threshold gg . When n gg > n threshold gg at the output of block 11, a signal is formed to turn on the fuel supply I 12 = 1, fed to the input of block 12.

Блок 12 - логический блок типа “И” с тремя входами и одним выходом. При поступлении на входы блока 12 сигналов I7=1, I11=1 и I12=1 на выходе блока 12 формируется сигнал I13=1 на включение подачи топлива.Block 12 is a logical block of the type “I” with three inputs and one output. When the signals I 7 = 1, I 11 = 1 and I 12 = 1 are received at the inputs of block 12, a signal I 13 = 1 is formed at the output of block 12 to turn on the fuel supply.

Блок 13 - блок включения-отключения отсечного клапана. При поступлении сигнала I3=1 на 1-й вход блока 13 включается (закрывается) отсечной клапан, отключающий подачу топлива в камеру сгорания. При поступлении сигнала I13=1 на 2-й вход блока 13 отключается (открывается) отсечной клапан и возобновляется подача топлива в камеру сгорания.Block 13 - block on-off shut-off valve. When a signal I 3 = 1 arrives at the 1st input of block 13, the shut-off valve is turned on (closed), which turns off the fuel supply to the combustion chamber. When a signal I 13 = 1 arrives at the 2nd input of block 13, the shut-off valve is turned off (opened) and the fuel supply to the combustion chamber is resumed.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.

В блоке 1 постоянно осуществляется регистрация фактической величины термодинамического параметра газогенератора в процессе работы силовой турбины турбомашинного агрегата. Таким параметром может служить частота вращения ротора газогенератора nгг, либо приведенная к температуре на входе частота вращения ротора газогенератора nгг пр, либо полное давление воздуха за компрессором Рк*.In block 1, the actual value of the thermodynamic parameter of the gas generator is constantly recorded during operation of the power turbine of the turbomachine unit. Such a parameter can serve as the rotational speed of the rotor of the gas generator n g , or the frequency of rotation of the rotor of the gas generator n g pr , reduced to the inlet temperature, or the total air pressure behind the compressor R k *.

Величина одного из вышеперечисленных параметров в блоке 1 сравнивается с соответствующим пороговым значением. При превышении фактической величины параметра его порогового значения на выходе блока 1 формируется сигнал I1=1, поступающий на вход блока 2. В случае внезапного полного или частичного сброса нагрузки на второй вход блока 2 поступает сигнал I2=1.The value of one of the above parameters in block 1 is compared with the corresponding threshold value. If the actual value of the parameter of its threshold value is exceeded, at the output of block 1, a signal I 1 = 1 is generated, which is fed to the input of block 2. In the event of a sudden full or partial load shedding, the signal I 2 = 1 is received at the second input of block 2.

При поступлении информации о нахождении генератора в зоне “высоких” режимов работы и поступлении информации о внезапном сбросе нагрузки, т.е. поступлении сигналов l1=1 и I2=1 на входы блока 2, формируется команда на включение зажигания на заданный промежуток времени и одновременно подается сигнал на отключение подачи топлива, поступающий на вход блока 13, тем самым предотвращая раскрутку силовой турбины при внезапном полном или частичном сбросе нагрузки за счет резкого уменьшения подвода энергии от газогенератора к силовой турбине.Upon receipt of information about the location of the generator in the zone of “high” operating modes and the receipt of information about a sudden load shedding, i.e. the signals l 1 = 1 and I 2 = 1 arrive at the inputs of block 2, a command is formed to turn on the ignition for a given period of time, and at the same time a signal is sent to turn off the fuel supply to the input of block 13, thereby preventing the power turbine from spinning when it suddenly or partial load shedding due to a sharp decrease in energy supply from the gas generator to the power turbine.

Одновременно осуществляют замер параметра нагрузки, которым может служить либо мощность электрического генератора Рген, приводимого в действие силовой турбиной турбомашинного агрегата, либо частота вращения ротора газогенератора nгг, либо приведенная к температуре на входе частота вращения ротора газогенератора nгг пр.At the same time, the load parameter is measured, which can be either the power of the electric generator P gene driven by the power turbine of the turbomachine unit, or the rotor speed of the gas generator rotor n g , or the speed of rotation of the rotor of the gas generator n g pr , reduced to the inlet temperature.

Сигнал о величине одного из перечисленных параметров, например, Рген, поступает на 1-й вход блока 3, на второй вход которого поступает сигнал о величине частоты вращения ротора силовой турбины n. В блоке 3 на основании величины параметра нагрузки и величины n вырабатывается выходной сигнал 14, являющийся командой на управление расходом топлива в камеру сгорания. Сигнал I4 поступает на вход блока 5. На второй вход блока 5 подается сигнал I5 с блока 4, в котором формируется команда на изменение расхода топлива при воздействии различных контуров ограничения параметров (например, температуры газа за турбиной газогенератора, частоты вращения ротора газогенератора, частоты вращения ротора силовой турбины).A signal about the value of one of the listed parameters, for example, P gene , is fed to the 1st input of block 3, the second input of which receives a signal about the magnitude of the rotor speed of the power turbine n ct . In block 3, based on the value of the load parameter and the value of n ct , an output signal 14 is generated, which is a command to control the fuel consumption in the combustion chamber. The signal I 4 is fed to the input of block 5. The signal I 5 from block 4 is fed to the second input of block 5, in which a command is generated to change the fuel consumption when various parameter limiting circuits act (for example, gas temperature behind the gas generator turbine, gas generator rotor speed, rotor speed of a power turbine).

В блоке 5 производится отбор одного из входных сигналов I4 и I5 (наименьшего или наибольшего в зависимости от знака изменения сигнала I5). Выбранный сигнал в виде выходного сигнала I6 служит командой на управление расходом топлива, подаваемого в камеру сгорания, обеспечивая поддержание требуемой величины n при плавных изменениях нагрузки на валу силовой турбины.In block 5, one of the input signals I 4 and I 5 is selected (the smallest or largest, depending on the sign of the change in signal I 5 ). The selected signal in the form of an output signal I 6 serves as a command to control the flow of fuel supplied to the combustion chamber, ensuring the maintenance of the required value of n ct with smooth changes in the load on the shaft of the power turbine.

В блоках 6-9 анализируются изменения величин nст и ее первой производной по времени

Figure 00000013
. При nст<n порог ст на выходе блока 6 формируется сигнал I7=1. Если
Figure 00000014
, то на выходе блока 9 формируется сигнал I10=1.In blocks 6-9, changes in the values of n st and its first time derivative are analyzed
Figure 00000013
. When n st <n threshold st at the output of block 6, a signal I 7 = 1 is formed. If
Figure 00000014
, then at the output of block 9, a signal I 10 = 1 is formed.

Если Δnст<0, то I8=1. Логический блок 10 анализирует входящие сигналы I8 и I10. Если I8=1 и I10=1, то формируется выходной сигнал I11=1. При n гг>nгг порог на выходе блока 11 формируется сигнал I12=1.If Δn article <0, then I 8 = 1. The logic unit 10 analyzes the incoming signals I 8 and I 10 . If I 8 = 1 and I 10 = 1, then the output signal I 11 = 1 is formed. When n gg > n gg threshold at the output of block 11, the signal I 12 = 1 is formed.

При отключении подачи топлива при резком сбросе нагрузки (I2=1) в зоне “высоких” режимов работы (I1=1) по результатам анализа изменения величин nст и n порог в случае поступления трех сигналов I7=1, I11=1 и I12=1 на входы блока 12 формируется команда I13=1 на блок 13 на включение (возобновление) подачи топлива в камеру сгорания.When the fuel supply is turned off during a sharp load shedding (I 2 = 1) in the zone of “high” operating modes (I 1 = 1) according to the analysis of changes in the values of n st and n threshold ct in case of three signals I 7 = 1, I 11 = 1 and I 12 = 1 to the inputs of block 12, a command I 13 = 1 is generated to block 13 to turn on (resume) the fuel supply to the combustion chamber.

Источники информацииSources of information

1. Основы технологии создания газотурбинных двигателей для магистральных самолетов, М., “Авиатехинформ”, 1999 г., стр.56.1. Fundamentals of the technology of creating gas turbine engines for long-haul aircraft, M., “Aviatekhinform”, 1999, p. 56.

2. Патент США № 5609465, F 01 D 17/06, 1997 г.2. US Patent No. 5609465, F 01 D 17/06, 1997

3. Патент РФ № 2168044, F 02 С 9/28, 1997 г.3. RF patent No. 2168044, F 02 C 9/28, 1997

Claims (4)

1. Способ предотвращения отклонения параметров силовой турбины турбомашинного агрегата при внезапном полном или частичном сбросе нагрузки, включающий подачу сигналов о величинах частоты вращения ротора силовой турбины (n), частоты вращения ротора газогенератора (nгг) и одного из параметров нагрузки, а также формирование сигнала на управление расходом топлива в камере сгорания, отличающийся тем, что дополнительно определяют величину термодинамического параметра газогенератора, сравнивают ее с соответствующим пороговым значением, а при одновременном поступлении сигнала о превышении величины параметра над его пороговым значением и сигнала о внезапном полном или частичном сбросе нагрузки, подают команды на отключение подачи топлива в камеру сгорания и на включение зажигания на заданный промежуток времени, а также дополнительно сравнивают величину nгг с соответствующим пороговым значением n порог гг и величину n с соответствующим пороговым значением n порог ст , определяют первую производную частоты вращения ротора силовой турбины по времени
Figure 00000015
ст, сравнивают ее величину с соответствующим пороговым значением
Figure 00000016
порог ст , а также определяют величину приращения частоты вращения ротора Δnст после сброса нагрузки, и далее, в случае, если n <n порог ст ; | nст | <
Figure 00000017
порог ст , Δnст<0 и nгг>n порог гг , подают сигнал на включение подачи топлива в камеру сгорания.
1. A method of preventing deviation of the parameters of the power turbine of the turbomachine unit during a sudden full or partial load shedding, including the supply of signals about the values of the rotor speed of the power turbine (n ct ), the rotor speed of the gas generator (n g ) and one of the load parameters, as well as the formation of signal for controlling fuel consumption in the combustion chamber, characterized in that it further determines the value of the thermodynamic parameter of the gas generator, compare it with the corresponding threshold value, and while a signal is received on exceeding the parameter above its threshold value and the signal of the sudden full or partial reset load command the fuel off the combustion chamber and switching on the ignition for a predetermined period of time, and further comparing the value n gg with the corresponding threshold value n threshold gg and the value of n ct with the corresponding threshold value n threshold st , determine the first derivative of the rotational speed of the rotor of the power turbine in time
Figure 00000015
st , compare its value with the corresponding threshold value
Figure 00000016
threshold st , and also determine the magnitude of the increment of the rotor speed Δn st after load shedding, and then, if n ct <n threshold st ; | n st | <
Figure 00000017
threshold st , Δn st <0 and n gg > n threshold gg give a signal to turn on the fuel supply to the combustion chamber.
2. Способ предотвращения отклонения параметров силовой турбины турбомашинного агрегата по п.1, отличающийся тем, что термодинамическим параметром газогенератора и/или параметром нагрузки служат частота вращения ротора газогенератора nгг либо приведенная к температуре на входе частота вращения ротора газогенератора n гг пр.2. The method of preventing deviation of the parameters of the power turbine of the turbomachine according to claim 1, characterized in that the thermodynamic parameter of the gas generator and / or the load parameter are the rotor speed of the gas generator rotor n g or the inlet temperature of the rotor of the gas generator reduced to n inlet temperature , etc. 3. Способ предотвращения отклонения параметров силовой турбины турбомашинного агрегата по п.1, отличающийся тем, что термодинамическим параметром газогенератора служит полное давление воздуха за компрессором рк*.3. The method of preventing deviation of the parameters of the power turbine of the turbomachine according to claim 1, characterized in that the thermodynamic parameter of the gas generator is the total air pressure behind the compressor p to *. 4. Способ предотвращения отклонения параметров силовой турбины турбомашинного агрегата по п.1, отличающийся тем, что параметром нагрузки служит мощность электрического генератора Рген, приводимого в действие силовой турбиной турбомашинного агрегата.4. The method of preventing deviation of the parameters of the power turbine of the turbomachine unit according to claim 1, characterized in that the load parameter is the power of the electric generator P gene driven by the power turbine of the turbomachine unit.
RU2002109411/06A 2002-04-10 2002-04-10 Method of preventing deviation of parameters of power turbine of turbomachine set at abrupt complete or partial shedding of load RU2225945C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002109411/06A RU2225945C2 (en) 2002-04-10 2002-04-10 Method of preventing deviation of parameters of power turbine of turbomachine set at abrupt complete or partial shedding of load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002109411/06A RU2225945C2 (en) 2002-04-10 2002-04-10 Method of preventing deviation of parameters of power turbine of turbomachine set at abrupt complete or partial shedding of load

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002109411A RU2002109411A (en) 2003-11-27
RU2225945C2 true RU2225945C2 (en) 2004-03-20

Family

ID=32390321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002109411/06A RU2225945C2 (en) 2002-04-10 2002-04-10 Method of preventing deviation of parameters of power turbine of turbomachine set at abrupt complete or partial shedding of load

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2225945C2 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2305788C2 (en) * 2005-10-24 2007-09-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method of emergency protection of gas-turbine engine at failures and troubles
RU2316665C1 (en) * 2006-04-27 2008-02-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method to protect gas-turbine plant from overspeeding of power turbine
RU2334888C2 (en) * 2006-10-05 2008-09-27 Открытое акционерное общество "СТАР" Gas turbine engine control method
RU2376487C2 (en) * 2008-01-09 2009-12-20 Государственное предприятие "Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" имени академика А.Г. Ивченко" Method of gas turbine engine protection
RU2418182C2 (en) * 2008-08-04 2011-05-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Method of control over gas turbine engine
RU2418965C2 (en) * 2006-10-25 2011-05-20 Снекма Method and device for rotor rotation deceleration in case of gte turbine shaft destruction
RU2422657C1 (en) * 2009-12-23 2011-06-27 Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма ЗАО НПФ "ГАЗ-система-сервис" Gas turbine electric power station control method
RU2427722C1 (en) * 2009-12-22 2011-08-27 Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма ЗАО НПФ "ГАЗ-система-сервис" Gas turbine plant control method
RU2431051C1 (en) * 2010-01-11 2011-10-10 Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма ЗАО НПФ "ГАЗ-система-сервис" Gas turbine plant control method
RU2431753C1 (en) * 2010-03-15 2011-10-20 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" Gas turbine plant control method
RU2435970C1 (en) * 2010-03-31 2011-12-10 Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма ЗАО НПФ "ГАЗ-система-сервис" Gas turbine plant control method
RU2509905C2 (en) * 2009-02-16 2014-03-20 Снекма Gas turbine control method and system, and gas tubrine containing such system
RU2670476C1 (en) * 2013-11-19 2018-10-23 Турбомека Turbine engine and method for control thereof
RU2789805C1 (en) * 2022-05-31 2023-02-10 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method for resuming fuel supply while preventing deviation of the parameters of the power turbine of a turbomachine unit in case of a sudden full or partial load release

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594852A (en) * 1984-10-30 1986-06-17 General Electric Company Aircraft engine control
US5142860A (en) * 1990-06-18 1992-09-01 United Technologies Corporation Constant thrust retention turbine temperature limit system
US5609465A (en) * 1995-09-25 1997-03-11 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for overspeed prevention using open-loop response
RU2168044C2 (en) * 1994-08-08 2001-05-27 Компрессор Контролз Корпорейшн Method of and device for preventing deviation of gas turbine parameters (versions)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4594852A (en) * 1984-10-30 1986-06-17 General Electric Company Aircraft engine control
US5142860A (en) * 1990-06-18 1992-09-01 United Technologies Corporation Constant thrust retention turbine temperature limit system
RU2168044C2 (en) * 1994-08-08 2001-05-27 Компрессор Контролз Корпорейшн Method of and device for preventing deviation of gas turbine parameters (versions)
US5609465A (en) * 1995-09-25 1997-03-11 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for overspeed prevention using open-loop response

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Основы технологии создания газотурбинных двигателей для магистральных самолетов. - М.: Авиатехинформ, 1999, с.56. *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2305788C2 (en) * 2005-10-24 2007-09-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method of emergency protection of gas-turbine engine at failures and troubles
RU2316665C1 (en) * 2006-04-27 2008-02-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method to protect gas-turbine plant from overspeeding of power turbine
RU2334888C2 (en) * 2006-10-05 2008-09-27 Открытое акционерное общество "СТАР" Gas turbine engine control method
RU2418965C2 (en) * 2006-10-25 2011-05-20 Снекма Method and device for rotor rotation deceleration in case of gte turbine shaft destruction
RU2376487C2 (en) * 2008-01-09 2009-12-20 Государственное предприятие "Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" имени академика А.Г. Ивченко" Method of gas turbine engine protection
RU2418182C2 (en) * 2008-08-04 2011-05-10 Открытое акционерное общество "СТАР" Method of control over gas turbine engine
RU2509905C2 (en) * 2009-02-16 2014-03-20 Снекма Gas turbine control method and system, and gas tubrine containing such system
RU2427722C1 (en) * 2009-12-22 2011-08-27 Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма ЗАО НПФ "ГАЗ-система-сервис" Gas turbine plant control method
RU2422657C1 (en) * 2009-12-23 2011-06-27 Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма ЗАО НПФ "ГАЗ-система-сервис" Gas turbine electric power station control method
RU2431051C1 (en) * 2010-01-11 2011-10-10 Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма ЗАО НПФ "ГАЗ-система-сервис" Gas turbine plant control method
RU2431753C1 (en) * 2010-03-15 2011-10-20 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Газ-Система-Сервис" Gas turbine plant control method
RU2435970C1 (en) * 2010-03-31 2011-12-10 Закрытое акционерное общество научно-производственная фирма ЗАО НПФ "ГАЗ-система-сервис" Gas turbine plant control method
RU2670476C1 (en) * 2013-11-19 2018-10-23 Турбомека Turbine engine and method for control thereof
RU2789805C1 (en) * 2022-05-31 2023-02-10 Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" Method for resuming fuel supply while preventing deviation of the parameters of the power turbine of a turbomachine unit in case of a sudden full or partial load release

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2168044C2 (en) Method of and device for preventing deviation of gas turbine parameters (versions)
RU2225945C2 (en) Method of preventing deviation of parameters of power turbine of turbomachine set at abrupt complete or partial shedding of load
US5252860A (en) Gas turbine control system having maximum instantaneous load-pickup limiter
US9388753B2 (en) Generator control having power grid communications
AU627940B2 (en) Gas turbine control system having optimized ignition air flow control
AU630514B2 (en) Gas turbine control system having optimized ignition air flow control
US9599999B2 (en) Method for early detection and anticipatory control of consumer-end load shedding in an electrical grid, and apparatus for carrying out the method
RU2372494C2 (en) Gas turbine air flow control method, and system for implementing this method
JP2007315398A (en) Method for gas turbine operation during under-frequency operation through use of air extraction
EP1788223A2 (en) Turbine engine arrangements and control
JP2013048541A (en) Systems and devices for controlling power generation
RU95113888A (en) METHOD FOR PREVENTING DECLINING PARAMETERS IN GAS TURBINES, METHOD FOR MANAGING A TURBO MACHINE UNIT AND DEVICES FOR THEIR IMPLEMENTATION
CA2468242A1 (en) Control method of gas turbine engine and control system of the same
US20080056910A1 (en) Anti-bogdown control system for turbine/compressor systems
JP7158875B2 (en) System and method for predicting compressor anomalies
GB2374904A (en) Controlling temperature in gas turbine apparatus during startup or shutdown
RU2255247C1 (en) Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine
JPH0696994B2 (en) Method and apparatus for detecting load interruption in combustion turbine
JP3677536B2 (en) Gas turbine power generation control device
EP3199784B1 (en) Fuel flow control
RU2316665C1 (en) Method to protect gas-turbine plant from overspeeding of power turbine
JP2002309964A (en) Method and control unit for operation of gas turbine engine
EP0670425B1 (en) Method of surge detection
RU2789805C1 (en) Method for resuming fuel supply while preventing deviation of the parameters of the power turbine of a turbomachine unit in case of a sudden full or partial load release
EP0432570A2 (en) Gas turbine control system having maximum instantaneous load pickup limiter

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20051206

PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20090115

QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20051206

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20110331

PD4A Correction of name of patent owner