RU2472974C2 - Method of gas turbine engine protection - Google Patents
Method of gas turbine engine protection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472974C2 RU2472974C2 RU2011100598A RU2011100598A RU2472974C2 RU 2472974 C2 RU2472974 C2 RU 2472974C2 RU 2011100598 A RU2011100598 A RU 2011100598A RU 2011100598 A RU2011100598 A RU 2011100598A RU 2472974 C2 RU2472974 C2 RU 2472974C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas turbine
- engine
- turbine engine
- relative
- change
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 61
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- WPPDXAHGCGPUPK-UHFFFAOYSA-N red 2 Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C1=CC=CC=C11)=C(C=2C=3C4=CC=C5C6=CC=C7C8=C(C=9C=CC=CC=9)C9=CC=CC=C9C(C=9C=CC=CC=9)=C8C8=CC=C(C6=C87)C(C=35)=CC=2)C4=C1C1=CC=CC=C1 WPPDXAHGCGPUPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- VVNRQZDDMYBBJY-UHFFFAOYSA-M sodium 1-[(1-sulfonaphthalen-2-yl)diazenyl]naphthalen-2-olate Chemical compound [Na+].C1=CC=CC2=C(S([O-])(=O)=O)C(N=NC3=C4C=CC=CC4=CC=C3O)=CC=C21 VVNRQZDDMYBBJY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing and can be used in electronic hydromechanical systems (ACS) for automatic control of gas turbine engines (GTE).
Известен способ защиты ГТД от перегрева газогенератора, реализованный в гидромеханической САУ с электронным ограничителем температуры газов за турбиной, заключающийся в том, что измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с предельно допустимым, если измеренная температура газов превысила предельное значение на наперед заданную величину, выключают двигатель. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.180-182.A known method of protecting a gas turbine engine against overheating of a gas generator is implemented in a hydromechanical self-propelled guns with an electronic gas temperature limiter behind the turbine, which measures the temperature of the gases behind the turbine, compares its value with the maximum permissible value if the measured gas temperature exceeds the limit value by a predetermined value, turn off the engine. Keba I.V. “Flight operation of helicopter GTE”, Moscow, “Transport”, 1976, p.180-182.
Недостатком известного способа является его низкая эффективность и невозможность использования на одномоторных летательных аппаратах (ЛА).The disadvantage of this method is its low efficiency and the inability to use on single-engine aircraft (LA).
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ защиты ГТД, заключающийся в том, что измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с заданным, если измеренная температура газов превысила заданное значение, уменьшают расход топлива в камеру сгорания (КС) ГТД до тех пор, пока измеренная температура газов не станет меньше заданного значения, на режиме запуска ГТД через равные промежутки времени, заданные заранее, вычисляют величины изменения температуры газов и частоты вращения ротора двигателя за заданный промежуток времени, величины изменения фильтруют с помощью апериодического звена первого порядка с постоянной времени в двадцать пять раз больше, чем заданный промежуток времени, вычисляют отношение отфильтрованной величины изменения температуры газов к отфильтрованной величине изменения частоты вращения ротора двигателя, если отношение превышает наперед заданную величину в течение наперед заданного времени, формируют сигнал «Опасный режим работы двигателя» и прекращают подачу топлива в КС ГТД на время 0,3…0,5 секунд, патент РФ №2329388 от 20 июля 2008 г.Closest to this invention by technical essence is a method of protecting a gas turbine engine, which consists in measuring the temperature of the gases behind the turbine, comparing its value with the set value, if the measured gas temperature has exceeded the set value, and reducing the fuel consumption in the gas turbine combustion chamber (КС) to those while the measured gas temperature does not become less than the set value, in the start-up mode of the gas turbine engine at equal intervals of time, set in advance, the magnitude of the change in gas temperature and rotor speed of the rotor is calculated For a given period of time, the magnitude of the change is filtered using a first-order aperiodic link with a time constant twenty-five times greater than the specified period of time, the ratio of the filtered magnitude of the change in gas temperature to the filtered magnitude of the change in the frequency of rotation of the engine rotor is calculated if the ratio exceeds the predetermined value for a predetermined time, generate a signal "Dangerous engine operation" and stop the flow of fuel to the gas turbine engine for a time of 0.3 ... 0.5 seconds, atent RF №2329388 from July 20, 2008
Недостаток известного способа является то, что он не обеспечивает защиту двигателя от глубокой потери газодинамической устойчивости - помпажа, позволяя ликвидировать только срывные явления в компрессоре. Это снижает надежность работы двигателя и безопасность самолета.The disadvantage of this method is that it does not protect the engine from a deep loss of gas-dynamic stability - surge, allowing you to eliminate only stall phenomena in the compressor. This reduces engine reliability and aircraft safety.
Целью изобретения является повышение качества работы САУ и, как следствие, повышение надежности работы двигателя и безопасности самолета.The aim of the invention is to improve the quality of ACS and, as a result, increase the reliability of the engine and the safety of the aircraft.
Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты ГТД заключающемся в том, что измеряют температуру газов за турбиной, сравнивают ее значение с заданным, если измеренная температура газов превысила заданное значение, уменьшают расход топлива в КС ГТД до тех пор, пока измеренная температура газов не станет меньше заданного значения, на режиме запуска ГТД через равные промежутки времени, заданные заранее, вычисляют величины изменения температуры газов и частоты вращения ротора двигателя за заданный промежуток времени, величины изменения фильтруют с помощью апериодического звена первого порядка с постоянной времени в двадцать пять раз больше, чем заданный промежуток времени, вычисляют отношение отфильтрованной величины изменения температуры газов к отфильтрованной величине изменения частоты вращения ротора двигателя, если отношение превышает наперед заданную величину в течение наперед заданного времени, формируют сигнал «Опасный режим работы двигателя» и прекращают подачу топлива в КС ГТД на время 0,3…0,5 секунд, дополнительно на всех режимах работы ГТД от минимального до максимального измеряют давление воздуха за компрессором, вычисляют относительное изменение и относительную скорость изменения давления воздуха за компрессором, сравнивают относительное изменение давления с первой наперед заданной величиной, определяемой для каждого типа ГТД экспериментально, а относительную скорость - со второй наперед заданной величиной, определяемой для каждого типа ГТД экспериментально, если относительное изменение давления больше первой наперед заданной величины, а относительная скорость - больше второй наперед заданной величины, формируют сигнал «Помпаж», прекращают подачу топлива в КС ГТД на наперед заданное время, определяемое для каждого ГТД экспериментально в процессе приемо-сдаточных испытаний, открывают клапаны перепуска воздуха из-за промежуточных ступеней компрессора ГТД и из-за компрессора ГТД и включают агрегат зажигания на наперед заданное время, если после этого относительное изменение давления стало меньше первой наперед заданной величины, а относительная скорость - меньше второй наперед заданной величины, снимают сигнал «Помпаж» и осуществляют управление ГТД в соответствии со штатными программами управления.This goal is achieved by the fact that in the method of protecting a gas turbine engine consisting in measuring the temperature of the gases behind the turbine, comparing its value with the set value, if the measured gas temperature has exceeded the set value, reducing fuel consumption in the gas turbine engine until the measured gas temperature will become less than the set value, in the start-up mode of the gas turbine engine at equal intervals of time specified in advance, the magnitude of the change in gas temperature and the rotational speed of the engine rotor for a given period of time is calculated, The filters are filtered using a first-order aperiodic link with a time constant twenty-five times greater than a predetermined period of time, the ratio of the filtered value of the change in gas temperature to the filtered value of the change in the frequency of rotation of the engine rotor is calculated if the ratio exceeds a predetermined value for a predetermined time, generate a signal "Dangerous engine operation" and stop the flow of fuel to the engine of the gas turbine engine for a time of 0.3 ... 0.5 seconds, in addition to all modes of operation of the gas turbine engine from a minimum To the maximum, measure the air pressure behind the compressor, calculate the relative change and the relative rate of change of air pressure behind the compressor, compare the relative pressure change with the first predetermined value determined experimentally for each type of gas turbine engine, and the relative speed with the second predetermined value determined for of each type of gas turbine engine experimentally, if the relative change in pressure is greater than the first predetermined value, and the relative speed is more than watts swarm in advance of a predetermined value, generate the “Pompage” signal, cut off the fuel supply to the gas turbine engine for a predetermined time, determined experimentally for each gas turbine engine during acceptance tests, open the air bypass valves due to the intermediate stages of the gas turbine compressor and because of the compressor GTE and turn on the ignition unit for a predetermined time, if after that the relative pressure change is less than the first ahead of the set value, and the relative speed is less than the second ahead of the set value, take off Igna "surging" and is carried CCD control according to the regular control programs.
На фигуре представлена схема устройства, реализующего заявляемый способ.The figure shows a diagram of a device that implements the inventive method.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД 1), электронный регулятор 2 (РЭД 2), агрегат 3 дозирования топлива (ДТ 3), клапан 4 прекращения подачи топлива (КО 4), причем ДТ 3 подключен к БД 1, а КО 4 - к ЭР 2, сигнальное табло 5 экипажа самолета, подключенное к ЭР 2.The device contains a series-connected sensor block 1 (DB 1), an electronic regulator 2 (RED 2), a fuel metering unit 3 (DT 3), a fuel shut-off valve 4 (KO 4), and
РЭД 2 представляет собой бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ), содержащую постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором содержится программное обеспечение (ПО), реализующее алгоритмы управления двигателем. Дополнительно БЦВМ оснащена устройствами ввода/вывода (УВВ) физических сигналов (из БД 1 и ДТ 3), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), необходимое для обработки процессором БЦВМ поступающей из УВВ информации, репрограммируемое запоминающее устройство (РПЗУ), необходимое для хранения информации, относящейся к индивидуальным характеристикам двигателя (эксплуатационные регулировки, наработки, остаток ресурса). БЦВМ, ПЗУ, ПО, УВВ, ОЗУ, процессор, РПЗУ на фигуре не показаны.RED 2 is an on-board digital computer (BCM), which contains read-only memory (ROM), which contains software (software) that implements engine control algorithms. Additionally, the digital computer is equipped with input / output devices (I / O) of physical signals (from
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В РЭД 2 с помощью БД 1 измеряют температуру газов за турбиной и сравнивают ее значение с заданным, хранящимся в ПЗУ (для двигателя ПС-90А2 производства ОАО «Авиадвигатель», г.Пермь, заданная температура газов за турбиной низкого давления равна 855 К). Если измеренная температура газов превысила заданное значение, по команде РЭД 2 с помощью ДТ 3 уменьшают расход топлива в КС до тех пор, пока измеренная температура газов не станет меньше заданного значения.In RED 2, using
Дополнительно на режиме запуска двигателя в РЭД 2:Additionally, at engine start mode in RED 2:
- через равные промежутки времени, заданные заранее (например, для электронных регуляторов РЭД-90 разработки и производства ОАО «СТАР», г.Пермь, входящих в САУ двигателей ПС-90А разработки ОАО «Авиадвигатель», г.Пермь, этот промежуток составляет 0,02 секунды) вычисляет величины изменения температуры газов и частоты вращения ротора двигателя за заданный промежуток времени;- at regular intervals specified in advance (for example, for electronic regulators RED-90 developed and manufactured by STAR OJSC, Perm, included in the ACS of PS-90A engines developed by OJSC Aviadvigatel, Perm, this interval is 0 , 02 seconds) calculates the magnitude of the change in gas temperature and engine rotor speed for a given period of time;
- величины изменения фильтрует с помощью апериодического звена первого порядка с постоянной времени в десять раз больше, чем заданный промежуток времени (для двигателей ПС-90А эта постоянная составляет 0,5 секунды);- the magnitude of the change is filtered using a first-order aperiodic link with a time constant ten times larger than a given period of time (for PS-90A engines this constant is 0.5 seconds);
- вычисляет отношение отфильтрованной величины изменения температуры газов к отфильтрованной величине изменения частоты вращения ротора двигателя;- calculates the ratio of the filtered magnitude of the change in gas temperature to the filtered magnitude of the change in rotational speed of the engine rotor;
- сравнивает отношение с наперед заданной величиной (для двигателей ПС-90А эта величина составляет 0,48 К х секунду);- compares the ratio with a predetermined value (for PS-90A engines this value is 0.48 K x second);
- если отношение превышает наперед заданную величину в течение наперед заданного времени (для двигателей ПС-90А это время составляет 0,5 секунды), формирует сигнал на табло 5 «Опасный режим работы двигателя» и на время 0,3…0,5 секунды прекращают подачу топлива в КС двигателя, включив КО 4. Обычно этого хватает, чтобы опасный для газогенератора рост температуры газов, вызванный срывными явлениями в компрессоре, прекратился, и двигатель начал работать нормально.- if the ratio exceeds the predetermined value in advance for the predetermined time (for PS-90A engines this time is 0.5 seconds), it generates a signal on the
Дополнительно на всех режимах работы ГТД от минимального до максимального с помощью БД 1 в РЭД 2 измеряют давление воздуха за компрессором, вычисляют относительное изменение и относительную скорость изменения давления воздуха за компрессором, сравнивают относительное изменение давления с первой наперед заданной величиной, определяемой для каждого типа ГТД экспериментально, а относительную скорость - со второй наперед заданной величиной, определяемой для каждого типа ГТД экспериментально, если относительное изменение давления больше первой наперед заданной величины, а относительная скорость - больше второй наперед заданной величины, формируют сигнал «Помпаж», выдаваемый на табло 5.Additionally, at all modes of operation of the gas turbine engine from minimum to maximum, air pressure behind the compressor is measured with the help of
Например, для двигателя ПС-90А2 разработки ОАО «Авиадвигатель» электронный регулятор САУ РЭД-90А2М на режимах работы двигателя выше 5000 об/мин, должен формировать сигнал «Помпаж» при одновременном наличии условий:For example, for the PS-90A2 engine developed by Aviadvigatel OJSC, the electronic regulator SAU RED-90A2M at engine operating modes above 5000 rpm should generate a "surge" signal with the following conditions:
1) относительном падении давления за компрессором на величину, большую ,1) the relative pressure drop behind the compressor by an amount greater ,
где - размах пульсационной составляющей давления воздуха (кгс/см2);Where - the range of the pulsation component of the air pressure (kgf / cm 2 );
- максимальное давление за каждый цикл колебания (кгс/см2). - maximum pressure for each oscillation cycle (kgf / cm 2 ).
2) относительной скорости изменения давления2) the relative rate of change of pressure
где Δτ - цикл расчета РЭД-90А2М, равный 0,05 с.where Δτ is the RED-90A2M calculation cycle, equal to 0.05 s.
Одновременно по команде РЭД 2 с помощью КО 4 прекращают подачу топлива в КС ГТД на наперед заданное время, определяемое для каждого ГТД экспериментально в процессе приемо-сдаточных испытаний (для двигателя ПС-90А2 это время составляет 0,3 с), открывают клапаны перепуска воздуха из-за промежуточных ступеней компрессора ГТД (у двигателя ПС-90А2 - заслонки перепуска воздуха из-за подпорных ступеней компрессора ЗПВ ПС) и из-за компрессора ГТД (у ПС-90А2 - КПВ КВД) и включают агрегат зажигания на наперед заданное время (для ПС-90А2 это время составляет 30 с).At the same time, by the command of RED 2, using
Обычно этого хватает, чтобы вывести двигатель из помпажа.Usually this is enough to take the engine out of surge.
Если после этого относительное изменение давления стало меньше первой наперед заданной величины (для ПС-90А2 величина равна 0,4), а относительная скорость - меньше второй наперед заданной величиной (для ПС-90А2 величина равна 7), снимают сигнал «Помпаж», выдававшийся РЭД 2 на табло 5, снимают сигнал РЭД 2 на КО 4 и по командам РЭД 2 с помощью ДТ 3 осуществляют управление ГТД в соответствии со штатными программами управления, хранящимися в ПЗУ РЭД 2.If after that the relative pressure change is less than the first forward set value (for PS-90A2 the value is 0.4), and the relative speed is less than the second ahead set value (for PS-90A2 the value is 7), the “Surge” signal issued RED 2 on the
Т.о. за счет повышения качества работы САУ обеспечивается защита двигателя от помпажа, что повышает надежность работы двигателя и безопасность самолета.T.O. By improving the quality of the ACS, the engine is protected from surging, which increases the reliability of the engine and the safety of the aircraft.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011100598A RU2472974C2 (en) | 2011-01-11 | Method of gas turbine engine protection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011100598A RU2472974C2 (en) | 2011-01-11 | Method of gas turbine engine protection |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011100598A RU2011100598A (en) | 2012-07-20 |
RU2472974C2 true RU2472974C2 (en) | 2013-01-20 |
Family
ID=
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2613758C2 (en) * | 2015-08-14 | 2017-03-21 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Method for protecting bypass turbojet engine against stall during operation |
RU2670469C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-10-23 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for protecting a gas turbine engine from multiple compressor surgings |
RU2747542C1 (en) * | 2020-09-10 | 2021-05-06 | Акционерное общество"ОДК-Авиадвигатель" | Method for protecting a gas turbine engine from pumping |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2613758C2 (en) * | 2015-08-14 | 2017-03-21 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Method for protecting bypass turbojet engine against stall during operation |
RU2670469C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-10-23 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for protecting a gas turbine engine from multiple compressor surgings |
RU2747542C1 (en) * | 2020-09-10 | 2021-05-06 | Акционерное общество"ОДК-Авиадвигатель" | Method for protecting a gas turbine engine from pumping |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2561963C2 (en) | Method of detection of water or hail ingress into gas-turbine engine | |
RU2337250C2 (en) | Method of controlling gas turbine engine in acceleration and throttling dynamic conditions | |
US11187161B2 (en) | Fuel flow control | |
CA2826299C (en) | Compressor surge prevention digital system | |
CA2959659A1 (en) | Controlling a compressor of a gas turbine engine | |
RU2451921C1 (en) | Method of technical control of gas-turbine installation | |
RU2472974C2 (en) | Method of gas turbine engine protection | |
RU2431753C1 (en) | Gas turbine plant control method | |
RU2329388C1 (en) | Method of gas turbine engine protection | |
RU2431051C1 (en) | Gas turbine plant control method | |
RU2255247C1 (en) | Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine | |
RU2482024C2 (en) | Method of helicopter power plant control | |
RU2747542C1 (en) | Method for protecting a gas turbine engine from pumping | |
RU2310100C2 (en) | Method to protect gas-turbine engine from unstable operation of compressor | |
RU2489592C1 (en) | Method of controlling fuel feed to gas turbine engine | |
RU2474713C2 (en) | Method of gas turbine engine protection | |
RU2468257C2 (en) | Gas turbine engine control method | |
RU2435970C1 (en) | Gas turbine plant control method | |
RU2592360C2 (en) | Aircraft turbojet engine control method | |
RU2497001C1 (en) | Method of controlling fuel feed to gas turbine engine | |
RU2798129C1 (en) | Method for protecting gas turbine engine from surge | |
RU2493392C2 (en) | Method of gas turbine engine | |
US12025060B2 (en) | Method and system for operating an engine to prevent high power engine surges | |
RU2432476C2 (en) | Control method of electronic-hydraulic/mechanical control system of gas-turbine engine | |
RU2802908C2 (en) | Method for controlling exhaust gas temperature of gas turbine engine |