RU2468257C2 - Gas turbine engine control method - Google Patents
Gas turbine engine control methodInfo
- Publication number
- RU2468257C2 RU2468257C2 RU2010146103/06A RU2010146103A RU2468257C2 RU 2468257 C2 RU2468257 C2 RU 2468257C2 RU 2010146103/06 A RU2010146103/06 A RU 2010146103/06A RU 2010146103 A RU2010146103 A RU 2010146103A RU 2468257 C2 RU2468257 C2 RU 2468257C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas turbine
- turbine engine
- gte
- compressor
- relative
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 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 12
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000013100 final test Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ГТД).The invention relates to the field of gas turbine engine building and can be used in electronic hydromechanical systems (ACS) for automatic control of gas turbine engines (GTE).
Известен способ управления ГТД, заключающийся в том, что по сигналу от сигнализатора помпажа выключают ГТД, Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.33-35.There is a known method of controlling a gas turbine engine, which consists in the fact that a signal from a surge signaling device disables the gas turbine engine, I. Keba “Flight operation of helicopter gas turbine engines”, Moscow, “Transport”, 1976, p. 33-35.
Недостатком известного способа является его низкая эффективность и невозможность использования на ГТД входящих в состав одномоторных силовых установок (СУ) вертолетов и самолетов.The disadvantage of this method is its low efficiency and the inability to use helicopters and aircraft included in the composition of single-engine power plants.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления ГТД, заключающийся в том, что на работающем двигателе с помощью сигнализатора помпажа определяют начало помпажа компрессора, для ликвидации помпажа включают клапан останова (КО) и прекращают подачу топлива в камеру сгорания (КС) ГТД на наперед заданное время, зависящее от характеристик ГТД, после истечения этого времени выключают КО и возобновляют подачу топлива в КС ГТД, Черкасов Б.А., «Автоматика и регулирование ВРД», М., «Машиностроение», 1988 г., с.111-112.Closest to the present invention, the technical essence is a method of controlling a gas turbine engine, which means that on a running engine, using a surge signaling device, the start of compressor surge is determined, to stop the surge, a stop valve (KO) is turned on and the fuel supply to the combustion chamber (KS) of the gas turbine engine is stopped for a predetermined time, depending on the characteristics of the gas turbine engine, after this time has passed, the fuel supply system is turned off and the fuel supply to the gas turbine engine is resumed, Cherkasov B. A., “Automation and regulation of the WFD”, M., “Mechanical Engineering”, 1988, p. 111- 112.
Недостатком известного способа является следующее. Прекращение подачи топлива в КС обычно обеспечивает вывод компрессора двигателя из помпажа. Но процесс восстановления запасов газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора сильно зависит от индивидуальных характеристик ГТД. Особенно это касается современных ГТД (ПС-90А, ПС-90А1, ПС-90А2), газогенераторы которых «выжаты» в смысле запасов ГДУ для обеспечения экономических эксплуатационных характеристик двигателя.The disadvantage of this method is the following. The cessation of fuel supply to the COP usually provides the output of the engine compressor from surging. But the process of restoring gas dynamic stability (GDU) reserves of a compressor is highly dependent on the individual characteristics of a gas turbine engine. This is especially true of modern gas turbine engines (PS-90A, PS-90A1, PS-90A2), the gas generators of which are "squeezed" in the sense of gas-turbine engine reserves to ensure the economic performance of the engine.
Это приводит к тому, что для современных ГТД предлагаемый способ восстановления расхода топлива (через наперед заданное время - в прежнем объеме) может усугубить состояние двигателя - в случае, если к моменту истечения наперед заданного времени двигатель еще не вышел из помпажа, или вызвать повторный помпаж - если к моменту истечения наперед заданного времени двигатель еще не набрал необходимого запаса ГДУ.This leads to the fact that, for modern gas turbine engines, the proposed method of restoring fuel consumption (after a predetermined time - in the same volume) can aggravate the condition of the engine - if the engine has not yet surged by the time the predetermined time expires, or cause a second surge - if, by the time the predetermined time has elapsed, the engine has not yet gained the required supply of the GDU.
Это снижает надежность работы двигателя и может привести к необходимости его выключения. Это снижает надежность работы ГТД и безопасность летательного аппарата (ЛА).This reduces the reliability of the engine and may lead to the need to turn it off. This reduces the reliability of the gas turbine engine and the safety of the aircraft (LA).
Целью изобретения является повышение качества работы САУ в части защиты ГТД от помпажа и, как следствие, повышение надежности ГТД и безопасности ЛА.The aim of the invention is to improve the quality of work of self-propelled guns in terms of protecting a gas turbine engine from surging and, as a result, improving the reliability of a gas turbine engine and the safety of aircraft.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления ГТД, заключающемся в том, что на работающем двигателе для ликвидации помпажа включают КО и прекращают подачу топлива в КС ГТД на наперед заданное время, зависящее от характеристик ГТД, после истечения этого времени выключают КО и возобновляют подачу топлива в КС ГТД, дополнительно на всех режимах работы ГТД от «малого газа» до максимального измеряют давление воздуха за компрессором ГТД, 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», выдают его на индикатор в кабине пилота и начинают ликвидацию помпажа, причем дополнительно к отсечке топлива открывают клапаны перепуска воздуха из-за промежуточных ступеней компрессора ГТД и из-за компрессора ГТД и включают агрегат зажигания на наперед заданное время, определяемое расчетно-экспериментальным путем, 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, при этом программу ограничения расхода топлива в КС ГТД занижают на наперед заданную величину на наперед заданное время, значения которых определяют расчетно-экспериментальным путем.This goal is achieved by the fact that in the method of control of the gas turbine engine, which consists in the fact that the CT is switched on and the fuel supply to the gas turbine engine is stopped for a predetermined time, depending on the characteristics of the gas turbine engine, to stop the flow of fuel and stop the flow fuel in the gas turbine engine, additionally at all gas-turbine engine operating modes from “small gas” to maximum, the air pressure is measured behind the gas-turbine compressor, the relative change and the relative rate of change of air pressure per with a pressor, the relative pressure change is compared with the first predetermined value determined experimentally for each type of gas turbine engine, and the relative speed is compared with the second predetermined value determined for each gas-turbine engine type experimentally, if the relative pressure change is greater than the first predetermined value, and the relative speed is greater the second in advance of the set value, the signal "Surge" is generated, give it to the indicator in the cockpit and begin to eliminate surging, and in addition to the cutoff in Liva, open the air bypass valves because of the intermediate stages of the gas turbine compressor and because of the gas turbine compressor and turn on the ignition unit for a predetermined time determined by calculation and experimental means, if after that the relative pressure change is less than the first predetermined value, and the relative speed less than the second predetermined value, remove the signal "surge" and carry out the control of the gas turbine engine in accordance with standard control programs, while the program limits the fuel consumption in the compressor station underestimate on predetermined value at a predetermined time in advance, whose values are determined by computational and experimental.
На фигуре представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.The figure shows a diagram of a device that implements the inventive method.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), электронный регулятор 2 (РЭД), дозирующий агрегат 3 (ДГ), клапан 4 останова (КО), причем ДГ 3 подключен к БД 1, а КО 4 - к РЭД 2, командный агрегат 5 (КА), вход которого подключен к РЭД 2, а выход - к агрегату 6 исполнительных клапанов (АИК).The device contains series-connected sensor unit 1 (DB), electronic controller 2 (RED), dosing unit 3 (DG), stop valve 4 (KO), and
РЭД 2 представляет собой бортовой вычислительный комплекс, включающий в себя устройства ввода/вывода и вычислитель, содержащий процессорную часть, постоянную, оперативную и перепрограммируемую области памяти.RED 2 is an on-board computer system, which includes input / output devices and a computer that contains the processor part, a constant, operational and reprogrammable memory area.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Пилот, управляющий ГТД, с помощью рычага управления двигателем (РУД - на чертеже не показан), положение которого измеряют с помощью БД 1, задает режим работы ГТД: запуск, «малый газ», номинальный режим, максимальный режим.The pilot controlling the gas turbine engine using the engine control lever (ORE is not shown in the drawing), the position of which is measured with the help of
Положение РУД передается из БД 1 в РЭД 2. РЭД 2 в соответствии с положением РУД по сигналам датчиков параметров воздушного потока на входе в двигатель и параметров газогенератора, получаемых из БД 1, по известным зависимостям (см., например, книгу Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.117-135) вычисляет потребный расход топлива в КС ГТД и заданное положение элементов механизации компрессора ГТД (клапанов перепуска воздуха из-за промежуточных ступеней - ЗПВ КНД - на фигуре не показаны, клапанов перепуска воздуха из-за компрессора - КПВ КВД - на фигуре не показаны, лопаток входного направляющего аппарата - ВНА - на фигуре не показаны). Расходом топлива в КС управляют по командам РЭД 2 с помощью ДГ 3 и КО 4. При нормальной работе ГТД КО 4 находится в положении «Открыт». Положением механизации компрессора ГТД управляют по командам РЭД 2 с помощью КА 5 и АИК 6. Дополнительно РЭД 2 может выдавать управляющие команды на индикатор «Помпаж» в кабине пилота и агрегат зажигания (A3) - на чертеже не показаны.The position of the throttle throttle is transmitted from
Дополнительно на всех режимах работы ГТД от «малого газа» (для двигателя ПД-14 разработки ОАО «Авиадвигатель», г.Пермь это 5000 об/мин по частоте вращения ротора высокого давления nвд) до максимального (nвд=14000 об/мин) в РЭД 2 с помощью БД 1 измеряют давление воздуха за компрессором ГТД и вычисляют относительное изменение давления воздуха за компрессором 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:Additionally, at all modes of operation of the gas turbine engine from “small gas” (for the PD-14 engine developed by Aviadvigatel OJSC, Perm, this is 5000 rpm in terms of high-speed rotor speed n ind ) to the maximum (n ind = 14000 rpm ) in RED 2 using
гдеWhere
- размах пульсационной составляющей давления воздуха; - the range of the pulsating component of the air pressure;
- максимальное давление за каждый цикл колебаний давления при вознкиновении помпажных явлений в компрессоре ГТД; - the maximum pressure for each cycle of pressure fluctuations during the occurrence of surge phenomena in the gas turbine compressor;
А - первая наперед заданная величина (для ПД-14 эта величина меняется в диапазоне от 0,4 до 0,55 - в заивсимости от конкретного двигателя, значение А уточняется и заносится в энергонезависимую память РЭД 2 в процессе сдаточных испытаний ГТД);A is the first predetermined value (for PD-14, this value varies in the range from 0.4 to 0.55 depending on the particular engine, the value of A is specified and entered into the non-volatile memory of
гдеWhere
- величина изменения давления за время Δτ; - the magnitude of the pressure change over time Δτ;
- величина давления в момент перед началом изменения давления в интервале времени Δτ; - pressure value at the moment before the beginning of the pressure change in the time interval Δτ;
Δτ - интервал времени (для ПД-14 эта величина составляет 0,01 с);Δτ is the time interval (for PD-14 this value is 0.01 s);
Б - вторая наперед заданная величина (для ПД-14 эта величина равна 7).B - the second predetermined value (for PD-14, this value is 7).
Если относительное изменение давления больше первой наперед заданной величины, а относительная скорость - больше второй наперед заданной величиной, на выходе РЭД 2 формируют команды, по которымIf the relative change in pressure is greater than the first predetermined value, and the relative speed is greater than the second predetermined value, at the output of the
- зажигают индикатор «Помпаж» в кабине пилота;- light up the “Surge” indicator in the cockpit;
- включают КО (переводят его в положение «Закрыт») и прекращают подачу топлива в КС ГТД на наперед заданное время (для ПД-14 это время составляет 0,3 с);- turn on the CO (transfer it to the “Closed” position) and stop the fuel supply to the gas turbine engine for a predetermined time (for PD-14 this time is 0.3 s);
- с помощью КА 6 и АИК 7 открывают клапаны перепуска воздуха из-за промежуточных ступеней компрессора ГТД (ЗПВ КНД) и из-за компрессора ГТД (КПВ КВД);- using KA 6 and AIK 7 open the air bypass valves due to the intermediate stages of the gas turbine compressor (ZPV KND) and because of the gas turbine compressor (KPV KVD);
- включают агрегат зажигания AЗ на наперед заданное время (для ПД-14 это время составляет 10 с).- turn on the ignition unit АЗ for a predetermined time (for PD-14 this time is 10 s).
Если после этого относительное изменение давления стало меньше первой наперед заданной величины, а относительная скорость - меньше второй наперед заданной величиной, снимают сигнал «Помпаж» и по командам РЭД 2 с помощью ДГ 3, КА 5, АИК 6 осуществляют управление ГТУ в соответствии со штатными программами управления, причем программу ограничения расхода топлива в КС ГТД занижают на наперед заданную величину на наперед заданное время, значения которых определяют расчетно-экспериментальным путем (для ПД-14, например, программуIf after this the relative change in pressure has become less than the first predetermined value, and the relative speed has been less than the second predetermined value, the signal "Surge" is removed and, according to the commands of the
где Gт - заданный расход топлива в КС;where Gt is the given fuel consumption in the compressor station;
- величина давления воздуха за компрессором; - value of air pressure behind the compressor;
nвд пр - частота вращения ротора высокого давления, приведенная по температуре воздуха на входе в двигатель, занижают на 10% на время 4 с).n vd pr - the rotational speed of the high pressure rotor, given by the air temperature at the engine inlet, is underestimated by 10% for a period of 4 s).
Таким образом, обеспечивается повышение качества работы САУ в части защиты ГТД от помпажа: выполняются действия, позволяющие вывести компрессор из помпажа без риска возникновения повторного помпажа, приводящего к необходимости выключения двигателя. Это повышает надежность работы ГТД и безопасность ЛА.Thus, the quality of the self-propelled guns is improved in terms of protecting the gas turbine engine against surge: actions are taken to remove the compressor from the surge without the risk of re-surge, leading to the need to turn off the engine. This increases the reliability of the gas turbine engine and the safety of the aircraft.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146103/06A RU2468257C2 (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Gas turbine engine control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146103/06A RU2468257C2 (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Gas turbine engine control method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010146103A RU2010146103A (en) | 2012-05-20 |
| RU2468257C2 true RU2468257C2 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=46230286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010146103/06A RU2468257C2 (en) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Gas turbine engine control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2468257C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762473C2 (en) * | 2017-04-27 | 2021-12-21 | Криостар Сас | Method for regulating multistage compressor |
| RU2801768C1 (en) * | 2023-02-03 | 2023-08-15 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Method for protecting a gas turbine engine from compressor surge |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2187711C1 (en) * | 2000-11-22 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method of diagnosis of stalling and surging of compressor of gas-turbine engine |
| RU2255247C1 (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine |
| US7069733B2 (en) * | 2003-07-30 | 2006-07-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Utilization of bogdown of single-shaft gas turbines to minimize relief flows in baseload LNG plants |
| RU2329404C1 (en) * | 2006-10-05 | 2008-07-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method of protecting gas turbine engine against hunting |
| RU2351807C2 (en) * | 2007-03-01 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method of protecting gas turbine engine against surge |
| WO2010118976A1 (en) * | 2009-04-16 | 2010-10-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operating several machines |
-
2010
- 2010-11-11 RU RU2010146103/06A patent/RU2468257C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2187711C1 (en) * | 2000-11-22 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method of diagnosis of stalling and surging of compressor of gas-turbine engine |
| US7069733B2 (en) * | 2003-07-30 | 2006-07-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Utilization of bogdown of single-shaft gas turbines to minimize relief flows in baseload LNG plants |
| RU2255247C1 (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method to protect compressor at unsteady operation of gas- turbine engine |
| RU2329404C1 (en) * | 2006-10-05 | 2008-07-20 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method of protecting gas turbine engine against hunting |
| RU2351807C2 (en) * | 2007-03-01 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Method of protecting gas turbine engine against surge |
| WO2010118976A1 (en) * | 2009-04-16 | 2010-10-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operating several machines |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762473C2 (en) * | 2017-04-27 | 2021-12-21 | Криостар Сас | Method for regulating multistage compressor |
| RU2801768C1 (en) * | 2023-02-03 | 2023-08-15 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Method for protecting a gas turbine engine from compressor surge |
| RU2810867C1 (en) * | 2023-08-03 | 2023-12-28 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Method for protecting gas turbine engine from compressor surge by electronic two-channel automatic control system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010146103A (en) | 2012-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2826299C (en) | Compressor surge prevention digital system | |
| CN103080505A (en) | Detection of the ingress of water or hail into a turbine engine | |
| RU2337250C2 (en) | Method of controlling gas turbine engine in acceleration and throttling dynamic conditions | |
| US10323538B2 (en) | Method for securing the operation of a turbomachine | |
| US10302021B2 (en) | Detection of uncommanded and uncontrollable high thrust events | |
| RU2468257C2 (en) | Gas turbine engine control method | |
| RU2451921C1 (en) | Method of technical control of gas-turbine installation | |
| RU2422683C1 (en) | Control method of gas turbine plant | |
| RU2351807C2 (en) | Method of protecting gas turbine engine against surge | |
| RU2447418C2 (en) | Method of control over gas turbine engine | |
| RU2310100C2 (en) | Method to protect gas-turbine engine from unstable operation of compressor | |
| RU2351787C2 (en) | Method of controlling gas turbine engine | |
| RU2432476C2 (en) | Control method of electronic-hydraulic/mechanical control system of gas-turbine engine | |
| RU2472974C2 (en) | Method of gas turbine engine protection | |
| RU2592360C2 (en) | Aircraft turbojet engine control method | |
| RU2329388C1 (en) | Method of gas turbine engine protection | |
| RU2446300C1 (en) | Method of controlling low-pressure rotor rpm in bypass gas turbine engine | |
| RU2425238C2 (en) | Gas turbine engine control device | |
| RU2365774C2 (en) | Control mode of twin-engine propulsion system | |
| RU2798129C1 (en) | Method for protecting gas turbine engine from surge | |
| RU2435970C1 (en) | Gas turbine plant control method | |
| US20140000276A1 (en) | Turbomachine comprising a privileged injection device and corresponding injection method | |
| RU2489592C1 (en) | Method of controlling fuel feed to gas turbine engine | |
| RU2472957C2 (en) | Method of controlling gas turbine engine | |
| RU2422658C1 (en) | Control method of fuel flow at start of gas turbine unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |