Способ автоматического регулирования многовального газотурбинного двигателя с керамическими элементами

СОК)З СОВЕТСКИХсОциАлистических 1816 ЕСПУБЛ 9/ 1)5 Р ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Ратнер И,С, и дрЭлектрическая частьсистемы регулирования энергетической газотурбинной установки, Энергомашиностроение, 1989, М 3, с, 40;(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МНОГОВАЛЬНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ СКЕРАМИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ(57) Использование: автоматическое регулирование газотурбинных двигателей (ГТД), вчастности, управление и защита многовальИзобретение относится к автоматическому регулированию газотурбинного двигателя (ГТД), в частности, к электронным системам управления и защиты ГТД с керамическими элементами.Цель изобретения - повышение надежности и ресурса работы многовальных ГТД с керамическими элементами посредством ограничения бросков температуры в камере сгорания на переходных режимах,Согласно изобретению формирование дополнительного управляющего воздействия производится с учетом балансовых характеристик камеры сгорания, что позволяет учесть тепловую инерцию многовальных ГТД.Регулирование ГТД с учетом теплового баланса позволяет практически мгновенно определить величину отклонения массовых ных ГТД с керамическими элементами. Сущность изобретения: измеряют выходную мощность, сравнивают ее с заданной и формируют основное управляющее воздействие для изменения расхода топлива в камеру сгорания, дополнительно измеряют отношение массового расхода воздуха к массовому расходу газа, из которого определяют фактический коэффициент избытка воздуха, соответствующий фактическому расходу газа, а затем определяют относительную разность между фактическим и заданным коэффициентом избытка воздуха, на которую уменьшают величину сигнала основного управляющего воздействия и полученным результирующим сигналом воздействуют на изменение расхода топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя,асходов воздуха и газа от заданного соот ношения, получить дополнительный аналоговый сигнал, с помощью которого может быть скорректировано основное управляющее воздействие.Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 (см. материалы заявки) показана функционально-структурная схема системы автоматического регулирования многовального ГТД с керамическими элементами для реализации способа,Система регулирования содержит массовый расходомер 1 газа, массовый расходомер 2 воздуха, измеритель 3 температуры воздуха перед камерой сгорания, измеритель 4 температуры газа перед камерой сгорания, орган 5 сравнения массовых расходов воздуха и газа, делитель 6, блок 7 сравнения, сумматор 8, решающее устройство 9, блок 10 задатчика мощности, блок 11измерения фактической мощности ГТД,блок 12 формирования основного управляющего воздействия на сервомотор 13 клапана 14 подачи топливного газа в 5газотурбинный двигатель 15,Пример осуществления способа.Измеряют по расходомеру 1 массовыйрасход 67 топливного газа и по расходомеру2 массовый расход 6 р воздуха и определяют 10их фактическое отношение в блоке 5. Полученное отношение делят в блоке 6 на стехиометрический коэффициент Ь(кг/кг) газа.и определяют фактический коэффициентаф избытка воздуха . 15Оваф =Измеряют фактическое значение мощности Иф в блоке 11, вычитают из него за. данное в блоке 10 значение мощности Из и 20определяют их относительную величинуИф- йз йф= -- 1.Йз )зЗависимость между температурой газана выходе камеры сгорания и мощностьюМФ определяется при испытаниях ГТД ивводится в решающее устройство 9.С учетом текущих значений Тв, Тг и заДанного значениЯ моЩности 1"3 з опРеДелЯютзаданный коэффициент избытка воздуха поформуле;ОЛат +СргТг -273) +1.0 Саг (Тг - 273) -(1 + 1 р ) С 2 гТг) Ср Сраг ГТг" 273)-Сра (Та - 273)1где С) - теплота сгорания топлива, кДж/кг;Ьст - коэффициент полноты сгорания топлива;Срт - теплоемкость топливного газа пРи температуре Тг(К), кДж/кг К;Срвг - теплоемкость воздуха при темпе 40 ратуре Тг(К), кДж/кг К;Срг - средняя весовая теплоемкость газа при а.= 1, кДж/кг К;Срв - теплоемкость воздуха при температуре Тв, кДж/кг К,Затем сравнивают фактическое ар и заданное аз значения коэффициентов избытка воздуха в блоке 7 и определяют его относительную величину0 ф - Й 3 ОфОз КЗ В блоке 8 вычитают из сигнала относительной величины мощности ( - - 1) сигналИф1 г 7 Зотносительного избытка воздуха ( - - 1) и ихаф зГТТгЬ Т.Сфразность ( . - в ) используют в качествеМз газосновного управляющего сигнала, который подают в блок 12.Например, при резком увеличении подачи топливного газа в камеру сгорания и возрастании соответственно, температуры уменьшается коэффициент аф, что приведет к возрастанию величины основного управляющего сигнала, который воздействует на сервомотор 13 и закроет клапан 14 подачи топливного газа в двигатель 15, В результате этого будет обеспечено ограничение броска температуры газа на выходе камеры сгорания во время перехода ГТД с одного режима работы на другой, определяемого инерционностью его кинематической схемы,Таким образом, регулирование многовального ГТД с керамическими элементами по балансным характеристикам позволит повысить их надежность и ресурс работы, оптимизировать эксплуатацию двигателя,Формула изобретения Способ автоматического регулирования многовапьного газотурбинного двигателя с керамическими элементами путем измерения выходной мощности, определения относительной разности с заданной мощностью и формирования управляющего воздействия на изменение расхода топлива в камеру сгорания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и ресурса работы посредством ограничения бросков температуры газа на переходных режимах, измеряют массовые расходы воздуха и газа, формируют сигнал их отношения умножением на величину, обратную стехиометриче-, скому коэффициенту, определяют фактический коэффициент избытка воздуха, в соответствии с балансовыми характеристиками камеры сгорания задают коэффициент избытка воздуха, определяют относительную разность между фактическим и заданным коэффициентами избытка воздуха, на которую уменьшают величину управляющего воздействия,1816880 Составитель Б, ИрашинТехред М. Моргентал Корректор М, Тка едакт НТС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 1713 Тираж ВНИИПИ Государственного комитет 113035. Москва.