Устройство для моделирования судовой газотурбинной установки

Союз Советских Социалистических Республикс присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 230980( 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СУДОВОЙ ГАЗОТУР ВИННОЙ УСТАНОВКИ Изобретение относится к судострое. нию и предназначено для исследования и проектирования систем автоматического управления судовых технических средств., 5 В настоящее время при разработке и отладке систем автоматического управления и регулирования газотурбинных двигателей (ГТД), а также . 10 при созданий тренажеров находят применение различные устройства для имитации режимов работы ГТД (электронныепневматические, комбинированные и т,д.), Эти устройства должны обеспечивать необходимую точность воспроизведения статических и динамических характеристик ГТд, при этом ихструктура должна быть достаточно простой. 20 Известны устройства для моделирования ГТД, позволяющие осуществлять контроль основных внутренних параметров двигателя 11, Эти устройсва 25 содержат блоки моделирования характеристик компрессоров (их степеней сжатия), турбин, камеры сгорания, оборотов турбокомпрессоров, блоки расходов, температур и т.д. ЗО 2Практическое использование этих устройств связано с большими трудностями при их реализации из-эа большого числа нелинейных блоков.Наиболее близким техническим решением является устройство для моде" лирования судовой газотурбинной установки 121.В этом устройстве относительные перепар температуры на турбинах и расход воздуха вычисляют по суммарной степени сжатия на компрессорах.Для этого устройство содержит блок вычисления суммарной степени сжатия комп рессоров,входы которого соединены с выходами блоков моделирования характеристик компрессоров, а выход подключен к входам блоков моделирования относительных перепадов температуры турбин к входу блока моделирования расхода воздуха,Однако это устройство имеет относительно небольшую надежность, помехоустойчивость и подверженно самовозбуждению, Последнее вызвано наличием в составе устройства замкнутого беэинерционного контура моделирования газогенератора ГТД, описываемого трансцентдентными алгебраическими уравнениями. Реализация таких сис1 О 15 2 О 25 ЗО 40 35 45 50 55 с,0 65 тем ур авнений н а ср едст в ах ан ало говых вычислительных машин (АВМ) приводит к генерации усилительных блоков АВМ, возникновению переходныхпроцессов в устройстве, имеющих характер помех по отношению к процессам, реально протекающих в двигателе, обуславливает повышенную чувствительность всех звеньев устройствак изменению характеристик одного изних в процессе эксплуатации,Целью изобретения является обеспечение помехоустойчивости устройства.Достигается это тем, что в устройстве для моделирования судовойгаэотурбинной установки, содержащемблок моделирования характеристиккомпрессора низкого давления, входкоторого соединен с первым входом блока вычисления оборотов, первый входблока моделирования характеристиккомпрессора высокого давления подключен к второму выходу блока вычисленияоборотов, второй вход блока моделирования характеристик компрессора высокого давления соединен с выходом блока моделирования приведенных расходов,первый вход блока моделирования перепадов температур на компрессоре высокого давления подключен к выходу блока моделирования характеристик компре"ссора высокого давления, входы блоковмоделирования относительных перепадов температур на турбинах низкого ивысокого давления соединены с выходом блока вычисления суммарной степени сжатия компрессоров, первый входблока вычисления оборотов подключенк выходу блока моделирования перепадов температур накомпрессоров,низкого давления, второй вход блока вычисления оборотов соединен с выходомблока моделирования расхода воздуха,третий и четвертый входы блока вычисления оборотов подключены к выходамблоков моделирования относительныхперепадов температур на турбинахнизкого и высокого давления, пятыйи шестой входы блока вычисления.оборотов соединены с выходами блокамоделирования перепадов температурна компрессоре высокого давления иблока моделирования камеры сгораниясоответственно, Первый и второй входы блока вычисления суммарной степени сжатия компрессоров 1 родклнченысоответственно к выходам блокад моделирования характеристик компрессоровнизкого и высокого давления, первыйвход блока моделирования приведенныхрасходов подключен к выходу блока моделирования характеристик компрессо-ра низкого давления, второй вход блока моделирования.,приведенных расходовподключен к выходу блока моделирова"ния расхода воздуха третий вход блока моделирования приведенных расходов соединен с выходом блока моделирования перепада температур на компрессоре низкого давления, первый и второй входы блока моделирования камеры сгорания подключены соответственно к выходам блоков моделирования перепадов температур на компрессорах низкого и высокого давления, третий вход блока моделирования камеры сгорания соединен с выходом блока моделирования расхода воздуха, четвертыйвход блока моделирования камеры сгорания подключен к выходу блока моделирования расхода топлива, первый выход блока вычисления оборотов соединен соответственно с входами блоков моделиров ани я расхода воздуха и блока моделирования перепадов температур на компрессоре низкого давления, выход которого подключен к второму входу блока моделирования перепадов температур на компрессоре высокого давления.Использование указанных связей в устройстве позволяет представить контур моделирования судовой газотурбинной установки в виде последовательной цепочки звеньев, включающей как безинерционные, так и инерционные звенья (блоки вычисления оборотов турбокомпрессоров), и таким образом исключить помехи.На чертеже дана схема предлагаемого устройства.Предлагаемое устройство содержит блоки 1 и 2 моделирования характеристик компрессоров низкого и высокого давления, блоки 3 и 4 моделирования перепадов температур на компрессорах низкого и высокого давления;блоки 5 и 6 моделирования относительных перепадов температур на турбинах низкого и высокого давления, блок 7 моделирования расхода воздуха, блок 8 вычисления оборотов, блок 9 вычисления суммарной степени сжатия компрессоров, блоки 10-12 моделирования приведенйых расходов камеры сгорания и расхода топлива соответственно,Вычисление степени сжатия компрессоров низкого и высокого давления производится в блоках 1 и 2 моделирования характеристик компрессоров низкого и высокого давления, Причем вход блока 1 и первый вход блока 2 электрически связаны соответственно с первым и вторым выходами блока 8 вычисления оборотов, а второй вход блока 2 - с выходом блока 10 моделирования приведенного расхода воздуха через компрессор высокого давления,Вычисление перепадов температур на компрессорах осуществляется в бло- ках 3 и 4 моделирования перепадов температур на компрессорах низкого и высокого давления. Причем вход блока 3 электрически связан с выходом блока 8, а вход блока 4 - с выходами блоков 2 и 3.Вычисление относительных перепадов температур на турбинах низкогогде а, в, с 1 в - постоянные коэффициенты,Этот блок состоит иэ четырех сумматоров, пяти блоков произведения,трех блоков деления, двух интеграторов и блока извлечения корня,Блок 9 вычисления суммарной степени сжатия компрессоров представляет собой блок произведения, реализующий зависимость 6 Е-Т ТН ВБлок 10 моделирования приведенногорасхода воздуха через КВД реализует 10 зависимость Х =Д - ОН а где- постоянный коэффициент, 15Этот блок состоит из сумматора, блока корня квадратного, блока произведения и блока деления.Блок 11 моделирования камеры сгорания реализует зависимость 20 т = С(Т,+ Т + тб)+ СВ где В - сигнал, пропорциональныйрасходу топлива;С,С- постоянные коэффициенты,Этот блок состоит из блока деле ния и сумматора. Блок 12 моделирования расхода топлива представляет собой потенциометр.Устройство позволяет контролировать следующие параметры ГТД обороты турбокомпрессоров, степени сжатия, температурные перепады на турбинах и компрессорах, расходы воздуха и топлива, а также температуру газа на выходе из камеры сгорания и точность определения параметров ГТД в переходных процессах аналогична точности, получаемой в устройстве-прототипе при отсутствии в нем помех.Формула изобретения 40Устройство для моделирования су" довой; газотурбинной установки, содержащее блок моделирования характеристик компрессора низкого давления, вход которого соединен с первым выходом блока вычисления оборотов, первый вход блоха моделирования характеристики компрессора высокого давления подключен ко второму выходу блока вычисления оборотов, второй вход бло" ка моделирования характеристики компрессора высокого давления соединен с выходом блока моделирования приведенных расходов, первый вход блока моделирования перепадов температур на компрессоре высокого дав" 55 ления подключен к выходу блока моделирования характеристик компрессора высокого давления, входы блоков моделирования относительных перепадов температур на турбинах низкого и вы сокого давления соединены с выходом блока вычисления суммарной степени сжатия компрессоров, первый вход блока вычисления оборотов подключен к выходу блока .моделирования перепадов температур на компрессоре низкого давления, второй вход блока вычисления оборотов соединен с выходом блока моделирования расхода воздуха9/ третий и четвертый входы блока вычисления оборотов подключены к выходам блоков моделирования относительных перепадов температур на турбинах низкого и высокого давления, пятый и шес-. той входы блока вычисления оборотов соединены с выходами блока моделирования перепадов температур на компрессоре высокого давления и блока моделирования камеры сгорания соответственно, первый и второй входы блока вычисления суммарной степени сжатия компрессоров подключены соох - ветственно к выходам блоков моделирования характеристик компрессоров низкого и высокого давления, первый вход блока моделирования приведенных расходов подключен к выходу блока моделирования характеристики компрессора низкого давления, второй вход блокамоделирования приведенных расходовподключен к выходу блока моделирования расхода воздуха, третий вход блока моделирования приведенных расходовсоединен с выходом блока моделирования перепада температур на компрессоре низкого давления, первый и второй входы блока моделирования камеры сгорания подключены соответственно к выходам блоков моделирования перепадовтемператур на компрессорах низкогои высокого давления, третий входблока моделирования камеры сгораниясоединен с выходом блока моделирования расхода воздуха, четвертый входблоха моделирования камеры сгоранияподключен к выходу блока моделирова"ния расхода топлива, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения помехоустойчивости, первый выход блока вычисления оборотов соединен с входами блоков моделированиярасхода воздуха и блока моделирования перепадов температур на компрессоре низкого давления, выход которого подключен к второму входу блокамоделирования перепадов температурна компрессоре высокого давления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бигаев Б. П. и Зеленин В, М,Элактронная модель судовой гаэотурбинной установки, - ж, Судостроение, 1963, Р 10. 2. Авторское свидетельство СССР 9 517901, 6 06 6 7/48, 19 73 (прототип) .176 5822 СоставитТе е ель Н. АрасланРедактор Е. Гончархр д М.Рейвес орректор Н, Ст Подписное Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проек 3 6511/4 б Тираж .751 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж"35, Рауш