СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Система автоматического регулироваиия параметров газотурбиииого двигателя
Полезная модель относится к автоматическому регулированию и может быть использована в системах управления авиационными газотурбинными двигателями (ГТД).
Известен регулятор разгона двигателя, который содержит измерители физических величин давления Р, температуры Т и числа оборотов ротора п, блок формирования функций общего вида Ф, блок обратного приведения величины расхода топлива GT, блок формирования приведённых величин числа оборотов п (Б.В.Любомудров «Применение теории подобия при проектировании систем управления ГТД, «Машиностроение, Москва, 1971 г. с.73 рис.5.3).
Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, что не позволяет его использовать при решении объединённой задачи регулирования режима разгона и сброса двигателя.
Известна электронная система регулирования ГТД, содержащая формирователь закона ограничения частоты вращения, выход которого подключён к входу интегратора, выход которого, а также выход измерителя частоты вращения, подключены через устройство сравнения к входу интегрирующего исполнительного механизма, предназначенного для управления расходом топлива в ГТД (Б.В.Любомудров «Применение теории подобия при проектировании систем управления ГТД, «Машиностроение, Москва, 1971 г. с.130 рис.8.1).
МПК7 F02C 9/28
Эта электронная система регулирования решает задачу объединённого регулирования установившегося режима, разгона и сброса двигателя, однако её недостатком является ограниченные эксплуатационные возможности.
Наиболее близким прототипом к заявляемому техническому решению является система автоматического регулирования параметров газотурбинного двигателя (ПМ № 27842, М1ЖР02С 9/28 публ. 20.02.2003 г. бюл.№ 5).
Эта электронная система регулирования содержит каналы ограничения частоты враш;ения роторов низкого и высокого давления и температуры газа за турбиной низкого давления, каждый из которых состоит из измерителя регулируемой величины, основного и контрольного формирователей закона ограничения, при этом выход измерителя регулируемой величины в каждом канале ограничения соединён с первым входом соответствующих формирователей закона ограничения, второй вход которых соединён с выходом измерителя температуры воздуха на входе двигателя, а выход - с входом селектора минимального расхода топлива, выход которого соединён с входом устройства управления исполнительным механизмом, выход которого соединён с исполнительным механизмом, кроме того, каждый канал ограничения имеет, блок контроля канала и ключ, при этом система снабжена задачиком режимов, программным блоком, блоком формирования сигнала отказа, блоком контроля устройства управления расходом топлива.
Эта система имеет высокую степень надёжности, однако её недостатком является ограниченные эксплуатационные возможности, не позволяющие её использовать при необходимости регулирования режимов разгона и сброса двигателя.
Технической задачей заявляемой полезной модели является обеспечение устойчивой работы двигателя на режимах разгона и сброса, что расширяет эксплуатационные возможности системы.
Поставленная задача решается следующим образом.
В систему автоматического регулирования параметров газотурбинного двигателя, содержащую канал ограничения частоты вращения ротора и температуры, в состав которого входят измерители частоты вращения ротора:.и температуры, выходы которых соединены с входами формирователя закона регулирования частоты вращения ротора и температуры, выход которого соединён с входом блока управления исполнительным механизмом, выход которого соединён с исполнительным механизмом, дополнительно введён датчик обратной связи расхода топлива, датчик давления воздуха за компрессором, канал ограничения режимов разгона и сброса, в состав которого входят измеритель положения вала датчика обратной связи, измеритель давления, первый и второй формирователи закона ограничения режима разгона, первый и второй формирователи закона ограничения режима сброса, первый, второй, третий и четвёртый усилители, первый и второй селекторы, первый и второй множительные устройства, первый и второй суммирующие усилители, широтно-импульсный модулятор, при этом выход измерителя частоты вращения ротора соединён с входами первого и второго формирователей закона ограничения режима разгона и входом первого формирователя закона ограничения режима сброса, выход каждого из которых, а также выход второго формирователя закона ограничения режима сброса, соединены с первыми входами соответствующих усилителей, выходы которых соединены с входами соответствующих селекторов, выходы которых соединены с вторыми входами усилителей и входами соответствующих множительных устройств, выходы множительных устройств соединены с первыми входами соответствующих суммирующих усилителей, вторые входы которых подключены к дополнительному выходу блока управления исполнительным механизмом и дополнительному входу формирователя закона
ограничения частоты вращения ротора и температуры, при этом первый вход блока управления исполнительным механизмом, соединён с выходом первого суммирующего усилителя, а второй - с выходом второго суммирующего усилителя, кроме того, выход датчика обратной связи подключён к входу измерителя положения вала датчика обратной связи, выход которого соединён с третьими входами суммирующих усилителей, а датчик давления соединён с входом измерителя давления, выход которого соединён с входом широтноимпульсного модулятора, выход которого соединён с дополнительными входами множительных устройств.
Совокупность признаков заявляемого технического решения позволяет обеспечить регулирование оборотов двигателя как на установившихся режимах, так и на режимах разгона и сброса по заданному закону, что расширяет эксплуатационные возможности системы.
Из изученной научно-технической и патентной информации авторам не известно техническое решение с указанными в формуле полезной модели отличительными признаками, это даёт основание сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критериям полезной модели.
На фиг. 1 представлена функциональная схема заявляемого технического решения.
Система автоматического регулирования параметров газотурбинного двигателя содержит каналг ограничения режимов разгона и сброса 1, канал ограничения частоты вращения ротора и температуры 2, в состав которого входят измеритель частоты вращения ротора (п) 21, измеритель температуры (Т) 22, формирователь закона ограничения частоты вращения ротора и температуры 23, выход которого через блок управления 24 подключён к исполнительному механизму 3, а выход измерителя частоты вращения ротора 21 соединён с входами формирователей закона ограничения режима разгона 6,
7 и входом первого формирователя закона ограничения режима сброса 9, выходы которых, а также выход второго формирователя закона ограничения режима сброса 10, соединены соответственно с первыми входами усилителей И, 12, 13, 14, выходы которых соединены соответственно с входами селекторов 15, 16, выходы которых соединены с вторыми входами усилителей И, 12, 13, 14, и входами соответствующих множительных устройств 17, 18, выходы которых соединены соответственно с первыми входами суммирующих усилителей 19, 20, вторые входы которых, подключены к дополнительному входу блока управления исполнительным механизмом 24, и дополнительному выходу формирователя закона ограничения частоты вращения ротора и температуры 23, при этом первый вход блока 24 соединён с выходом суммирующего усилителя 19, а второй - с выходом суммирующего усилителя 20, выход датчика обратной связи 25 подключён к входу измерителя положения вала датчика 4, выход которого соединён с третьими входами суммирующих усилителей 19, 20, выход датчика давления 26 соединён с входом измерителя давления воздуха за компрессором 5, выход которого соединён с входом широтно-импульсного модулятора 8, выход которого соединён с дополнительными входами множительных устройств 17, 18.
Устройство работает следующим образом.
На установившихся режимах и на режимах разгона и сброса управление исполнительным механизмом 3 дозатора расхода топлива происходит в зависимости от температуры воздуха на входе двигателя, частоты вращения ротора п, и давления воздуха за компрессором Р2. Управляющий сигнал пропорциональный оборотам ротора п с выхода измерителя частоты вращения ротора 21 поступает на входы формирователей закона ограничения режима разгона 6 и 7 для формирования функций fi(n) и f2(n), выходы . формирователей закона ограничения разгона через усилители 11 и 12
соединены соответственно с входом селектора 15. Каждый из усилителей 11 и 12 работает в определённом диапазоне частоты вращения ротора п. При изменении значений п, т.е. при выходе за пределы участка по заданной характеристике, происходит переключение участков характеристики селектором 15. С выхода селектора 15 сигнал поступает на вход множительного устройства 17 и на вторые входы усилителей 11 и 12 (обратная связь), выход множительного устройства 17 соединён с первым входом суммирующего усилителя 19, второй вход которого соединён с первым выходом блока управления исполнительным механизмом 24, а третий вход соединён с выходом измерителя положения вала датчика 4, вход которого соединён с выходом датчика обратной связи по расходу топлива 25, на вход которого поступает сигнал с исполнительного механизма 3. Сигнал с датчика давления 26 поступает на вход измерителя давления воздуха за компрессором 5, и далее на вход широтно-импульсного модулятора 8, где преобразуется в импульсы с переменным коэффициентом заполнения пропорциональным давлению Р2, затем поступает на вторые входы множительных устройств 17 и 18, где происходит время-импульсное перемножение сигналов, а именно:
и, Krf,(n)-P2(1)
U2  K2-f2(n)-P2(2)
с выхода множительных устройств 17 и 18 сигналы напряжения, соответствующие (1) и (2), поступают на первые входы суммирующих усилителей 19 и 20, где происходит их сравнение с сигналом измерителя положения вала датчика обратной связи 4, выход которого соединён с третьими входами усилителей 19 и 20, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входом блока управления исполнительным
механизмом 24, обеспечивая тем самым требуемый расход топлива на режимах разгона и сброса согласно заданным программам (закону) регулирования.
Аналогично, на режиме сброса сигналы с формирователей закона сброса 9 и 10 через усилители 13 и 14 поступают на селектор 16 и на множительное устройство 18, затем через суммирующий усилитель 20 на второй вход блока управления исполнительным механизмом 24, тем самым обеспечивая заданный расход топлива при сбросе оборотов.
Данное устройство по сравнению с прототипом позволяет осуществлять регулирование параметров газотурбинного двигателя как на установившихся режимах, так и на режимах разгона и сброса, обеспечивая при этом устойчивую работу двигателя.
Устройство не требует создания специальной аппаратуры и может быть выполнено на базе серийно выпускаемых элементов.
Экономический эффект от использования полезной модели достигается за счёт обеспечения управления двигателем на переходных режимах в соответствии с заданными законами регулирования .