СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ТОПЛИВА В ДВУХТОПЛИВНУЮ КАМЕРУ СГОРАНИЯ СУДОВОЙ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
METHOD TO CONTROL FUEL FLOW INTO DOUBLE-FUEL COMBUSTION CHAMBER OF SHIPBORNE GAS TURBINE PLANT

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в локальных системах управления (ЛСУ) газотурбинными силовыми установками (ГТУ) судов различного назначения.
Известен способ управления газотурбинного двигателя (ГТД), реализованный в электронно-гидромеханической системе автоматического управления (САУ) супервизорного типа. Кеба И.В. «Летная эксплуатация вертолетных ГТД», М., «Транспорт», 1976 г., с.78-81.
Способ заключается в том, что управляющее воздействие гидромеханического регулятора корректируется по температуре газов за турбиной в ограниченном диапазоне электронным корректором.
Недостатком известного способа является его низкая эффективность.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ управления расходом топлива в двухтопливную (газ + солярка) камеру сгорания (КС) судовой ГТУ, заключающийся в том, что подают в КС расход топлива, обеспечивающий заданное значение частоты вращения турбокомпрессора ГТУ, Багерман А.З. «Обеспечение надежной эксплуатации газотурбинных двигателей в морских условиях», СПб., ЦНИИ им. Академика А.Н. Крылова, 2010 г., с.32.
Недостатком этого способа является следующее.
Для перехода с одного вида топлива на другое (с газообразного на жидкое или с жидкого на газообразное) необходимо остановить ГТУ и провести монтажные работы по переключению с одного топлива на другое.
Это снижает эксплуатационную надежность ГТУ.
Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности работы ГТУ.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления расходом топлива в двухтопливную КС судовой ГТУ, заключающемся в том, что подают в КС расход топлива, обеспечивающий заданное значение частоты вращения турбокомпрессора ГТУ, дополнительно при подаче оператором команды на переход с одного топлива на другое фиксируют значение частоты вращения турбокомпрессора в момент получения команды, с помощью первого дозатора начинают уменьшать расход первого топлива в первый коллектор КС по линейному закону с наперед заданным темпом, одновременно с этим начинают с помощью второго дозатора увеличивать расход второго топлива во второй коллектор КС таким образом, чтобы частота вращения турбокомпрессора оставалась неизменной.
На фигуре представлена схема устройства, реализующая заявляемый способ.
Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 датчиков (БД), ЛСУ 2, первый блок 3 управления дозирующим агрегатом, первый дозирующий агрегат 4 (ДГ), первый стоп-кран 5 (СК), причем ДГ 4 подключен к БД 1, а СК 5 - к ЛСУ 2, ко второму управляющему выходу ЛСУ 2 подключены последовательно соединенные второй блок 6 управления дозирующим агрегатом, второй ДГ 7, второй СК 8, причем ДГ 7 подключен к БД 1, СК 8 - к ЛСУ 2, а информационный вход ЛСУ 2 подключен к информационному выходу системы 9 управления судном.
Устройство работает следующим образом.
Система 9 управления судном задает в ЛСУ 2 режим работы ГТУ: запуск, холостой ход (частоту вращения турбокомпрессора холостого хода), номинальный режим (частоту вращения турбокомпрессора на номинальном режиме), максимальный режим (частоту вращения турбокомпрессора на максимальном режиме).
Связь между системой 9 и ЛСУ 2 осуществляется по цифровому каналу связи (например, RS 485 или Ethernet).
ЛСУ 2 в соответствии с полученной от системы 9 уставкой частоты вращения турбокомпрессора по сигналам датчиков 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 ГТУ и с помощью блока 3 и ДГ 4 поддерживает заданную частоту вращения турбокомпрессора ГТУ, изменяя расход топлива в КС ГТУ через первый коллектор КС. При этом стоп-кран 5 открыт, ДГ 7 и СК 8 - закрыты, и подачи топлива во второй коллектор КС нет.
При подаче оператором команды на переход с одного топлива на другое в ЛСУ 2 поступает соответствующая команда из системы 9. По этой команде в ЛСУ 2, представляющую собой цифровую управляющую систему, включающую в себя вычислитель (процессорные модули, модули памяти, в которые записано программное обеспечения, и каналы межмодульного обмена) и устройства ввода-вывода (на чертеже не показаны), фиксируют с помощью БД 1 значение частоты вращения турбокомпрессора в момент получения команды. После этого, изменяя управляющий сигнал из ЛСУ 2 в блок 3 с помощью первого ДГ 4 начинают уменьшать расход первого топлива в первый коллектор КС по линейному закону с наперед заданным темпом. Для ГТУ на базе газотурбинного двигателя Е70/8 РД производства ОАО «НПО «Сатурн», г.Рыбинск, предназначенного для применения на морских судах, перевозящих сжиженный газ, время этого переходного процесса составляет 10 с, величина регулировки, учитывающая индивидуальные особенности ГТУ и климатический пояс, в котором находится судно, от -5 с до +5 с.
Одновременно с этим по команде ЛСУ 2 открывают СК 8 и через блок 6 начинают с помощью второго ДГ 7 увеличивать расход второго топлива во второй коллектор КС таким образом, чтобы частота вращения турбокомпрессора ГТУ оставалась неизменной и равной значению, зафиксированному ЛСУ 2 в момент получения команды на переход с одного топлива на другое.
После того, как ДГ 4 переместится на упор минимального расхода, по команде ЛСУ 2 закрывают СК 5. Теперь весь расход топлива в КС ГТУ идет через ДГ 7 и СК 8 - переход с одного топлива на другое завершен без остановки ГТУ.
Таким образом, обеспечивается переход с одного вида топлива на другое (с газообразного на жидкое или с жидкого на газообразное) без останова ГТУ. Это повышает эксплуатационную надежность ГТУ.