Регулятор подачи газообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя

Регулятор подачи газообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя

Реферат

 

Использование: автоматическое регулирование газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: в регуляторе узел управления выполнен в виде управляющего и командного золотников. Управляющий золотник имеет внутренний канал. Командный золотник связан с задатчиком режимов. Между торцом командного золотника и торцом управляющего золотника установлена пружина. 1 ил.

Изобретение относится к области регулирования газотурбинного двигателя (ГТД), работающего на газообразном топливе, а более конкретно к усовершенствованию устройства, обеспечивающего подачу газообразного топлива в камеру сгорания двигателя. Известен регулятор подачи топлива в ГТД, содержащий дозатор газа, регулирующий количество подаваемого газообразного топлива к форсункам камеры сгорания и эластичную перегородку (сильфон), к одной стороне которой подведено управляющее давление масла, а с другой давление воздуха за компрессором. В данном регуляторе подача газообразного топлива осуществляется по закону пропорциональности давления топлива давлению воздуха за компрессором двигателя. Такие регуляторы имеют малую надежность, так как разность между равновесным и максимально допустимым давлением газотурбинного топлива, в пределах которой должен работать регулятор, очень мала и при незначительной ошибке может произойти зависание ГТД на промежуточном режиме. Подвод воздуха от компрессора для регулирования подаваемого топлива требует отдельного трубопровода, что также снижает надежность регулятора. Известен также регулятор подачи газообразного топлива в ГТД, содержащий дозатор газа и подвижную перегородку, к одной стороне которой подведено управляющее давление рабочей жидкости, а к другой стороне подключена камера задержки, соединенная при помощи жиклера с магистралью газообразного топлива, и эластичная перегородка кинематически связана с клапаном для перепуска рабочей жидкости на слив. В данном устройстве газообразное топливо под высоким давлением от источника питания поступает к дозатору газа и проходит через его дозирующие окна к форсункам камеры сгорания газообразного двигателя. Дозирующий газ воздействует на подвижную перегородку, выполненную в виде сильфона, так, что он стремится прикрыть проходное сечение дозатора газа до тех пор, пока давление дозированного газа не станет равно управляющему давлению рабочей жидкости, например масла. Последнее регулируется клапаном, который пропускает его на слив в зависимости от соотношения давлений на эластичной перегородке. Давление газообразного топлива, поступающего к эластичной перегородке через камеру задержки, открывает клапан, а давление масла закрывает его, так как дозатор газа обеспечивает равенство давлений масла и газообразного топлива, то на жиклере, расположенном между выходной магистралью и камерой задержки, будет поддерживаться перепад давлений, определяемый величиной затяжки пружины клапана. Время заполнения камеры задержки газообразным топливом под этим перепадом через жиклер будет определять темп набора давления газообразного топлива в форсунках двигателя на период разгона двигателя. Недостатком данного устройства является то, что оно недостаточно устойчиво при работе, так как при резком изменении регулируемого параметра также резко изменяется давление дозированного газообразного топлива и поэтому могут возникнуть автоколебания. Более близким техническим решением к данному устройству является регулятор подачи газообразного топлива в камеру сгорания ГТД, содержащий дозирующую иглу, связанную со входной магистралью и через промежуточную полость с выходной магистралью, которая через дроссельный пакет подключена к камере задержки и через форсунку к камере сгорания, сильфон, установленный в промежуточной полости и закрепленный одним концом к корпусу, а другим к дозирующей игле, клапан с сильфонным узлом, внутренняя полость которого соединена с камерой задержки, а наружная с каналом управляющего давления, подключенным к внутренней полости сильфона и к каналу питания, и узел управления. В данном устройстве газообразное топливо от источника давления по входной магистрали подается к дозирующей игле, перемещаемой под действием сильфона, во внутрь которого подведено масло, причем давление масла регулируется с помощью узла управления, выполненного в виде центробежного датчика. С возрастанием частоты вращения маятник датчика раскрывается, давление масла внутри сильфона подает, и регулятор уменьшает подачу газообразного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя. С целью исключения автоколебаний в канале, соединяющем датчик частоты вращения с внутренней полостью сильфона, установлен сильфонный узел с подвижным дросселем. На установившемся режиме к обеим сторонам сильфона и сильфонного узла подводится масло и газообразное топливо одинакового давления и дроссель занимает промежуточное положение. С ростом частоты вращения, вследствие падения давления масла, дроссель перемещается под давлением газообразного топлива в камере задержания, перекрывая канал и обеспечивая тем самым отрицательную обратную связь, в результате чего регулирование расхода газообразного топлива становится более плавным. По мере выравнивания давления в камере задерживания по сравнению с давлением дозированного газообразного топлива, дроссель занимает исходную позицию, не влияя на характеристику дозирующей иглы на установившемся режиме. Переходный процесс при уменьшении частоты вращения относительно установившегося протекает аналогичным образом. Время выравнивания давления регулируется подбором дроссельного пакета, установленного в канале, соединяющем выходную магистраль с камерой задержки. Недостатком данного устройства является то, что во время переходного процесса не обеспечивается достаточное быстродействие, а поэтому не достигается достаточная стабильность поддержания расхода топлива в камеру сгорания. Это связано с тем, что во время переходного процесса происходит изменение частоты вращения, на что реагирует датчик частоты вращения, который изменяет давление внутри сильфона, связанного с дозирующей иглой. Последняя после этого изменяет расход топлива в камеру сгорания до момента восстановления нового режима. На все это требуется определенное время и поэтому не достигается достаточное быстродействие. Целью изобретения является повышение быстродействия системы. Указанная цель достигается тем, что в регуляторе подачи газообразного топлива в камеру сгорания ГТД, содержащем дозирующую иглу, связанную со входной магистралью и через промежуточную полость с выходной магистралью, которая через дроссельный пакет подключена к камере задержки и через форсунку к камере сгорания, сильфон, установленный в промежуточной полости и закрепленный одним концом к корпусу, а другим к дозирующей игле, клапан с сильфонным узлом, внутренняя полость которого соединена с камерой задержки, а наружная с каналом управляющего давления, подключенным к внутренней полости сильфона и к каналу питания, и узел управления, имеется задатчик режимов, а узел управления выполнен в виде управляющего золотника с внутренним каналом, выходящим одним концом в пружинную полость этого золотника, связанную со сливом, а другим на цилиндрическую поверхность золотника и образующим с каналом управляющего давления дросселирующую щель, и командного золотника, связанного с задатчиком режимов, причем между торцом командного золотника и торцом управляющего золотника установлена пружина, а к другому торцу управляющего золотника подведен канал управляющего давления. На чертеже представлен данный регулятор подачи газообразного топлива. Регулятор содержит дозирующую иглу 1, связанную со входной магистралью 2 и через промежуточную полость 3 с выходной магистралью 4, которая через дроссельный пакет 5 подключена к камере 6 задержки, сильфон 7, установленный в промежуточной полости 3 и закрепленный одним концом к корпусу 8, а другим к дозирующей игле 1, клапан 10 с сильфонным узлом 9, внутренняя полость 11 которого связана с камерой 6 задержки, а пружинная полость 12 с каналом 13 управляющего давления, подключенным к внутренней полости 14 сильфона 7 и к каналу 15 питания, узел управления, выполненный в виде управляющего золотника 16 с внутренним каналом 17, выходящим одним концом в пружинную полость 18, связанную со сливом, а другим на цилиндрическую поверхность золотника 16 и образующим с каналом 13 управляющего давления дросселирующую щель 19, и командного золотника 20, связанного с задатчиком 21 режимов и через пружину 2 с золотником 16. Электромагнитный клапан 23 подключен к каналу 13. Подача топлива в камеру сгорания 24 осуществляется через форсунки 25. Регулятор работает следующим образом. Газообразное топливо через входную магистраль 2 поступает к дозирующей игле 1. В первый момент запуска, когда электромагнитный клапан 23 открыт и давление рабочей жидкости в канале 13, поступающей из канала 15 питания, падает до сливного, дозирующая игла 1 под действием своей пружины удерживается в закрытом положении. При подаче сигнала на электромагнитный клапан 23 на его закрытие давление в канале 13 повышается. Одновременно повышается давление во внутренней полости 14 сильфона 7, в результате чего дозирующая игла 1 приподнимается и через нее начинает поступать топливо в форсунки 25 камеры сгорания 24 двигателя. Дозированное газообразное топливо воздействует на сильфон 7 так, что он стремится прикрыть проходные сечения дозирующей щели 1 до тех пор, пока давление дозирующего топлива не станет равно управляющей рабочей жидкости, поступающей во внутреннюю полость сильфона. Последнее регулируется клапаном 10, который перепускает ее на слив в зависимости от соотношения давлений на сильфонном узле 9. Давление топлива, поступающего к сильфонному узлу 9 через камеру 6 задержки, открывает клапан 10, а давление рабочей жидкости закрывает его. На установившихся режимах к обеим сторонам сильфона 7 и сильфонного узла 9 подводится рабочая жидкость и газообразное топливо одинакового давления и клапан 10 занимает промежуточное положение. С изменением сигнала со стороны задатчика 21 режимов, например в сторону увеличения дозирующей щели 19, давление в канале 13 падает и клапан 10 перемещается под давлением топлива в камере 6, уменьшая переток рабочей жидкости на слив и обеспечивая тем самым отрицательную обратную связь. По мере выравнивания давлений в камере 6 по сравнению с давлением дозированного топлива, клапан 10 занимает исходную промежуточную позицию, не влияя на характеристику дозирующей иглы 1 на установившемся режиме. Время выравнивания давления регулируется путем подбора дроссельного пакета 5. При резком изменении сигнала со стороны задатчика 21 режимов золотник 20 смещается, например вниз, сжимая пружину 22. Золотник 17 под действием этой пружины опускается вниз на уменьшение дросселирущей щели 19, и давление рабочей жидкости в канале 13 повышается. На это повышение мгновенно реагирует сильфон 7, который растягивает и приподнимает дозирующую иглу 1, в результате чего начинает увеличиваться расход топлива через форсунку 25 в камеру сгорания 24. Давление в последней начинает увеличиваться, на что сразу реагирует сильфон 7. Это связано с тем, что при поддержании докритического перепада давлений на форсунке 25, возмущения, возникающие внутри камеры сгорания 24, передаются в промежуточную полость 3, в которой размещен сильфон 7. Влияние этого сильфона позволяет смягчить заброс давления в камере сгорания и стабилизировать расход топлива через дозирующую иглу. На работу сильфона 7 во время приемистости влияет также работа сильфонного узла 9, через клапан 10 которого во время повышения давления в канале 13 сначала быстро стравливается рабочая жидкость, а затем постепенно стравливание снижается. Таким образом, данный регулятор позволяет повысить быстродействие и стабильно поддерживать расход топлива в камере сгорания двигателя.

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР ПОДАЧИ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий дозирующую иглу, связанную со входной магистралью, а через промежуточную полость с выходной магистралью, которая через дроссельный пакет подключена к камере задержки и через форсунку к камере сгорания, сильфон, установленный в промежуточной полости и прикрепленный одним концом к корпусу, а другим к дозирующей игле, клапан с сильфонным узлом, внутренняя полость которого соединена с камерой задержки, а наружная с каналом управляющего давления, подключенным к внутренней полости сильфона и к каналу питания, и узел управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия регулятора газотурбинного двигателя, имеющего форсунку с дозвуковым истечением газа, узел управления выполнен в виде управляющего золотника с внутренним каналом, выходящим одним концом в пружинную полость этого золотника, связанную со сливом, а другим на цилиндрическую поверхность золотника и образующим с каналом управляющего давления дросселирующую щель, и командного золотника, связанного с задатчиком режимов, причем между торцом командного золотника и торцом управляющего золотника установлена пружина, а к другому торцу управляющего золотника подведен канал управляющего давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002