Регулятор частоты вращения ротора турбокомпрессора

Регулятор частоты вращения ротора турбокомпрессора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

рданов (72) Авторы изобретения

Л. И. Фрид, 3. И. Зугман, А. В. Климин и Ф. A.

Уфимский авиационный институт им. -Орджоникйфэе

1 (7l) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА

ТУРБОКОМПРЕССОРА мом f2).

Изобретение относится к системам автоматического управления авиационными гаэотурбинными и турбовинтовыми двигателями и может найти широкое применение в авиационной промышленности.

Известен регулятор частоты вращения ротора турбокомпрессора, включающий в себя блок сравнения, вхоцы которого соединены с выходом эацатчика режимов, а 10 таКже непосредственно и через дифференциатор с выхоцом датчика частоты враще-. ния, а выход элемента сравнения через усилитель и блок формирования сигналов управления связан с входом исполнительного механизма j1) °

Недостатком известного регулятора является то, что при возникновении помцажа

20 цвигателя с уменьшением частоты враще- ния регулятор увеличивает подачу топливы, в то время как для ликвидации помпажв необходимо умепьпють поцачу топлива.

Известен также регулятор, содержащий элемент сравнения, выход которого непо срецственно и через дифференциатор соединен с входами логического блока и с сигнальным входом переключателя, управляющий вход которого связан с выходом логического блока, а выход через усилители соединен с исполнительным механизНедост к этого устройства о ут стане противопомпажной защиты„С возникновением помпажа частота вращения ротора турбокомпрессора уменьшается, сигнал рассогласования на выходе блока сравнения Ь rl положителен и возрастает, сигнал производной ай от сигнала рассогласования при этом имеет положительное значение. Знак функции переключения 5 ь П i сй и также имеет положительное значение. Это приводит к тому, что сигнал на выходе регулятора

0 Ьй Ыфп(б an) соответствует увеличению л Р

ii i, ))$ р " 2 (2) KP2 (а Р2РФ )) 3 9549 расхода топлива и дальнейшему развитию помпажа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор. частоты вращения ротора турбокомпрессора, содержащий патчик частоты вращения и задатчик частоты вращения, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сравнения, выход которого поцключен к сигнальному вхоцу пе- l0 реключателя и через логический блокк управляющему входу переключателя, ьыходы которого через соответствующие усилители подключены к входам усилителя мацности, вход которого соединен с 15 ьхопом исполнительного механизма, и патчик давления за компрессором (3J. . Недостатком известного регулятора является малая область устойчиьости и как следствие этого малый ресурс турбо- 20 компрессора.

Цель изобретения —,расширение области устойчивости регулятора и повышение ресурса турбокомпрессора.

Поставленная цель достигается тем, 25 что в регуляторе дополнительно установлен функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом датчика давления за компрессором, а выход - с вторым входом логического блока.

На чертеже приведена функциональная схема регулятора.

Устройстьо. включает датчик давления за компрессором, блок 2 сравнения, задатчик 3 частоты ьрашения, датчик 4 час

35 тоты вращения, переключатель 5, логический блок 6, усилители 7, 8, усилитель 9 мощности, исполни тельный механизм 10, функционный. преобразователь 11, Регулятор работает следующим образом.

На блок сравнения 2 поступают сигна-, лы с выходов задатчика 3 значения частоты ьрашения и датчика 4 частоты вращения.

Выработанный в блоке 2 .сравнения сигнал рассогласования и й подается на сигнальный вход переключателя 5 и на первый вход логического блока 6, на второй вход которого через преобразователь

11 подается сигнал с выхода датчика 1

50 давления за компрессором. В логическом блоке 6 формируется сигнал функции переключения «» А ЬП 8 P г 2 (1) гдв А, В - постоянные козффициенты, Lh- рассогласование по частоте вращения, 4, р> приращение паьления за ком35 4 прессором, вычисленное с помощью преобразователя 11, имеющего передаточную функцию р - оператор преобразования Лапласа.

B зависимости от сочетания знаков сигнала рассогласования и П и сигнала

Функции .переключения Ь ь логическом блоке 6 вырабатывается управляющий сигнал 0 = sigh (ЬИ 6), поступающий на управляющий вход переключателя 5. С помощью усилителей 7 и 8 вырабатывает ся сигнал управления ьи при ь 5>0

U-р и, и и ьп 5 -О, где о и р коэффициенты передачи соответственно усилителей 7 и 8.

Полученный сигнал U через усилитель

9 мощности подается на исполнительный механизм 10. Отличие предлагаемого регулятора от известного заключается в исполнении преобразованного преобразователем 11 сигнала р для формирования

М сигнала функции переключения 5 .

При отсутстьии помпажа и при небольших отклонениях регулируемых координат двигатель достаточно хорошо описывается передаточными фикциями и тогда справедливы уравнения

Sn(7p ))=kc и 6С.„

5р,(т )= p",.( гдето„, Я,(р» — отклонения от установившегося режима частоты вращения ротора, расхода топлива и давления заторможенного потока воздуха за компрессором соответственно, l

> коэффициенты передачи по каналу расход топлива - частота врещения и каналу расход топлива - даьление заторможенного потока воздуха за компрессором соответственно, Т, 6 р 2 — постоянные времени компрессора и канала расход топлива— давление заторможенного потока воздуха за компрессором соответственно, Из. (3) следует с

ОР2 тР2 Тл (icP P

Кс п

084935

5 гдеКр =, „ -коэффициент передачи канала лавлеЪйе заторможенного потока воздуха за компрессором — частота вращения.

Найдем иэ (4) 8 р и подставим в (1) с учетом (2) 5=N+B kpgA ()) (5)

lO знак на отрицательный, что соответствует сливу топлива и ликвидации пом тажа.

Таким образом, указанные отличительные особеннссти предлагаемого регулятора позволяют уменьшить вероятность возникновения помпажа компрессора, а частично и исключить его. 3а счет этого на

10% расширяется область устойчивости регулятора, на 8% и на 5% ресурс дви» гareas.

Учитывая, что ап п„g „Me (6) найдем л

5 <> kfkpg< Lg pg Ьп йу -ьП вЂ” т " " Р и

an-B(kp in t«p",p«)JgqBKp и

=ilk(

Skp п < 20 (6)

Обозначим в (6) коэффициент наклона линии переключения

C=

Ь kp>n-3

ЕКр

Тогда в скользящем режиме выполняется условие

G -= ы (С р) = О.

Это выражение совпадает с алгоритмом формирования сигнала функции переключения в известном устройстве. Следовательно, при отсутствии помпажа алго35 ритм (1) эквивалентен,"оответствуюшему алгоритму в прототипе.

Во время помпажа значение p „. 1Р Ф уменьшается, а приращение ьр = p становится отрицательным. Частота вращения л,уменьшается, рассогласование йл положительно и растет, но эначитель но медленнее, чем падает р . Как следует из (1), знак б при этом будет отрицательным, управление с выхода ре-

45 гулятора U ьп skosh(e ап) также сменит

Формула изобретен ия

Регулятор частоты вращения ротора турбокомпрессора, содержащий датчик час:тоты вращения и задатчик частоты вращения, выходы которых подключены к соответствующим входам блока сравнения, выход которого подключен к сигнальному входу переключателя и через логический блок - к управляющему входу переключателя, выходы которого через соответствующие усилители подключены к входам усилителя мощности, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, и датчик давления за компрессором, отличающийся тем, что, с целью расширения области устойчивости регулятора и увеличения ресурсов турбокомпрессора, в регуляторе дополнительно установлен функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом датчика давления за компрессором, а выход— с вторым входом логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Штода А. B. и др. Системы управления и регулирования авиационных двигателей. Изд-во BBHA им. Жуковского, 1977, с. 90.

2. Емельянов С. В. Teopw систем с переменной структурой, М., "Наука >

1970, с. 49.

3. Емельянов С. В. Системы автоматического управления с переменной структурой, М., Наука, 1967, с. 39-41 (прототип).,954935

Составитель Ю. Гладков

Редактор А. Мотыль Техред А.Бабинец Корректор E. Рошко

Заказ 6431/47 Тираж 914 П о диисное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4