СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области управления подачей топлива в газотурбинные двигатели.

Известен регулятор режима и разгона двигателя (см. патент Франции №1472828, кл.F 02 К, 1965 г.).

Регулятор содержит насос, дозатор топлива, гидравлические вычислительные устройства, выполненные на базе проточных гидравлических камер с дросселями, и рычаг управления двигателем.

Недостатком данного регулятора является его сложность из-за наличия привода для датчика частоты вращения, обеспечивающего работу двигателя на установившемся режиме.

Наиболее близким техническим решением является электронно-гидравлический регулятор топлива (см. патент Франции №2288867, кл. F 02 C 9/04, 1974 г.). Регулятор содержит насос, дозатор топлива, соединенный пружиной с управляющим клапаном сравнения, на который воздействует давление топлива, вырабатываемое с помощью гидравлических камер с дросселями, соединенных с датчиками внутридвигательных параметров, рычаг управления двигателем (РУД), воздействующий на пружину задатчика регулятора частоты вращения, и отдельный дозатор, управляемый от электронного регулятора.

Недостатком данного регулятора также является сложность его конструкции из-за наличия привода для регулятора частоты вращения, кроме того он не обеспечивает непосредственное управление расходом топлива от задатчика режимов двигателя с коррекцией по давлению воздуха в компрессоре на установившемся режиме.

Задачей заявленного технического решения является обеспечение регулирования подачи топлива в двигатель с помощью достаточно простой системы, позволяющей управлять подачей топлива резервным регулятором в случае отказа электронного.

Поставленная задача решается тем, что в системе регулирования подачи топлива в газотурбинный двигатель, содержащей насос, дозатор топлива, электрогидропреобразователь и электрический датчик положения, соединенные с электронным регулятором и дозатором, золотник-селектор, управляемый по электрическому сигналу, управляющий клапан сравнения, соединенный пружиной с дозатором, пневмогидропреобразователь, гидравлическую проточную камеру с дросселями и междроссельной камерой, соединенной с управляющим клапаном сравнения, один из дросселей соединен непосредственно с задатчиком режимов двигателя, а пневмогидропреобразователь соединен с каналом подвода воздуха от компрессора.

Предложенная система представлена на чертеже и описана ниже.

Система содержит топливный насос 1 и дозатор, выполненный в виде дозирующей иглы 2 с сервопоршнем 3, управляющий клапан сравнения 4 с полостью 5 и управляющей кромкой 6, соединенный пружиной 7 с иглой 2, клапан постоянного перепада давления 8 на дозирующем сечении 9 иглы 2, пневмогидропреобразователь 10 с каналом 11 подвода воздуха от компрессора, гидравлическую проточную камеру с двумя последовательно установленными дросселями 12 и 13 и междроссельной камерой 14, соединенной с полостью 5, канал питания 15 сервопоршня 3, соединенный через дроссель 16 с управляющей кромкой 6 клапана 4 и через дроссели 16 и 17 с управляющей полостью 18 сервопоршня 3.

Пневмогидропреобразователь 10 выполнен в виде рычага 19 с осью 20 и уплотнением 21 и соединенных с рычагом 19 вакуумированного сильфона 22 и клапана 23.

Дроссель 13 переменного сечения образован отсечной кромкой подвижного золотника 24, который связан с задатчиком режимов двигателя.

Питание топливом управляющей полости 18 сервопоршня 3 осуществляется из канала 15 через золотник-селектор 25 с отсечными кромками 26 и 27 и штоком 28, подпружиненный клапан 29, дроссель 30 и полость 31.

Слив топлива из полости 18 производится через седло 32 клапана 33, управляемого электрогидропреобразователем 34, связанным с электронным регулятором (на чертеже не показан).

Для переключения селектора 25 служит электромагнитный клапан 35, управляющий сливом топлива из полости под селектором 25 после дросселя 36.

Выходной канал 37 отдозированного топлива соединен с полостью после дозирующего сечения 9 дозирующей иглы 2, на которой установлен электрический датчик положения 38, связанный с электронным регулятором.

Работает система следующим образом. При работе электронного регулятора электромагнитный клапан 35 закрывает слив топлива за дросселем 36, повышая тем самым давление под золотником-селектором 25, который перемещается вверх и соединяет канал 15 через отсечную кромку 27 с дросселем 30, клапаном 29 и седлом 32 клапана 33. Клапан 29 под действием штока 28 открывается, и полость за дросселем 30 соединяется с управляющей полостью 18 сервопоршня 3. Скорость перемещения дозирующей иглы 2 с поршнем 3 определяется величиной подъема над седлом 32 клапана 33 электропреобразователя 34, соединенного с электронным регулятором, получающим электрический сигнал о расходе топлива в двигатель от электрического датчика положения 38 дозирующей иглы 2.

При отказе электронного регулятора электромагнитный клапан 35 обесточивается и открывает слив за дросселем 36. Давление под золотником-селектором 25 падает и он перемещается вниз, перекрывая отсечной кромкой 27 канал к дросселю 30 и соединяя через отсечную кромку 26 канал 15 с дросселем 16 и управляющей кромкой 6 клапана 4, а через дроссель 17 - с управляющей полостью 18 дозирующей иглы 2. Дозирующая игла 2 в этом случае перемещается пропорционально командному давлению в полости 5. Например, при повышении давления топлива в камере 14 и полости 5 за счет уменьшения сечения дросселя 13 золотник 4 поднимается вверх, что влечет за собой уменьшение слива топлива через кромку 6, увеличение расхода топлива через дроссель 17 в полость 18 и перемещение сервопоршня 3 с иглой 2 вниз на сжатие пружины 7.

Перемещение иглы 2 вниз будет происходить до тех пор, пока усилие пружины 7 не уравновесит усилие от давления топлива в полости 5, которое пропорционально расходу топлива за счет соответствующего профилирования дозирующего сечения 9 иглы 2. Дроссель 17 обеспечивает необходимую скорость перемещения иглы в обе стороны, обеспечивая темп изменения расхода топлива, безопасный для двигателя. Ход иглы 2 однозначно определяет расход топлива, т.к. на ее дозирующем сечении 9 поддерживается постоянный перепад клапаном 8.

В пневмогидропреобразователе 10 обеспечивается равенство моментов сил на рычаге 19 относительно оси 20 за счет того, что на рычаг 19 с одной стороны действует сила от давления на вакуумированный сильфон 22, а с другой - от командного давления под клапаном 23. Благодаря этой равновесной схеме давление за клапаном 23 пропорционально давлению воздуха от компрессора, подведенному через канал 11 к вакуумированному сильфону 22.

Закон управления подачей топлива при отключении электронного регулятора выбран наиболее простой, не требующий применения регулятора частоты вращения и привода для него. Этот закон выражается через зависимость отношения расхода топлива к давлению воздуха в компрессоре от положения задатчика режима, т.е. G_T/P*₁=f(α_зад), где G_T - расход топлива; P*₁ - давление в компрессоре; α_зад - положение задатчика режимов.

Выполнение этого закона обеспечивается тем, что выработанное на пневмогидропреобразователе 10 командное давление Р_к, пропорциональное давлению P*₁, проходя через дроссели 12 и 13, редуцируется, и междроссельная камера 14 соединяется с полостью 5 клапана 4, управляющего дозирующей иглой 2.

Изменение редукции давления Р_к происходит за счет изменения проходного сечения дросселя 13 на золотнике 24, который управляется от α_зад, что приводит к изменению давления в камере 14 и полости 5, перемещению иглы 2 и изменению расхода топлива в двигатель по закону G_T/P*₁=f(α_зад). Перемещение золотника 24 может быть как пропорциональным α_зад, так и релейным.

Таким образом, за счет непосредственного соединения дросселя 13 с задатчиком режимов двигателя обеспечивается регулирование подачи топлива в двигатель по простому закону с помощью достаточно простой системы регулирования.