Пристрій контролю і захисту газотурбінного двигуна

Пристрій контролю і захисту газотурбінного двигуна, котрий містить датчики вимірювання частоти обертання роторів високого і низького тиску, формувачі сигналу їх різниці, який відрізняється тим, що він містить кінцевий канал і два ідентичних вимірювальних канали, кожний з яких містить датчик частоти обертання, вихід якого з'єднаний з одним з п'яти входів першої системи АБО-1, вихід якої через подільник і лічильник з'єднаний з одним з п'яти входів другої системи АБО-1, вихід якої з'єднаний з позитивним входом суматора, вихід якого з'єднаний з одним з чотирьох входів третьої схеми АБО-1, вихід якої з'єднаний з усіма першими входами першого, другого та третього дешифраторів, другі входи яких з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходами блока управління, при цьому перші виходи дешифраторів з'єднані з табло НОРМА, другі - з табло АВАРІЯ, негативний вхід суматора з'єднаний з виходами першого, дру U 2 11741 1 3 тання, що знижує надійність системи захисту і ресурс роботи двигуна. Задачі корисної моделі - підвищення надійності системи захисту, що приводить до збільшення ресурсу роботи газотурбінного двигуна. Пристрій контролю і захисту газотурбінного двигуна, який містить датчики вимірювання частоти обертання роторів високого і низького тиску, формувачі сигналу їх різниці, при перевищенні якою заданої максимальної величини або зниженні нижче заданої мінімальної величині відбувається припинення подачі палива, згідно з корисною моделлю він містить кінцевий канал і два ідентичних вимірювальних канали, кожний з який містить датчик частоти обертання, вихід якого з'єднаний з одним з п'яти входів першої системи АБО-І, вихід якої через подільник і лічильник з'єднаний з одним з п'яти входів другої системи АБО-І, вихід якої з'єднаний з позитивним входом суматора, вихід якого з'єднаний з одним з чотирьох входів третьої схеми АБО-І, вихід якої з'єднаний з усіма першими входами першого, другого та третього дешифраторів, інші входи яких з'єднані відповідно з першим, другим і третім виходами блока управління, при цьому перші виходи дешифраторів з'єднані з табло НОРМА, другі - з табло АВАРІЯ, негативний вхід суматора з'єднаний з виходами першого, другого і третього ключів, перші входи у яких з'єднані відповідно з виходами першого, другого і третього регістрів, а другі входи з'єднані відповідно першим, другим і третім виходами блока управління, які разом з четвертим виходом блока управління додатково з'єднані з другими, третіми, четвертими і п'ятими входами першої і другої схем АБО-І, крім цього, перший, другий та третій виходи блока управління відповідно з'єднані з другим, третім і четвертим входами третьої схема АБО-І, кінцевий канал містить другий суматор, позитивний вхід якого з'єднаний з виходом другої схеми АБО-І першого вимірювального каналу, а негативний вхід - з виходом другої схеми АБО-І другого вимірювального каналу, а його вихід з'єднаний з першим входом четвертого ключа, вихід якого з'єднаний з позитивним входом третього суматора, негативний вхід якого з'єднаний з виходами п'ятого і шостого ключів, перші входи яких відповідно з'єднані з виходами першого і другого регістрів, вихід третього суматора з'єднаний з входом четвертого дешифратора, перший вихід котрого з'єднаний з табло НОРМА, другий - з табло АВАРІЯ, при цьому інші входи четвертого, п'ятого і шостого ключів і четвертого дешифратора відповідно з'єднані з четвертим, п'ятим і шостим виходами блока управління, п'ятий вихід якого додатково з'єднаний з третім входом дешифратора. Підвищення надійності системи захисту, збільшення ресурсу роботи газотурбінного двигуна досягається за рахунок додаткового введення системи контролю і діагностики працездатності на всіх режимах роботи двигуна, у тому числі в період запуску і виходу двигуна на номінальний режим. На Фіг.1 зображені графіки розгону турбіни, на Фіг.2 - функціональна схема пристрою контролю і захисту газотурбінного двигуна. На Фіг.1 приведені умовні графіки набору обе 11741 4 ртів компресорів низького NKHT і високого NKBT тиску в залежності від часу. На графіках виділені три характерні ланки І, II і III. які відрізняються темпом набирання обертів, що обумовлено необхідністю прогріву елементів конструкції турбоагрегату при виведені на номінальний режим. При нормальній роботі компресорів низького і високого тиску у моменти часу t1, t2, i t3 відповідають, з певним допуском, значення обертів Ni і N'i, i 13 . У випадку , несправних підшипників чи системи їх змазування або інших недоліків агрегату, що забезпечують нормальну роботу газотурбінного двигуна, значення обертів компресорів низького та високого тиску у моменти часу t1, t2, i t3 не будуть співпадати з наперед визначеними значеннями NiB і N'iB, i 13 . , Здобуті різниці Ni = Ni - NiB aбo N'i = N'i - NiB, i 13 між фактичними і потрібними значеннями , обертів, які повинні мати компресори у визначені моменти часу, використовуються як міра контролю і діагностики працездатності газотурбінного двигуна. При неприпустимій різниці відповідних значень пристрій виробляє сигнали, що використовуються для припинення подачі палива і видачі повідомлень, наприклад АВАРІЯ, на світове табло. Аналогічні сигнали і повідомлення виробляються при обривах валів між компресорами і турбіною. У випадку нормальної роботи двигуна і його агрегатів подача палива не припиняється, а на світове табло видається інформаційне повідомлення НОРМА. Таким чином запропонований пристрій забезпечує контроль, діагностику і захист двигуна на всіх режимах його роботи від непередбачених наслідків і руйнувань. Пристрій контролю і захисту газотурбінного двигуна вміщує два ідентичних вимірювальних і один кінцевий канали. До складу кожного вимірювального каналу входять: 1 - датчик частоти обертання компресорів; 2, 5 - АБО-І на п'ять входів по входу АБО; 3 - подільник; 4 - лічильник; 6 - суматор; 7 - АБО-І на чотири входів по входу АБО; 8, 9, 10 - дешифратори; 11, 12, 13 - ключі (схема 1); 14,15,16 - регістри. Кінцевий канал мітить: 17, 19 суматори; 18, 20, 21 - ключі; 22 - дешифратор; 23, 24 - регістри. Роботу каналів забезпечує окремий блок управління 25. Світлове табло АВАРІЯ і НОРМА розташовуються окремо на панелі управління. Вихід датчика 1 частоти обертання кожного з вимірювальних каналів з'єднаний з одним з п'яти входів першої 2 схеми АБО-І, вихід якої через подільник 3, лічильник 4 з'єднаний з одним з входів другої 5 схеми АБО-І. Вихід схеми 5 з'єднаний з позитивним входом суматора 6, негативний вхід якого з'єднаний з виходами трьох ключів - 11, 12, 13. Вихід суматора 6 з'єднаний з одним з чотирьох входів наступної 7 схеми АБО-І, вихід якої з'єднаний з першими входами дешифраторів 8, 9, 10. Кожний перший вхід ключів 11, 12, 13 з'єднаній з виходом відповідного регістра 14, 15, 16. Другі, треті, четверті і п'яті входи схеми 2 і 5 (АБО-І) з'єднані відповідно з виходами 1, 2, 3 і 4 блока управління 25. Другі, треті і четверті схеми 7 (АБО-1) також з'єднані з входами 1, 2 і 3 блока управління 5 25. Другі входи дешифратора 8 і ключа 11 з'єднані з першим виходом блока управління 25, другі входи дешифратора 9 і ключа 12 з'єднані з другим виходом блока управління 25, другі входи дешифратора 10 і ключа 13 з'єднані з третім виходом блока управління 25. Перші виходи дешифраторів 8, 9, 10 з'єднані з світловим табло НОРМА, другі з табло АВАРІЯ. Крім того, вихід схеми 5 (АБО-І) першого вимірювального каналу з'єднаний з позитивним входом першого 6 суматора і з позитивним входом другого 17 суматора кінцевого каналу, а вихід схеми 5 (АБО-І) другого вимірювального каналу з негативним входом першого 6 суматора другого вимірювального каналу і з негативним входом другого 17 суматора кінцевого каналу. Вихід суматора 17 через ключ 18 з'єднаний з позитивним входом третього суматора 19, негативний вхід якого з'єднаний з виходами ключів 20 і 21. Вихід суматора 19 з'єднаний з входом дешифратора 22, перший вихід якого з'єднаний з табло НОРМА, а другий - з табло АВАРІЯ. Перші входи ключів 20 і 21 відповідно з'єднані з виходами регістрів 23 і 24. Другі входи ключів 18, 20 і 21 відповідно з'єднані з четвертим 4, п'ятим 5 і шостим 6 виходами блока управління 25. Другий і третій входи дешифратора 22 з'єднані з п'ятим 5 і шостим б виходами блока управління 25. Принцип дії корисної моделі базується на порівняльному аналізу інформації, контролю за частотою обертання компресорів низького і високого тиску, що накопичується за визначений час: з моменту запуску двигуна і розвороту турбіни до моменту прогріву (0 t t1), з моменту прогріву до його завершення t1 t t2, далі до моменту виходу двигуна на номінальний режим t2 t t3 з інформацією для аналогічних ланок справного двигуна. Після виходу двигуна на потрібний режим контроль 39 справністю двигуна здійснюється шляхом аналізу здобутої різниці між частотою обертання компресорів низького і високого тиску і заданим значенням її максимальної і мінімальної величин. На Фіг.1 значення інформації про частоти обертання компресорів низького і високого тиску для окремих ланок (І, II, Ill) представлені в якості Ni і N'i, i 13 . Інформація, з виходу датчика 1 (Фіг.2) будь, якого вимірювального каналу в вигляді послідовності імпульсів пропорційних частоті обертання компресора, надходить до одного з входів перших 2 логічних схем АБО-І. В момент запуску двигуна з першого виходу 1 блока управління 25 видається сигнал управління, тривалість якого дорівнює значенню. Далі сигнали з блоків 2 потрапляють на вхід подільників 3, коефіцієнт поділення який вибраний так, щоб за інтервал часу першої ланки кількість імпульсів з виходу подільників 3 при їх підрахунку у лічильниках 4 не змогла б переповнити їх ємність. Далі за допомогою сигналу з першого 1 виходу блока управління 25, інформація через другі схеми АБО-І потрапляє на позитивний вхід суматорів 6. Далі на негативний вхід суматорів 6 з регістрів 14 через ключі 11, під управлінням вихідного сигналу з першого 1 виходу блока 25 поступає відповідна інформація N'iKHT, що відповідає вимогам справного компресора низького тиску, 11741 6 або NiKHT компресора високого тиску. Здобуті різниці між N'iKHT - N'i, і NiKHT - Ni, через треті 7 схеми АБО-І потрапляють на входи дешифраторів 8 за допомогою сигналу управління, що надходить на одні з їх входів з першого виходу блоку 25. При справних компресорах низького і високого тиску і їх окремих агрегатів, сигнали з дешифраторів 8 потрапляють на світлове табло НОРМА, у протилежному випадку на табло АВАРІЯ і систему зупинення роботи двигуна. Аналогічна робота вимірювальних каналів здійснюється на II і III ланках контролю і діагностики працездатності компресорів. Але управління роботою блоків 2, 5, 7, 9, 12, що беруть участь у роботі на ланці контролю II здійснюється з другого виходу блока 25, а управління роботою блоків 2, 5, 7, 10, 13, що беруть участь у роботі на ланці контролю III - з третього виходу блока 25. Якщо на І, II, III ланках контролю компресори відповідають установленим вимогам, то подальший контроль працездатності двигуна здійснюється на базі здобуття різниці частот обертання роторів компресорів низького і високого тиску і порівнянні з допустимими нижнім і верхнім її значеннями. При нормальній роботі двигуна абсолютне значення інформації N = NKHT - NKHT, де NKBT, NKHT - відповідно частоти обертання роторів компресорів низького і високого тиску, лежить в інтервалі значень настроювання Nmin, Nmax. В тому випадку, якщо здійснюється розрив валу, що з'єднує компресор і турбіну низького тиску, то частота обертання зменшується компресора низького тиску, при розриві валу, що з'єднує компресор і турбіну високого тиску, частота обертання компресора високого тиску зменшується, тому і другому випадку обриви валів можуть привести до недопустимих розгонів турбіни газотурбінного двигуна, що неминуче може привести до негативних наслідків. Захист турбіни від розгону в даному випадку здійснюється за рахунок того, що після закінчення контролю двигуна на III ланці, блок управлінням 25 видає сигнали управління з четвертого виходу, під дією якого інформація з виходу другої схеми АБО-І першого вимірювального каналу потрапляє на позитивний вхід першого суматора 17 кінцевого каналу, на негативний вхід якого подається інформація з виходу блока 5 другого вимірювального каналу. З виходу суматора 17 через ключ 18 інформація про різницю обертів N подається на позитивний вхід другого суматора 19, на негативний вхід якого під управлінням сигналу з виходу блока 25 через ключ 20 з регістру 23 подається уставлене значення Nmin. В результаті здобутої інформації N - Nmin з виходу суматора 19 дешифратор 22 виробляє відповідний сигнал під управлінням сигналу з виходу 5 блока 25, який потрапляє на вхід світлового табло НОРМА або АВАРІЯ. Аналогічно під управлінням наступного сигналу управління, що видається з шостого виходу блока управління 25 в суматорі 19 виконується операція N - Nmax. При цьому інформація з регістру 24 на негативний вхід суматора 19 потрапляє через ключ 21, а на основі здобутої інформації дешифратор 22 виробляє сигнал, який потрапляє на вхід світлового табло НОРМА або АВАРІЯ. Крім того при видачі інформації 7 11741 на табло АВАРІЯ видається сигнал для припинення подачі палива і зупинки двигуна. Таким чином поставлені задачі повністю вирішуються. Запропонована корисна модель забезпечує виявлення недоліків агрегатів газотурбінного Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 двигуна не тільки в процесі його роботи на заданому режимі, а і в процесі виходу на цей режим, що значно підвищує його надійність, ресурс роботи, а також надійність усієї системи захисту в цілому. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601