專利名稱：用于調(diào)節(jié)燃氣渦輪機的方法和系統(tǒng)以及包括該系統(tǒng)的燃氣渦輪機的制作方法
用于調(diào)節(jié)燃氣渦輪機的方法和系統(tǒng)以及包括該系統(tǒng)的燃氣
渦輪機
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及燃氣渦輪機的控制，特別地，但是不是專門地涉及用于航空發(fā)動機 (特別是渦輪噴氣發(fā)動機)的燃氣渦輪機。在渦輪噴氣發(fā)動機中，提供有多個控制循環(huán)，更特別地-主控制循環(huán)，用于通過對輸送到燃氣渦輪機的燃燒室的燃料的流速起作用，將渦輪噴氣發(fā)動機的速度強制同步于速度設定點上，所述速度設定點依賴于所期待的推力。-本地控制循環(huán)，用于強制同步變幾何部分的位置。在具有多個線軸，例如具有低壓(LP)線軸(壓縮機和渦輪機)以及高壓(HP)線軸的渦輪噴氣發(fā)動機中，由主控制循環(huán)所伺服控制的量值可以是連接低壓渦輪機與低壓壓縮機的軸的旋轉(zhuǎn)NLP的速度。可以使用別的量值，尤其是發(fā)動機壓力比(或是EPR)，即低壓壓縮機(或風扇)入口處的壓力與低壓壓縮機(或風扇)出口處的壓力的比值。一部分可變幾何，此后也被命名為“可變幾何”，其位置強制同步于依賴于渦輪噴氣發(fā)動機的速度的設定點的值，該速度可以減小或在瞬態(tài)相位中(從一個速度切換至另一個速度)。眾所周知的可變幾何的例子是裝配有如下部件具有可變設定角度的壓氣機定子葉片，或者vsv(變距定子葉片)，用于收集空氣以排出壓縮機的閥門，或者在飛行過程中在渦輪噴氣發(fā)動機的整個操作時間中被控制的VBV(可變排氣閥)，或者進一步地用于收集壓縮機瞬時排放空氣的閥門，或者在特殊飛行狀態(tài)中被控制的TBV(瞬時排氣閥)。為了確保渦輪噴氣發(fā)動機的良性運行，特別地為了避免壓縮機停轉(zhuǎn)、燃燒熄火或超速，門限值被引入到主控制循環(huán)中，該門限值在渦輪噴氣發(fā)動機所要求的速度的變化中， 限制燃料流速的增加或減少。這些門限值依賴于在速度發(fā)生變化的時刻所估計的渦輪噴氣發(fā)動機的熱動力狀態(tài)而被計算出來。如今，在某些環(huán)境中以及特別地在速度連續(xù)變換的過程中，在所估計的渦輪噴氣發(fā)動機的熱動力狀態(tài)與其真實的狀態(tài)之間有可能存在明顯的差異，這使得要在計算出的門限值或壓縮機的標注尺寸上增加額外的余量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于補救前面所述的缺陷，根據(jù)第一方面，針對這一目的提出一種用于控制燃氣渦輪機的方法，所述燃氣渦輪機包括具有至少一部分可變幾何的壓縮機部件、 燃燒室以及渦輪機部件。所述方法包括_基于所期望的燃氣渦輪機速度，產(chǎn)生被輸送到燃燒室的燃料的流量設定值；-計算門限值，以保持燃料流量的設定值大于或等于最小極限值且小于或等于最大極限值，所述門限流值取決于燃起渦輪機的熱動力狀態(tài)；以及-根據(jù)測出的代表可變幾何部分的瞬時位置的位置信息與設定點的位置信息之間的差異，通過控制致動裝置來控制可變幾何部分的位置，在本發(fā)明所述方法中所述門限值根據(jù)測出的代表可變幾何部分的瞬時位置的位置信息或根據(jù)這種測出的位置信息與設定點的位置信息之間的差異通過實時計算自動調(diào)整。因此，值得注意的是本發(fā)明將一部分代表可變幾何的實際位置的信息考慮進去， 這使得為了以最優(yōu)的方式計算門限值而盡可能接近渦輪噴氣發(fā)動機的瞬時的真實的熱動力狀態(tài)成為可能。因此-在壓縮機部件與控制的性能相同的情況下，在過渡到更高速度的過程中，加速時間可以得到改善，而停轉(zhuǎn)的風險可以被降低，或者-在控制的性能相同的情況下，所述壓縮機部件可以通過減少停轉(zhuǎn)余量而被優(yōu)化， 因此整體上被減少，或者-在壓縮機部件的性能相同的情況下，在控制的規(guī)格說明中，可以允許更大的偏差。根據(jù)本發(fā)明所述方法的一個實施例，所述門限值是根據(jù)與可變幾何部分的設定點的位置相對應的燃氣渦輪機的熱動力狀態(tài)計算得到的，并且根據(jù)可變幾何部分測出的位置與設定點位置之間的差異進行實時校正。根據(jù)本發(fā)明所述方法的另一個實施例，所述門限值是根據(jù)燃氣渦輪機的熱動力狀態(tài)通過直接考慮所測得的可變幾何部分的位置計算得到的。所述可變幾何部分可以是壓縮機部件中具有可變設定角度的定子葉片和用于收集空氣的閥門的部件中至少之一。 所述計算出的門限值可以是燃料空氣比值C/P，其中，C為將要輸送到燃燒室中的燃料流速，而P為壓縮機部件出口處的壓力。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，后者涉及用于控制燃氣渦輪機的系統(tǒng)，該燃氣渦輪機包括具有至少一個可變幾何部分的壓縮機部件、燃燒室以及渦輪機部件，所述控制系統(tǒng)包括-用于根據(jù)燃氣渦輪機所期望的速度產(chǎn)生將要輸入到燃燒室的燃料的流量設定值的電路，所述用于產(chǎn)生燃料流量設定值的電路包括用于計算門限值的電路，以保持燃料流量的設定值大于或等于最小極限值且小于或等于最大極限值；-用于控制可變幾何部件位置的電路，包括位置傳感器，以提供代表可變幾何部件的測得位置的信息，包括作用于可變幾何部件的致動器，用來控制可變幾何部件的位置，還包括用于控制致動器以將可變幾何部件的位置強制設定于設定點位置上的電路。在本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)中，為了根據(jù)所測得可變幾何部件的位置或根據(jù)所測得的位置與設定點位置之間的差異，通過實時計算來自動地調(diào)整門限值，所述用于計算門限值的電路與用于控制所述可變幾何部件位置的電路相連。根據(jù)一個實施例，所述用于計算門限值的電路被設計為根據(jù)與可變幾何部件的設定點位置相對應的燃氣渦輪機的熱動力狀態(tài)計算門限值，并用于根據(jù)可變幾何部件的所測得位置與其設定點位置之間的差異來校正計算出的門限流值。根據(jù)另一個實施例，所述用于計算門限值的電路被設計為通過直接考慮所測得的可變幾何部分的位置，根據(jù)燃起渦輪機的熱動力狀態(tài)計算門限值。根據(jù)所述控制系統(tǒng)的特性，所述用于計算門限值的電路與至少一個用于控制可變幾何部件的位置的電路相連，所述可變幾何部件選自壓縮機部件中具有可變設定角度的定子葉片和用于收集空氣的閥門。根據(jù)所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)的另一個特性，所述用于計算門限值的電路被設計為計算燃料空氣比的門限值C/P，其中，C為將要輸送到燃燒室中的燃料流速，而P為壓縮機部件出口處的壓力。依然根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種燃氣渦輪機，特別地，涉及一種裝備有上述控制系統(tǒng)的飛機渦輪噴氣發(fā)動機，


通過閱讀下述說明性的描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明。所述描述是參照說明書附圖進行的，為非限制性的描述。其中圖1示出了飛機渦輪發(fā)動機的示意圖；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中用于控制渦輪噴氣發(fā)動機的系統(tǒng)的示意圖；圖3和4表示燃料流速中和代表燃料/空氣混合物的燃料空氣比率(C/P)的量相對于速度(或減少的速度)變化的曲線圖；圖5示出了在壓縮機中具有可變設定角度的定子葉片的設定角度的變化(根據(jù) N/#，其中N為驅(qū)動壓縮機的葉片的旋轉(zhuǎn)速度，而τ為壓縮機的入口處的溫度)圖6和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第一和第二實施例所述的渦輪噴氣發(fā)動機的控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式如下描述是在本發(fā)明專利申請所述飛機渦輪噴氣發(fā)動機的范圍內(nèi)進行的。然而本發(fā)明也可以應用于其它類型的航空燃氣渦輪機，諸如，直升飛機渦輪機，或應用于工業(yè)渦輪機。圖1以圖解的方式示出了用于飛機的雙軸渦輪噴氣發(fā)動機10，所述渦輪噴氣發(fā)動機10包括裝配有噴射器的燃燒室11，燃燒室11中的燃燒氣體驅(qū)動高壓渦輪機12以及低壓渦輪機13。所述高壓渦輪機12通過高壓軸與向燃燒室11提供壓縮空氣的高壓壓縮機14 相連接，而所述低壓渦輪機13則通過低壓軸與位于渦輪噴氣發(fā)動機入口處的風扇15相連接。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所述的控制系統(tǒng)的一個實施例如圖2所示。所述控制系統(tǒng)包括主控制循環(huán)100，用于將渦輪噴氣發(fā)動機的速度強制限定于與所期待的推力相對應的值上。舉例說明，所述強制限定的量值為低壓軸16的旋轉(zhuǎn)NLP的速度。所述主控制循環(huán)包括函數(shù)發(fā)生器102，該函數(shù)發(fā)生器102接收推力的設定點的信息，所述信息通常通過推力桿角度α _來表示，并且所述函數(shù)發(fā)生器102將這一信息轉(zhuǎn)換為低壓軸速度的設定點的數(shù)值NLP*。傳感器(未示出)提供關(guān)于低壓軸的瞬時實際數(shù)值NLP的有代表性的信息。比較器104提供了一個差值信號eNLP，所述差值信號ε NLP的符號以及振幅反映了 NLP*與NLP 之間的實際差值。所述差值ε NLP通過PID (比例積分微分)型校正電路106轉(zhuǎn)換為代表燃料空氣比設定點的數(shù)值(C/P)*，其中，C為將要輸送到燃燒室中的燃料流的速度，而P為壓縮機部件出口處的壓力。本質(zhì)上，所述壓力P是在燃燒室中主要參數(shù)，其代表輸送到燃燒室中氣流， C/P的值代表了燃料/空氣混合物的燃料空氣比值(即輸送到燃燒室中的燃料流與空氣流之間的比值)。門限值處理電路108接收C/P的設定點的值(C/P)*，也就是對于量值C/P的臨界或最大門限值C/Pmax以及對于同一量值C/P的臨界或最小門限值C/Pmin，所述門限值C/Pmax 以及C/Pmin由計算電路110提供，例如所述計算電路110集成于渦輪噴氣發(fā)動機的發(fā)動機控制單元E⑶。所述電路108提供這樣的設定點門限值(C/P廣當(C/P)*彡 C/Pmax 且(C/P)* 彡 C/Pmin 時，(C/P)** = (C/P)*當(C/P)*> C/Pmax 時，(C/P)# = C/Pmax,并且當(C/P)* < C/Pmin 時，(C/P)** = C/Pmin電路112接收設定點的門限值(C/P)"以及代表高壓壓縮機出口處壓力P30的信息，并且提供設定點的燃料流量的數(shù)值C*，以控制燃料測量單元120的測量裝置122，用來向燃燒室輸送與設定點C*相對應的燃料流。所述測量裝置122通常是在其入口處與出口處具有恒定的壓力差的測量裝置，該測量裝置的入口處與用來提供壓縮燃料的管道124相連接，其出口處則通過管道126與渦輪噴氣發(fā)動機的燃燒室的噴射器相連接，而輸送的流量則與測量裝置的可動元件的位置相稱。函數(shù)發(fā)生器114將設定值Cf轉(zhuǎn)換為位置設定值XD*。比較器116接收位置設定點的值XD*以及由與測量裝量相連的位置傳感器128提供的實際位置值XD，并且計算XD*與XD之間的差值eXD。PID型的校正電路118接收所述差值ε XD并且產(chǎn)生表示電流強度的量值，該電流強度控制與測量裝置120相連的電流伺服閥130，以用來將后者(測量裝置120)帶入到預期的位置，因此，其會使注入燃料的流量達到期望的數(shù)值C*。圖3示出了根據(jù)渦輪噴氣發(fā)動機的速度N的變化而變化的燃料流量C。在圖3中，曲線⑶與曲線CE代表壓縮機的停轉(zhuǎn)線(stalling line)以及傾向熄火線。曲線Cmax則代表流量值的最大門限值，并且大致上平行于曲線CD，為了提供一保險的余量(I1C,該曲線Cmax位于所述曲線CD的下方。曲線Cmin則代表流量值的最小門限值，并且大致上平行于曲線CE，為了提供一保險的余量d2C，該曲線Cmin位于所述曲線CE的上方。在從空轉(zhuǎn)速度ID切換到全功率速度FP的過程中，起初燃料的流速迅速增長，直到它遇到曲線Cmax，并在達到與所述FP速度相對應的數(shù)值前跟隨著所述曲線Cmax。相反地，在從全功率速度FP切換到空轉(zhuǎn)速度ID的過程中，起初燃料的流速迅速減少，直到它遇到曲線 Cfflin并在達到與所述ID速度相對應的數(shù)值前跟隨著所述曲線Cmin。曲線CN代表穩(wěn)定條件下的流速值。圖4相似地示出了基于渦輪噴氣發(fā)動機的速度N的量值C/P的變換。曲線(C/P)N表示穩(wěn)定條件下的數(shù)值。應當注意到的是該數(shù)值為在此處是恒定的，以表示渦輪噴氣發(fā)動機的一個不變量。曲線(C/P)D以及(C/P)E代表壓縮機的停轉(zhuǎn)線以及傾向熄火線，并且線(C/P)max以及(C/P)min表示C/P的最大或最小的臨界值或門限值。
在從ID速度到FP速度以及從FP速度到ID速度的瞬時條件下的C/P的變化也在附圖中示出。對于一個給定渦輪噴氣發(fā)動機，所述門限值(C/P)max以及(C/P)min取決于一定數(shù)量的參數(shù)。因此，(C/P)max取決于連接高壓渦輪機與高壓壓縮機的軸的旋轉(zhuǎn)速度NHP，高壓壓縮機入口處的溫度T25，壓縮機入口處的壓力Pi,傾角i (飛機的軸與位移方向之間的角)， 飛機的滑行角度，特別針對NHP，NLP, P30的預先確定的最大允許值，以及低壓渦輪機出口處的溫度T50，同時考慮針對于渦輪噴氣發(fā)動機的相關(guān)速度的可變幾何的位置。類似地，(C/P)min取決于速度NHP，溫度T25，壓力P30以及特別針對NHP，NLP, P30 的預先確定的最小允許值，同時考慮針對于相關(guān)速度的可變幾何的位置。為了減少飛行過程中的實時計算操作，(C/P)max以及(C/P)min的數(shù)值由電路110計算得出(C/P)max = F^N, T5Pi, i,...)(C/P)min = F2(N, T,Pi; i,...)其中，N為NHP的瞬時數(shù)值，T為T25的瞬時數(shù)值，Pi為發(fā)動機入口處的壓力的瞬時數(shù)值，以及i為傾角，這些數(shù)值由傳感器提供，所述函數(shù)F1和F2也已經(jīng)與渦輪噴氣發(fā)動機的其它不變的參數(shù)進行了結(jié)合，包括對于當前條件的VG設定點的位置。根據(jù)壓縮機的特征以及發(fā)動機的熱動力特征來確定門限值(C/P)max以及(C/P)min 是通過自身已知的方式實施。門限值(C/P)max的確定(主要防止壓縮機停轉(zhuǎn))是通過基于壓縮機的標注尺寸的理論計算來進行的，其中壓縮機的停轉(zhuǎn)特性P輸Λ/Ρ輸出=F(N/VT >被計算得出，隨后特性通過壓縮機的測試而加以驗證。這一特征在可以被控制單元利用的領(lǐng)域中被再次轉(zhuǎn)換，g卩(^[^(Ν/λ/ )，這些參數(shù)N、C、P、T對于控制單元是可用的，且隨后被發(fā)動機測試確認或調(diào)整。門限值(C/P)min的確定(主要用于防止發(fā)動機的傾向熄火)是通過基于燃燒室的標注尺寸理論計算來進行的，其中所述燃燒室的熄火特征燃料流量C/空氣流量被計算出來，隨后特性通過燃燒室測試而加以驗證。這一特征在可以被控制單元利用的領(lǐng)域中被再次轉(zhuǎn)換，即C/P = F(N)，這些參數(shù)N、C、P對于控制單元是可用的，且隨后被發(fā)動機測試確認或調(diào)整。這些門限值通常以曲線的模式或方程表達，以便通過發(fā)動機控制單元進行處理。圖2中所示控制系統(tǒng)也包括針對可變幾何210的至少一個本地控制循環(huán)200，例如，具有可變設置角度的高壓壓縮機定子葉片設定角度的控制循環(huán)，所述可變設置角度允許使高壓壓縮機中的空氣流速偏差與渦輪噴氣發(fā)動機的條件相適應。可變幾何的位置在此外被高壓軸18的NHP速度強制限定。函數(shù)發(fā)生器202接收到由速度傳感器提供的代表NHP的量值，并且精心設定了針對于可變幾何位置設定點的數(shù)值XVG*。在壓縮機葉片具有一可變設定角度的情況下，所述設置角度Y的設定點數(shù)值如圖5中示出相對變化，其中，N表示驅(qū)動壓縮機軸的旋轉(zhuǎn)速度，并且T為壓縮機的入口處的溫度。在此外，N = NHP并且T = Τ25。因此，所述函數(shù)發(fā)生器202也接收代表溫度Τ25的信息。
位置傳感器212提供一個表示可變幾何210的實際位置的XVG量值。例如，該位置傳感器212與控制可變幾何210的位置的油缸致動器相連。比較器204接收數(shù)值XVG*以及XVG并且為校正電路206 (例如PID型的校正電路) 提供ε XVG值，該ε XVG值代表XVG*與XVG之間的差值。所述校正電路206精細計算用來表示與可變幾何的致動器相關(guān)聯(lián)的伺服閥214的控制電流強度的量值，以便將可變幾何的位置帶到設定的數(shù)值處。圖6和圖7示出了本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)的兩個具體實施例。在圖6和圖7中，那些與圖2所示的控制系統(tǒng)中的元件相同的元件具有相同的編號，并且不再進行詳細的描述。圖6中的控制系統(tǒng)與圖2中的控制系統(tǒng)的區(qū)別在于用于計算最大和最小C/P門限值的電路110與比較器204的出口相連接，所述比較器204用來接收表示可變幾何的設定點位置與實際位置之間的差值ε XVG的信息，這樣的差異在瞬時條件下可能更加明顯且令人不安。C/P的最大門限值提供給門限電路108之后，實時地自動計算出修正值(C/P)max，(C/P)max, = (CVP)maJk1* ε XVG，其中，(C/P)max 比照圖 2 所示計算得出，Ic1 為校正因數(shù)，表示在停轉(zhuǎn)線上相關(guān)可變幾何位置的影響系數(shù)。類似地，C/P的最小門限值提供給門限電路108之后，實時地自動計算出修正值 (C/P)min’ (C/P)min,= (C/P)min+k2* ε XVG，其中，(C/P)min 比照圖 2 所示計算得出，k2 為校正因數(shù)，表示在傾向熄火線(lean extinction line)上相關(guān)可變幾何位置的影響系數(shù)。Ic1以及k2可以是正數(shù)或負數(shù)。Ic1通過尋找在一給定幾何角度angl上的停轉(zhuǎn)線(C/P) 1與在另一個給定幾何角度 ang2上的停轉(zhuǎn)線(C/P) 2來確定，以由此定義所述影響kl = [(C/P)2-(C/P)1]/[ang2_angl]k2通過尋找在一給定幾何角度angl上的熄火線(C/P) 1’與在另一個給定幾何角度ang2上的熄火線(C/P)2’來確定，以由此定義所述影響k2 = [(C/P)2， -(C/P)1， ]/[ang2， -angl，]圖7中的控制系統(tǒng)與圖2中的控制系統(tǒng)的區(qū)別在于用于計算最大和最小C/P門限值的電路110與位置傳感器212相連，以便接收表示可變幾何的實際位置XGV的信息。所述計算電路110自動地通過實時計算產(chǎn)生最大門限值(C/P)max 以及最小門限
值(c/p)min“，(C/P)max" = F' i(N, Τ,Ρ, ... , XVG)(C/P)min = F' 2(N, Τ,Ρ, ... ,XVG)其中，F(xiàn)'工以及F' 2與函數(shù)F1和F2不同，在上述函數(shù)中，其使渦輪發(fā)動機的不變參量與在相關(guān)時刻的可變幾何的位置(而不是它們的設定點的值)相結(jié)合。為了確定門限值(C/P)max 以及(C/P)min 和它們的表達式，可以采用與確定門限值 (C/P)fflax以及(C/P)min和其表達式相類似的方式。在圖6和圖7的具體實施方式
中，考慮了所述可變幾何的實際位置。然而，基于它們可能具有的影響，可以通過向計算電路110提供表示設定點位置與實際位置之間的差值或表示不同的可變幾何的實際位置的信息來將多個可變幾何的實際位置考慮進來。本發(fā)明的顯著特點在于，為了優(yōu)化門限值，本發(fā)明更好地將渦輪發(fā)動機的實際熱力學狀態(tài)考慮進來。與本現(xiàn)有技術(shù)相比，對于給定的壓縮機，與渦輪發(fā)動機的熱動力狀態(tài)的錯誤考慮因素相關(guān)的停轉(zhuǎn)或熄火的風險被降低，而在速度變化過程中的加速時間也得以改進。另一個所提供的可能性是減小了相對于停轉(zhuǎn)線的余量，并因此優(yōu)化了壓縮機的設計。對于給定的壓縮機來講，其它所提供的可能性在于承擔較少的可變幾何伺服控制的操作，以使得減小標注尺寸以及重量成為可能，或在于允許增加故障的強度，因為在故障的情況下，設定點與位置是不同的。
權(quán)利要求
1.一種用于控制燃氣渦輪機的方法，所述燃氣渦輪機包括具有至少一部分可變幾何的壓縮機部件、燃燒室以及渦輪機部件，所述方法包括-基于所期望的燃氣渦輪機速度，產(chǎn)生將要輸入到燃燒室的燃料的流量設定點值；_計算門限值，以保持燃料流量的設定點值大于或等于最小極限值且小于或等于最大極限值，所述門限值取決于燃起渦輪機的熱動力狀態(tài)；以及_根據(jù)測出的代表可變幾何部分的瞬時位置的位置信息與設定點的位置信息之間的差異，通過控制致動器來控制可變幾何部分的位置，其特征在于，-所述門限值根據(jù)測出的代表可變幾何部分的瞬時位置的位置信息或根據(jù)這種測出的位置信息與設定點的位置信息之間的差異通過實時計算自動調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述門限值是根據(jù)與可變位置部分的設定點位置相對應的燃氣渦輪機的熱動力狀態(tài)計算得到的，并且根據(jù)可變幾何部分的測出的位置與設定點位置之間的差異進行實時校正。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述門限值是根據(jù)燃氣渦輪機的熱動力狀態(tài)通過直接考慮所測得的可變幾何部分的位置計算得到的。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述可變幾何部分是壓縮機部件中具有可變設定角度的定子葉片和用于收集空氣的閥門之中的至少一個部件。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述計算出的門限值為燃料空氣比值C/P，其中，C為將要輸送到燃燒室中的燃料流速，而P為壓縮機部件出口處的壓力。
6.一種用于控制燃氣渦輪機的系統(tǒng)，該燃氣渦輪機包括具有至少一部分可變幾何的壓縮機部件、燃燒室以及渦輪機部件，所述控制系統(tǒng)包括_用于根據(jù)所期望的燃氣渦輪機速度，產(chǎn)生將要輸入到燃燒室的燃料的流量設定值的電路，所述用于產(chǎn)生燃料流量設定值的電路包括用于計算門限值的電路，以保持燃料流量的設定值大于或等于最小極限值且小于或等于最大極限值；和-用于控制可變幾何部分位置的電路，包括位置傳感器，以提供代表可變幾何部分的測得位置的信息，包括作用于可變幾何部分的致動器，用來控制可變幾何部分的位置，還包括用于控制致動器以強制可變幾何部分的位置于設定點位置的電路，其特征在于，為了根據(jù)所測得可變幾何部分的位置或根據(jù)所測得的位置與設定點的位置之間的差異，通過實時計算來自動地調(diào)整門限值，所述用于計算門限值的電路與用于控制所述可變幾何部分位置的電路相連。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于計算門限值的電路被設計為根據(jù)與可變幾何部分的設定點位置相對應的燃氣渦輪機的熱動力狀態(tài)計算門限值，并用于根據(jù)可變幾何部分的所測得的位置與其設定點的位置之間的差異來校正計算出的門限值。
8.如權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述用于計算門限值的電路被設計為通過直接考慮所測得的可變幾何部分的位置，根據(jù)燃起渦輪機的熱動力狀態(tài)計算門限值。
9.如權(quán)利要求6-8中任意一項權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述用于計算門限值的電路與用于控制可變幾何部分位置的至少一個電路相連，所述可變幾何部分選自壓縮機部件中具有可變設定角度的定子葉片和用于收集空氣的閥門。
10.如權(quán)利要求6-9中任意一項權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述用于計算門限值的電路被設計為計算燃料空氣比的門限值C/P，其中，C為將要輸送到燃燒室中的燃料的流量，而P為壓縮機部件出口處的壓力。
11.一種燃氣渦輪機，其裝配有如權(quán)利要求6-10中任意一項權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)。
12.—種飛機渦輪噴氣發(fā)動機，其裝配有如權(quán)利要求6-10中任意一項權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于控制燃氣渦輪機(10)的方法，所述燃氣渦輪機包括具有至少一個可變幾何部件(210)的壓縮機部件、燃燒室以及渦輪機部件，所述方法包括-基于所期望的燃氣渦輪機速度，產(chǎn)生用于輸入燃燒室的燃料的流速設定點值(C*)；-計算門限值(C/Pmin’，C/Pmax’)，以在給定范圍內(nèi)保持燃料流量的設定值，所述門限值取決于燃氣渦輪機的熱動力狀態(tài)；以及-根據(jù)代表瞬時位置的位置信息(XVG)與設定點的位置信息(XVG*)之間的差異，通過控制致動裝置來控制可變幾何部分的位置，所述門限值根據(jù)可變幾何部分的瞬時位置信息或根據(jù)該位置信息與設定點位置信息之間的差異(εXVG)，通過實時計算自動調(diào)整。
文檔編號F02C9/52GK102317600SQ201080008023
公開日2012年1月11日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者克里斯蒂安·鄂盧梭 申請人:斯奈克瑪