DE1039312B

DE1039312B - Fuel control device for two-stage gas turbine systems with mechanically separated runners

Info

Publication number: DE1039312B
Application number: DEU2523A
Authority: DE
Inventors: Thomas Paul Farkas
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1952-12-06
Filing date: 1953-12-05
Publication date: 1958-09-18

Description

Kraftstoffregelvorrichtung für zweistufige Gasturbinenanlagen mit mechanisch voneinander getrennten Läufern Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffregelvorrichtung für zweistufige Gasturbinenanlagen mit mechanisch voneinander getrennten Läufern.Fuel control device for two-stage gas turbine systems with mechanically separated rotors The invention relates to a fuel control device for two-stage gas turbine systems with mechanically separated rotors.

Es ist bereits eine Kraftstoffregelvorrichtung für eine zweistufige, aus zwei mechanisch voneinander unabhängigen Turbinen bestehende Gasturbinenanlage bekannt, bei welcher für jede Turbine getrennt aus Ist- und Sollwert der Drehzahl die Regelabweichung gebildet wird, wobei die beiden Drehzahlregelabweichungen der beiden Turbinen gemeinsam das Kraftstoffregelorgan verstellen.There is already a fuel control device for a two-stage, Gas turbine system consisting of two mechanically independent turbines known, in which for each turbine separately from the actual and setpoint of the speed the control deviation is formed, the two speed control deviations of the both turbines adjust the fuel control element together.

Es kann nun in einer zweistufigen Turbine, insbesondere in einer Turbine mit einem unmittelbar an den Ausgang der Niederdruckturbine angeschlossenen Nachbrenner, eine plötzliche Nachverbrennung im Nachbrenner einen plötzlich auftretenden Druckabfall hinter der Niederdruckturbine verursachen, wodurch sich die Drehzahl der letzteren und des ihr zugeordneten Niederdruckverdichters sehr schnell erhöht, bis die Drücke sowohl durch die Hochdruckturbine als auch durch- die Niederdruckturbine wieder ausgeglichen sind. Diese plötzliche Drehzahlerhöhung kann so hoch werden, daß entweder der Verdichter oder die Turbine beschädigt wird.It can now be used in a two-stage turbine, in particular in a turbine with an afterburner connected directly to the outlet of the low-pressure turbine, sudden afterburning in the afterburner a sudden drop in pressure cause behind the low pressure turbine, increasing the speed of the latter and the low-pressure compressor assigned to it increases very quickly until the pressures both through the high pressure turbine and through the low pressure turbine again are balanced. This sudden increase in speed can be so high that either the compressor or the turbine is damaged.

Zur Beseitigung dieser vorübergehenden Drehzahlerhöhung ist gemäß der Erfindung eine auf die Drehzahl der \; iederdruckturbine ansprechende Regelung vorgesehen, welche lediglich wirksam ist, wenn die Niederdruckturbine mit Überdrehzahl läuft. Diese Regelung wird dadurch erreicht, daß gemäß der Erfindung Mittel zur Unterdrückung der Drehzahlregelabweichung der Hochdruckturbine und zur Rufschaltung der.Drehzahlregelabweichung der Niederdruckturbine auf das die Kraftstoffzufuhr beeinflussende Stellglied vorgesehen sind.To eliminate this temporary increase in speed, see of the invention an on the speed of the \; low-pressure turbine responsive control provided, which is only effective when the low pressure turbine is overspeed runs. This regulation is achieved in that according to the invention means for Suppression of the speed control deviation of the high pressure turbine and for ringing The speed control deviation of the low-pressure turbine on the fuel supply influencing actuator are provided.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung mit Blockschaltbild, aus welcher die allgemeine Anordnung der Turbine, der Kraftstoffzuführungseinrichtung und der elektronischen Regelvorrichtung für die letztere ersichtlich sind, und Fig.2 eine gegenüber Fig.1 mehr ins einzelne gehende schematische Darstellung der den Sicherheits-Grenzwert-Regelkreis und die Grenzwert-Brücken-_regelschaltung umfassenden Temperatur-Regelabweichungsschaltung einschließlich der dazugehörigen Schaltbilder.The invention is described in more detail below with reference to the drawing. 1 shows a schematic representation with a block diagram from which the general arrangement of the turbine, the fuel supply device and the electronic Control device for the latter can be seen, and Fig.2 a compared to Fig.1 more detailed schematic representation of the safety limit value control loop and the temperature control deviation circuit comprising the limit value bridge control circuit including the associated circuit diagrams.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Turbostrahltriebwerk bezeichnet. Bei diesem kann es sich um eine beliebige der an sich bekannten Triebwerksbauarten mit zweistufiger Turbine handeln. In diesen Triebwerken werden Verdichter verwendet, denen durch eine Lufteintrittsöffnung Luft zugeführt wird, welche sie verdichten und unter Druck in eine Brennkammer fördern. in welcher Kraftstoff verbrannt wird. Die `'erbreiinungsprodukte werden aus der Brennkammer zwei Gasturbinen zugeführt, welche voneinander getrennte Verdichter antreiben. Die aus der Turbine austretenden Gase verlassen das Triebwerk durch eine Ausströmdüse. Die zweistufige Turbine umfaßt gewöhnlich einen inneren und einen äußeren Teil, welche gleichachsig angeordnet sind, wobei die Welle des äußeren Teils die Welle des inneren Teils umgibt. An einem Ende des inneren Teils befindet sich der Niederdruckverdichter und an seinem anderen Ende die Niederdruckturbine, während der äußere Teil an einem Ende den Hochdruckverdichter und am anderen Ende die Hochdruckturbine aufweist.In Fig. 1, 10 denotes a turbo jet engine. With this one it can be any of the two-stage engine types known per se Act turbine. In these engines compressors are used, which by an air inlet opening is supplied with air, which they compress and pressurize convey into a combustion chamber. in which fuel is burned. The '' preparation products two gas turbines are fed from the combustion chamber, which are separate from each other Drive the compressor. The gases emerging from the turbine leave the engine through an outlet nozzle. The two-stage turbine usually includes an inner one and an outer part, which are arranged coaxially, the shaft of the outer part surrounds the shaft of the inner part. At one end of the inner part is the low pressure compressor and at its other end the low pressure turbine, while the outer part at one end the high pressure compressor and at the other end has the high pressure turbine.

Während des Betriebs einer zweistufigen Turbine wird die Kraftstoffzufuhr wahlweise durch eine drehzahlabhängige oder durch eine temperaturabhängige Regeleinrichtung geregelt, wobei die Drehzahl des Hochdruckteils und die Temperatur in der Ausströmdüse als Regelgrößen verwendet werden. Der Flugzeugführer stellt einen Drehzahlsollwert an einem Drehzahlwähler 48 ein. Das vom drehzahlempfindlichen Regelsystem kommende Signal wird in der Grenzwert-Brückenregelschaltung mit einem Signal des temperaturempfindlichen Regelsystems verglichen, und das sich hieraus ergebende Signal wird verwendet, um das die Kraftstoffzufuhr zur Turbine regelnde Steuerventil einzustellen: Somit wird also das Triebwerk durch Bewegen des Drehzahlwählhebels 48 gesteuert.During the operation of a two-stage turbine, the fuel supply is turned off either by a speed-dependent or by a temperature-dependent control device regulated, the speed of the high pressure part and the temperature in the discharge nozzle can be used as controlled variables. The pilot sets a speed setpoint on a speed selector 48. The one coming from the speed-sensitive control system Signal is in the limit value bridge control circuit with a signal of the temperature sensitive Control system compared, and the resulting signal is used to that is the fuel supply to the turbine adjusting the regulating control valve: The engine is thus controlled by moving the speed selector lever 48.

Wie in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigt, wird von einem Generator 12, -welcher ein von der Hochdruckturbine angetriebener Wechselstromgenerator sein kann, ein Drehzahlsignal abgenommen und einem drehzahlempfindlichen Kreis 14 zugeführt. Im drehzahlempfindlichen Kreis wird eine Drehzahl-Regelabweichungsspannung erzeugt. Diese Spannung kann Null sein, wenn die Turbine mit Solldrehzahl läuft, positiv, wenn sie mit Überdrehzahl, und negativ, wenn sie mit Unterdrehzahl läuft. Das Drehzahl-Regelabweichungssignal wird der Grenzwert-Brückenregelschaltung 18 zugeleitet.As shown in Fig. 1 of the drawings, a generator 12, -which can be an alternator driven by the high pressure turbine, a speed signal is picked up and fed to a speed-sensitive circuit 14. A speed control deviation voltage is generated in the speed-sensitive circuit. This voltage can be zero when the turbine is running at target speed, positive, when it is overspeed, and negative when it is underspeed. The speed control deviation signal is fed to the limit value bridge control circuit 18.

Ein Temperatursignal wird von in der Ausströmdüse angeordneten Thermoelementen 20 der Temperatur-Regelabweichungsschaltung 22 zugeführt, wo es mit einer festen Spannung verglichen und in ein Temperatur-Regelabw eichungssignal umgewandelt wird. Dieses Signal wird im Vorverstärker 24 verstärkt und durch die Leitung 26 dem Spannungsteiler 16 und der Grenzwert-Brückenregelschaltung 18 zugeführt. Das verstärkteTemperatur-Regelabweichungssignal ist Null, wenn die Turbine die Solltemperatur aufweist, positiv, wenn die Turbine mit Obertemperatur. und negativ, wenn sie mit Untertemperatur läuft. In der Grenzwert-Brückenregelschaltung 18 wird das am stärksten positive bzw. das am wenigsten negative der Drehzahl- und Temperatursignale für die Übertragung zum Hauptverstärker 28 ausgewählt, in welchem es verstärkt und sodann durch die Leitung 31 der Magnetspule 30 zugeführt wird.A temperature signal is provided by thermocouples located in the discharge nozzle 20 of the temperature control deviation circuit 22, where it is with a fixed Voltage is compared and converted into a temperature control deviation signal. This signal is amplified in the preamplifier 24 and through the line 26 to the voltage divider 16 and the limit value bridge control circuit 18 supplied. The amplified temperature control deviation signal is zero when the turbine is at the set temperature, positive when the turbine is with upper temperature. and negative when running at low temperature. In the limit value bridge control circuit 18 is the most positive or the least negative of the speed and Temperature signals selected for transmission to main amplifier 28 in which it is amplified and then fed through line 31 to solenoid 30.

Die Magnetspule 30, welche sich normalerweise in Mittellage befindet oder um ein geringes in der einer Kraftstoffdrosselung entsprechenden Richtung verschoben ist, jedoch von einem negativen Signal in die eine Richtung und von einem positiven Signal in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden kann, betätigt ein Ventil 32, welches den Kraftstoff von der Kraftstoffzuführung 34 zu den Kraftstoffdüsen 36 regelt. Die Kraftstoffanlage umfaßt eine Kraftstoffpumpe 38 für die Förderung des Kraftstoffes, welcher ein druckbetätigtes Überströmventil 40 zugeordnet ist, das dazu dient. ein gleichbleibendes Druckgefälle durch das Drosselventil 42 aufrechtzuerhalten. Das Ventil 32 leitet entweder hohen oder niedrigen Druck in das Innere der Druckdose 44, um das Ventil 42 in Richtung auf seine Schließ- oder Öffnungsstellung zu bewegen und dadurch die Kraftstoffzufuhr zu den Xraftstoffdüsen 36 zu regeln. Die Bewegung des Ventils in Richtung auf seine Schließstellung kann durch einen Anschlag 43 begrenzt werden, um eine Mindestkraftstoffnienge zu gewährleisten.The solenoid 30, which is normally in the center position or shifted slightly in the direction corresponding to a fuel throttling, but can be moved by a negative signal in one direction and by a positive signal in the opposite direction, actuates a valve 32, which regulates the fuel from the fuel supply 34 to the fuel nozzles 36. The fuel system comprises a fuel pump 38 for the delivery of the fuel, which is assigned a pressure-actuated overflow valve 40 which is used for this purpose. to maintain a constant pressure gradient through the throttle valve 42. The valve 32 directs either high or low pressure into the interior of the pressure cell 44 to move the valve 42 towards its closed or open position and thereby regulate the supply of fuel to the fuel nozzles 36. The movement of the valve in the direction of its closed position can be limited by a stop 43 in order to ensure a minimum fuel level.

Der drehzahlempfindliche Kreis 14 verwendet eine Brückenschaltung, um eine durch den vom Flugzeugführer betätigten Wählhebel 48 gewählte konstante Spannung mit der vorn Drehzahlgeber 12 erzeugten Spannung zu vergleichen, wobei das sich hieraus ergebende Signal gleichgerichtet wird, um ein Drehzahl-Regelabweichungssignal zu erhalten, welches auf die Leitungen 50 und 52 gegeben wird.The speed sensitive circuit 14 uses a bridge circuit, by a constant selected by the selector lever 48 actuated by the pilot Compare voltage with the voltage generated in front of the speed sensor 12, wherein the resulting signal is rectified to produce a speed control deviation signal which is given to lines 50 and 52.

Der Strom für den Betrieb der verschiedenen elektronischen Geräte wird normalerweise vom Generator 12 über einen Stromversorgungskreis 54 üblicher Ausführung geliefert, welcher neben anderen Spannungen auch eine @'orspannung von minus 13 Volt in der Leitung 56 und eine stabilisierte Spannung von plus 85 Volt in der Leitung 58 abgibt. Während des Startvorganges wird dem Stromversorgungsteil jedoch durch die Leitung 60 eine 400periodige Wechsel -spannung von einer nicht zur Anlage gehörigen Stromquelle aus zugeführt. Wenn die Turbine und demzufolge auch der Generator 12 eine vorher festgesetzte Drehzahl erreicht, betätigt die über den Relaisgleichrichter 62 und die Relaisspule 64 wirkende Generatorspannung den Kontaktarm 66, um die 400periodige Wechselstromquelle abzuschalten und den Generator 12 an den Stromversorgungsteil anzuschließen.The electricity used to operate various electronic devices is normally more common from generator 12 via power supply circuit 54 Execution supplied, which, in addition to other voltages, also has a voltage of minus 13 volts on line 56 and a stabilized voltage of plus 85 volts in line 58 releases. During the start-up process, the power supply unit however, through line 60 a 400 period AC voltage of one not power source belonging to the system. If the turbine and consequently the generator 12 also reaches a predetermined speed, actuates the over the relay rectifier 62 and the relay coil 64 acting generator voltage Contact arm 66 to turn off the 400 cycle AC power source and the generator 12 to be connected to the power supply unit.

Die Temperatur-Regelabweichungsschaltung und der Zerhacker 74 vergleichen das Thermoelementsignal mit einem Sollwert, welcher feststehend sein oder nach Belieben verändert werden kann. Das T ennperatursignal kann mittels eines Gegenkopplungskreises einen Ausgleich zur Berücksichtigung der zeitlichen Nacheilung der Thermoelemente erfahren.Compare the temperature deviation circuit and chopper 74 the thermocouple signal with a set point which can be fixed or at will can be changed. The temperature signal can be generated by means of a negative feedback circuit a compensation to take into account the time lag of the thermocouples Experienced.

Die vom Thermoelement den Zerhackerkontakten 76 und 78 zugeführte Ternperatur-Regelabweichung, ist bei Untertemperatur positiv und bei Übertemperatur negativ. Bei Verwendung eines veränderlichen, einstellbaren Sollwertes kann ein gewöhnlich positives Signal dem Schwingkontakt 79 des Zerhackers 74 zugeführt werden, um die Amplitude der vom letzteren erzeugten Rechteckwelle zu verändern. Der Schwingkontakt 82 des Zerhackers 80 ist mechanisch so mit dem Zerhackerschwingarm 79 synchronisiert. daß positive Signale bei 76 und 78 eine negative. einer Untertemperatur entsprechende Spannung in der Leitung 26 erzeugen. während negative Spannungen an den Kontakten 76 und 78 positive, einer LTI>ertemperatur entsprechende Spannungen in der Leitung 26 erzeugen.The one fed to the chopper contacts 76 and 78 by the thermocouple Temperature control deviation, is positive if the temperature is too low and if the temperature is too high negative. When using a variable, adjustable setpoint, a usually positive signal are fed to the oscillating contact 79 of the chopper 74, to change the amplitude of the square wave generated by the latter. The oscillating contact 82 of the chopper 80 is mechanically synchronized with the chopper swing arm 79. that positive signals at 76 and 78 a negative. corresponding to a low temperature Generate voltage in line 26. while negative voltages on the contacts 76 and 78 positive voltages in the line corresponding to an LTI> temperature 26 generate.

Die Temperaturregelabweichung auf der Leitung 26 wird durch die Leitung29 den Widerständen 130 und 132 des Spannungsteilers 16 zugeführt. Ein Teil der Teniperaturregelabweichung wird über die Leitung 142 zu nachstehend näher beschriebenen Schaltzwecken zur Grenzwert-Brückenregelschaltung abgezweigt. In der Grenzwert-Brückenregelschaltung verbindet der Gleichrichter 144 die Leitung 142 mit der Masse und begrenzt jede in der Leitung 142 auftretende negative Ternperaturregelabweichung auf ein geringes Maß, und zwar auf annähernd l Volt. Ein Teil der Temperaturregelabweichung wird von einem Punkt zwischen den Widerständen 130 und 132 über die Leitung 146 zum Kontakt 148 des Zerhackers 71 abgezweigt und ferner über die Leitung 150 in die Grenzwert-Brückcnregelschaltung eingebracht, von welcher er in einer ini folgenden noch näher zu beschreibenden Weise selektiv der Magnetspule zugeführt wird.The temperature control deviation on line 26 is indicated by line 29 the resistors 130 and 132 of the voltage divider 16 supplied. Part of the teniperature rule deviation is used via the line 142 for the switching purposes described in more detail below to the limit value bridge control circuit branched off. In the threshold bridge control circuit, the rectifier 144 connects line 142 to ground and limits any negative appearing on line 142 Temperature control deviation to a low level, to be precise to approximately 1 volt. Part of the temperature control deviation is from a point between the resistors 130 and 132 branched off via the line 146 to the contact 148 of the chopper 71 and also introduced into the limit value bridge control circuit via line 150, of which he selectively in a manner to be described in more detail below is fed to the solenoid.

Die Drehzahlregelabweichung wird durch die Leitung 52 dem Kontakt 162 des Zerhackers 71 zugeführt. Diese Drehzahlregelabweichung wird über die Leitung 164 in die Grenzwert-Brückenregelschaltung eingebracht, von welcher sie in einer später noch zu beschreibenden Weise selektiv der Magnetspule zugeführt wird. Die vom drehzahlempfindlichen Kreis ;itif die Leitung 50 gegebene Drehzahlregelabweichung wird für Schaltzwecke der Gren7wert-Brüclcenregelschaltung zugeführt, die im folgenden näher b°-@chrielnen werden.The speed control deviation is transmitted through line 52 to the contact 162 of the chopper 71 is supplied. This speed control deviation is transmitted via the line 164 introduced into the limit value bridge control circuit, of which it is in a is selectively supplied to the solenoid coil in a manner to be described later. the speed control deviation given by the speed-sensitive circuit; itif line 50 is fed to the limit value bridge control circuit for switching purposes, which are described below be closer to b ° - @ chrielnen.

Die der Grenzwert-Brückearegelschaltung durch die Leitungen 164 und 150 zugeführten Drehzahl- und Temperaturregelabweichungen werden Gleichrichtern zugeleitet, die das eine oder das andere von ihnen für die Übertragung zum Hauptverstärker und von diesem z ur 2 Magnetspule Magnetspule auswählen. Die Drehzahlreg e 1-abweichung auf Leitung 164 ist eine Recliteckwelle und wird den Gleichrichtern 168 und 170 zugeführt, x w ähi -end die Teniperaturre-elabweichung t' auf Leitun 9 1.50, welches ebenfalls eine Rechteckwelle ist, den Gleichrichtern 172 und 174 zugeführt wird.The speed and temperature control deviations fed to the limit value bridge control circuit through lines 164 and 150 are fed to rectifiers which select one or the other of them for transmission to the main amplifier and from this to the 2 solenoid solenoid. The speed control 1 deviation on line 164 is a reverse wave and is fed to rectifiers 168 and 170, xw ähi -end the temperature deviation t 'on line 9 1.50, which is also a square wave, is fed to rectifiers 172 and 174.

Die durch die Leitung 50 in die Grenzwert-Brückenschaltung eingeführte Drehzahlregelabweichung wird durch die Widerstände 188 und 190 geleitet, wobei die Kondensatoren in den Leitungen als Filter dienen. Die nach dein Durchgang durch den Widerstand 190 %-orhandene Drehzahlregelabweichung wird bei 202 zwischen den Widerständen 176 und 178 und bei 204 -zwischen den Widerständen 184 und 135 abgelegt. Es handelt sich hier um ein gleichgerichtetes Gleichstromsignal, welches zur Vorspannung der Gleichrichter 168, 170, 172 und 174 verwendet wird. In der gleichen Weise wird die Gleichstrom-Temperaturregela bweichutig durch die Leitung 142 eingeführt und nach dem Durchgang durch den Widerstand 206 bei 208 zwischen den Widerständen 180 und 182 angelegt. welch letztere an die Gleichrichter 168; 170, 172 und 174 abgeschlossen sind, um diese vorzuspannen. Wenn die Spannung der Drehzahlregelabweichung bei 202 und 204 stärker positiv istalsdieSpannung derTemperaturregelabweichungbei208, werden die Gleichrichter 168 und 170 durch Anlegen einer Vorspannung stromführend Betnacht, während die Gleichrichter 172 und 174 durch Vorspannen nichtleitend gemacht werden. Die stromführenden Gleichrichter 168 und 170 lassen die Rechteckwelle der Drehzahlregelabweichung durch, welche vom Zerhacker 71 erzeugt und über die Leitung 164 der Grenzwert-Brückenregelschaltung zugeführt wird.The speed control deviation introduced into the limit value bridge circuit by the line 50 is passed through the resistors 188 and 190, the capacitors in the lines serving as filters. The speed control deviation present after passing through the resistor 190% is stored at 202 between the resistors 176 and 178 and at 204 - between the resistors 184 and 135 . This is a rectified direct current signal which is used to bias the rectifiers 168, 170, 172 and 174. In the same way, the DC temperature regulator is introduced softly through line 142 and applied between resistors 180 and 182 after passing through resistor 206 at 208. which latter to rectifiers 168; 170, 172 and 174 are complete to preload them. If the speed bias voltage at 202 and 204 is more positive than the temperature bias voltage at 208, then rectifiers 168 and 170 are made live by applying a bias voltage, while rectifiers 172 and 174 are made non-conductive by biasing. The current-carrying rectifiers 168 and 170 pass the square wave of the speed control deviation, which is generated by the chopper 71 and fed via the line 164 to the limit value bridge control circuit.

Wenn dagegen die dein Punkt 208 zugeführte Tetnperaturregelabweichung stärker positiv ist als die den Punkten 202 und 204 zugeführte Drehzahlregelabweichung, werden die Gleichrichter 172 und 174 durch Anlegen einer Vorspannung stromführend gemacht, während die Gleichrichter 168 und 170 durch Vorspannen nichtleitend gemacht werden. Die durch die Leitung 150 zugeführte Rechteckwelle der Temperaturregelabweichung kann sodann die Gleichrichter 172 und 174 durchlaufen und zur Magnetspule gelangen, während die Drehzahlregelabweichung blockiert wird. Hieraus ergibt sich, daß die am stärksten positive bzw. die am wenigsten negative Drehzahl- oder Temperaturregelabweichung ihre entsprechende Rechteckwelle als das zu übertragende, zu verstärkende und der Magnetspule zuzuführende Signal auswählt.If, on the other hand, the temperature control deviation fed to point 208 is more positive than the speed control deviation fed to points 202 and 204, rectifiers 172 and 174 are made live by applying a bias voltage, while rectifiers 168 and 170 are made non-conductive by biasing. The square wave of the temperature control deviation supplied by the line 150 can then pass through the rectifiers 172 and 174 and reach the solenoid while the speed control deviation is blocked. It follows from this that the most positive or the least negative speed or temperature control deviation selects its corresponding square wave as the signal to be transmitted, amplified and supplied to the magnetic coil.

Das im allgemeinen mit 212 bezeichnete Netz wird durch die eine Vorspannung von minus 13 Volt führende Leitung des Stroinversorgungsteils gespeist und dient dazu, die Gleichrichter 168 und 170 leicht vorzuspannen, um sie in ihrem günstigsten Betriebsbereich zu halten. In gleicher Weise wird das allgemein mit 214 bezeichnete Netz von der eine Spannung von plus 85 Volt führenden Leitung des Stromversorgungsteils gespeist, um eine Vorspannung für die Gleichrichter 172 und 174 zu liefern und diese so in ihrem günstigsten Betriebsbereich zu halten.The network, generally designated 212, is biased by the one fed by minus 13 volts leading line of the power supply part and is used to slightly bias rectifiers 168 and 170 to keep them at their best Maintain operating range. In the same way, that is designated generally by 214 Mains from the line of the power supply unit carrying a voltage of plus 85 volts fed to provide a bias voltage for rectifiers 172 and 174 and this so to keep them in their most favorable operating range.

Die Drehzahl- und Temperaturregelabweichungen sind so gestaltet, daß, wenn sie der Grenzwert-Brückenregelschaltung zugeführt werden, eine Überdrehzahl oder Übertemperatur durch ein positives Signal angezeigt wird, während im Gegensatz hierzu ein Untertemperatur- oder Unterdrehzahlsignal negativ ist. Das Drosselventi142 muß zum Schließen ein positives Signal von der Grenzwert-Brückenregelschaltung erhalten, wodurch die Kraftstoffmenge verringert und die Überdrehzahl oder die Übertemperatur beseitigt wird. Zum öffnen des Drosselventils müssen der Magnetspule von der Grenzwert-Brückenregel-Schaltung zwei negative Signale, und zwar sowohl für Drehzahl als auch für Temperatur zugeführt werden. Wenn eines der Signale, beispielsweise das Temperatursignal, Null, d. h. weder positiv noch negativ, und das andere, nämlich das Drehzahlsignal, negativ ist, wird die Magnetspule nicht betätigt- und somit die Stellung des Drosselventils nicht verändert.The speed and temperature control deviations are designed so that, when fed to the threshold bridge control circuit, an overspeed or overtemperature is indicated by a positive signal while in contrast for this purpose, an under-temperature or under-speed signal is negative. The throttle valve 142 must receive a positive signal from the limit value bridge control circuit to close, thereby reducing the amount of fuel and the overspeed or overtemperature is eliminated. To open the throttle valve, the solenoid of the limit value bridge control circuit must two negative signals, both for speed and temperature will. If one of the signals, for example the temperature signal, is zero, i. H. neither positive nor negative, and the other, namely the speed signal, negative is, the solenoid is not actuated - and thus the position of the throttle valve not changed.

Um nun die bereits obenerwähnte, auf die Drehzahl der Niederdruckturbine ansprechende Regelung zu schaffen, welche lediglich wirksam ist. während die Niederdruckturbine mit Überdrehzahl läuft, sieht die Erfindung einen von der Niederdruckturbine angetriebenen Generator 220 vor. Dieser Wechselstromgenerator ist durch die Leitung 222 mit der Temperatur-Regelabweichungsschaltung verbunden, um diese bei Überdrehzahl der Niederdruckturbine vorzu-:Pannen und in der Leitung 29 am Ausgang des Thermoelementverstärkers ein positives Signal zu erzeugen, welches der Grenzwert-Brückenregelschaltung 18 zugeführt wird, um die Magnetspule so zu betätigen, daß sie das Drosselventil schließt.To now the already mentioned above, on the speed of the low pressure turbine to create an appealing regulation that is only effective. while the low pressure turbine runs at overspeed, the invention provides one driven by the low pressure turbine Generator 220 in front. This alternator is connected by line 222 to the Temperature control deviation circuit connected to this at overspeed of the low pressure turbine vorzu-: breakdowns and in line 29 at the output of the thermocouple amplifier to generate a positive signal, which is fed to the limit value bridge control circuit 18 to operate the solenoid to close the throttle valve.

Inder Temperatur-Regelabweichungsschaltung wird eine konstante Spannung, nämlich die Spannung der 85-Z"olt-Leitung, durch den Spannungsteiler 224, 226 zu einem Anschlußpunkt 228 geleitet, welch letzterer in Gegenschaltung mit dem Vorverstärker verbunden ist. Die am Anschlußpunkt 228 vorherrschende Spannung wird durch die Widerstände 230 und 232 den Kontakten 76 und 78 des Zerhackers 74 zugeführt, um die Rechteckwelle für den Thermoetementverstärker zu erzeugen. Das Thermoelement ist so geschaltet, daß es ein negatives Signal liefert, das bei Temperaturerhöhung stärker wird und somit das positive Signal von der 85-Volt-Spannungsquelle überwindet, um bei Übertemperatur einen negativen Eingang in den Thermoelementverstärker zu gewährleisten, wobei der Ausgang des Verstärkers zur Grenzwert-Brückenregelschaltung positiv ist. In gleicher Weise liefert das Thermoelement bei Untertemperatur ein schwächeres Signal, so daß die positive Spannung von der 85-Volt-Spannungsquelle vorherrscht, welche nach Durchgang durch den Thermoelementverstärker ein negatives oder Untertemperatursignal in der Grenzwert-Brückenregelschaltung erzeugt.In the temperature control deviation circuit a constant voltage, namely the voltage of the 85-Z "olt line, through the voltage divider 224, 226 to a connection point 228, the latter in opposition to the preamplifier connected is. The voltage prevailing at connection point 228 is determined by the resistors 230 and 232 the contacts 76 and 78 of the chopper 74 fed to the square wave for the thermocouple amplifier to generate. The thermocouple is connected so that it delivers a negative signal that becomes stronger when the temperature rises and thus the positive signal from the 85 volt voltage source overcomes in case of overtemperature ensure a negative input to the thermocouple amplifier, the Output of the amplifier to the limit value bridge control circuit is positive. In the same Way, the thermocouple delivers a weaker signal at low temperatures, so that the positive voltage from the 85 volt voltage source prevails which after passage through the thermocouple amplifier a negative or undertemperature signal in the Limit value bridge control circuit generated.

Ein an sich bekannter frequenzempfindlicher Kreis erhält vom Generator 220 ein drehzahlabhängiges Signal. Der von der Niederdruckturbine angetriebene Wechselstromgenerator 220 ist in den Zweig einer Brücke gelegt, deren anderer Zweig aus dem Kondensator 240 und dem Regelwiderstand 242 besteht, während ihre restlichen beiden Zweige vom Widerstand 244 und vom Kondensator 246 gebildet werden.A frequency-sensitive circuit known per se receives from the generator 220 a speed-dependent signal. The alternator powered by the low pressure turbine 220 is placed in the branch of a bridge, the other branch from the capacitor 240 and the variable resistor 242, while their remaining two branches from Resistor 244 and capacitor 246 are formed.

Die Gleichrichter 248 und 250 sind durch Widerstände 252 und 254 über die Anschlußpunkte der Brücke geschaltet, um an den Ausgängen der Gleichrichter entgegengesetzte Polaritäten zu erzeugen. Der Widerstand 242 ist so eingestellt, daß bei einer bestimmten Drehzahl die Spannung an den Anschlußpunkten 256 und 258 der Brücke gleich ist. Dadurch ergeben sich Spannungen gleicher und entgegengesetzter Polarität am Ausgang der Gleich ichter und eine Nullspannung am Anschlußpunkt260 der Widerstände 252 und 254.Rectifiers 248 and 250 are across through resistors 252 and 254 the connection points of the bridge are connected to the outputs of the rectifier to generate opposite polarities. Resistor 242 is set so that that at a certain speed the voltage at the connection points 256 and 258 the bridge is equal. This results in tensions that are equal and opposite Polarity at the output of the rectifier and a zero voltage at connection point 260 of resistors 252 and 254.

Eine Erhöhung der Drehzahl des Generators 220 erhöht seine Frequenz und seine Amplitude, während sich der Blindwiderstand der Kondensatoren 240 und 246 verringert, wodurch die Spannung bei 256 stark erhöht wird, während die Spannung bei 258 im wesentlichen konstant bleibt. Demzufolge erhöht sich die negative Spannung am Anschlußpunkt 262 des Gleichrichters 248 und des Widerstandes 252, während die positive Spannung am Anschlußpunkt 264 des Gleichrichters 250 und des Widerstandes 254 konstant bleibt, wodurch sich am Anschlußpunkt 260 der beiden Widerstände eine negative Spannung ergibt. Diese negative Spannung wird durch den Widerstand 266 den Gleichrichtern 270, 272, 274 zugeführt, welche ein negatives Signal durchlassen, während sie ein positives Signal blockieren. Das durch die Überdrehzahl des Generators 220 erzeugte negative Signal geht nach Durchlaufen des Gleichrichters 272 durch den Widerstand 275 und von dort durch die Widerstände 276 und 278 zu den Kontakten 76 und 78 des Zerhackers 74. Dieses negative Signal übersteuert jedes vom Thermoelement zum Anschlußpunkt 228 zugeführte positive Signal, so daß ein negatives Signal zum Thermoelementverstärker gelangt, welches in der Leitung 29 zu einem positiven Signal wird, und so zur Grenzwert-Brückenregelschaltung gelangt, von welcher aus sie die Magnetspule 30 betätigt, um die Kraftstoffzufuhr zu verringern.Increasing the speed of generator 220 increases its frequency and amplitude while reducing the reactance of capacitors 240 and 246, greatly increasing the voltage at 256 while keeping the voltage at 258 substantially constant. As a result, the negative voltage at connection point 262 of rectifier 248 and resistor 252 increases, while the positive voltage at connection point 264 of rectifier 250 and resistor 254 remains constant, resulting in a negative voltage at connection point 260 of the two resistors. This negative voltage is fed through resistor 266 to rectifiers 270, 272, 274 which pass a negative signal while blocking a positive signal. The negative signal generated by the overspeed of the generator 220, after passing through the rectifier 272, goes through the resistor 275 and from there through the resistors 276 and 278 to the contacts 76 and 78 of the chopper 74 positive signal so that a negative signal goes to the thermocouple amplifier which becomes a positive signal on line 29 and so goes to the limit bridge control circuit, from which it actuates the solenoid 30 to reduce the fuel supply.

Es ist ersichtlich, daß sich eine Unterdrehzahl des Generators 220 nicht auf den Thermoelementstromkreis auswirkt, da die Gleichrichter270, 272 und 274 jedes positive Signal wirksam auf Masse ableiten und seinen Durchgang durch die Zerhackerkontakte verhindern.It can be seen that an underspeed of the generator 220 does not affect the thermocouple circuit as the rectifiers 270, 272 and 274 effectively diverting any positive signal to ground and allowing its passage through prevent the chopper contacts.

Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsform beschränkt. So wurden beispielsweise zwar bestimmte Polaritäten gewählt und bei der beschriebenen Ausführungsform verwendet. Selbstverständlich können jedoch die Polaritäten umgekehrt werden, ohne das Endergebnis zu beeinträchtigen. Ferner wurde als Beispiel zur Beschreibung der Erfindung eine zweistufige Turbine mit gleichachsig angeordneten Läufern gewählt, von denen jeder einen getrennten Verdichter antreibt. Die Erfindung kann jedoch auch auf die Regelung einer zweistufigen Turbine angewandt werden, deren Läufer in getrennten Gehäusen angeordnet sind und von denen einer etwas anderes als einen zweiten Verdichter antreibt.The invention is not limited to the details of the described embodiment limited. For example, certain polarities were chosen and at of the described embodiment is used. Of course, however, the Polarities are reversed without affecting the end result. Furthermore, was as an example to describe the invention, a two-stage turbine with equiaxed arranged rotors selected, each of which drives a separate compressor. However, the invention can also be applied to the control of a two-stage turbine are, whose runners are arranged in separate housings and one of which drives something other than a second compressor.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Fuel control device for a two-stage gas turbine system consisting of two mechanically independent turbines, in which the control deviation is formed separately for each turbine from the actual and setpoint of the speed, the two speed control deviations of the two turbines adjusting the fuel control element, characterized by means (18) for Suppression of the control deviation (12, 14) of the high-pressure turbine and activation of the control deviation (220, 22) of the low-pressure turbine on the actuator (42) influencing the fuel supply when the low-pressure turbine is running at overspeed.

2. Fuel control device according to claim 1, characterized in that the actual speed value transmitter of the high- and low-pressure turbines are designed as electrical generators (12, 220) and Circuits (14, 22) provided for the formation of the control deviations by electrical means are.

3. Fuel control device according to claim 1 or 2, characterized by Means (248, 250, 272, 274), which the speed control deviations (220, 22) of the Suppress the low-pressure turbine if the low-pressure turbine is not overrelated runs.

4. Fuel control device according to one of claims 1 to 3 with a Device for changing the fuel quantity by means of the control deviation of the exhaust gas temperature, characterized by a device (18) which the speed control deviation of the Electrically compares high-pressure turbine with the exhaust gas temperature control deviation and the larger of the two system deviations on the one influencing the amount of fuel Actuator switches if there is a control deviation or increase the amount of fuel if both control deviations would reduce the fuel supply, the speed control deviation of the low-pressure turbine, for its part, the exhaust gas temperature control deviation in the case of their Intrusion to the actuator is suppressed and switched to the actuator.

5. Fuel control device according to claim 4, characterized in that the device (181 the speed control deviation of the high pressure turbine with the speed control deviation the low-pressure turbine electrically compares and the larger of the two control deviations switches to the actuator influencing the fuel supply. Considered Publications: Swiss Patent No. 266 733.