DE1601551A1

DE1601551A1 - Regeleinrichtung fuer Gasturbinenanlagen

Info

Publication number: DE1601551A1
Application number: DE19671601551
Authority: DE
Inventors: Cornett Jack Edward
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-06-02
Filing date: 1967-02-24
Publication date: 1970-03-05
Also published as: US3357177A; BE694902A; GB1160027A

Description

PATENTANWÄLTE *ii

PATENTANWALT DFPU-ING. R. MDLLER.BDRNER PATENTANWALT D 1 P L.-1 N G. H AN S-H. WEY

BERLIN 33 (DAHLEM) . PODBIELSKIALLEE 68 8 M D N C H E N 22· Wi D E N MAYE R STRAS S E

TELEFON (0311) 762907 · TELEGR.: PROPINDUS " TELEFON (0811) 225585 · TELEGR.: PROPINDUS

FERNSCHREIBER: 0184057 (TELEX) FERNSCHREIBER: 0524244 (TELEX)

19 597

General Electric Company Schenectady , New York (USA)

Regeleinrichtung für Gasturbinenanlagen

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Kraftanlagen, insbesondere eine verbesserte Regeleinrichtung für die Kraftstoffzufuhr zu Gasturbinenanlagen.

Bei der Regelung von Gasturbinen ist es üblich, ein Solldrehisahlsignal zu erzeugen, das im allgemeinen die Stellung eines vom Flugzeugführer bedienten Hebels anzeigt. Dieses Sollwertsignal wird mit einem Signal verglichen, welches die Istdreh— zahl des Motors darstellt. Die Istdrehzahl· wird als Drehzahl des Läufers der Turbine gemessen. Wenn diese beiden Signale gleich sind, läuft die Turbine mit der Solldrehzahl. Andernfalls wird ein Fehlersignal erhalten, das zur Steuerung der Erhöhung oder Herabsetzung der Kraftstoffzufuhr verwendet wird, bis die Solldrehzahl erreicht ist, wobei das Fehlersignal auf Null zurückgeht. Auf diese Weise wird die Schubkraft des Triebwerks auf einem gewünschten Wert gehalten.

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In derartigen Systemen können noch viele andere Steuergrößen und Verbesserungen vorgesehen sein. Venn beispielsweise eine starke Erhöhung der Drehzahl erwünscht ist, kann man nach einem bekannten Verfahren den Kraftstoff mit der höchsten Zufuhrgeschwindigkeit zuführen, bei der noch ein sicherer Betrieb der Anlage möglich ist, und diese größtmögliche Zufuhrgeschwindigkeit unabhängig von der Größe des ψ Drehzahlfehlersigna Ls aufrechterhalten, solange dieses SignaL einen vorgegebenen Wert überschreitet. Wenn sich die Drehzahl des Triebwerks dem Sollwert nähert, nimmt das Fehlersignal ab. Es wird dann dem Triebwerk soviel Kraftstoff zugeführt, d,j.ii die Beschleunigung fortgesetzt wird, doch nimmt bei der Annäherung an die Solldrehzahl die Beschleunigung progressiv ab. Dies gilt für Regeleinrichtungen mit nichtintegrierendem und integrierendem Verhalten. In Regeleinrichtungen mit integrierendem Vex-halten ist eine Einrichtung vorgesehen, welche die Kraftstoffmenge verändert ^ solange ein Fehlersignal vorhanden ist. Eine derartige Regelung hat im allgemeinen den Vorteil, daß die Beschleunigungszeit auf ein Minimum herabgesetzt, eine Solldrehzahl genau eingehalten und ein stabiler Betrieb bei der Solldrehzahl aufrechterhalten wird.

Im Betrieb derartiger Regeleinrichtungen ergibt sich notwendigerweise eine endliche Verzögerungszeit zwischen dem Beginn der Herabsetzung der Kraftstoffmenge und dem Erreichen der Solldrehzahl, damit 'das Triebwerk allmählich und stabil auf

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die Sol!drehzahl gebracht .werden kann. Diese ■zeit ist zwar rniativ IcUi⁴Z und die in ihr- zu erzielende Drtshzah !veränderung relativ lcIein, tiouli gibt es vie le Ümstände,. unter (Ionen der nicht ausgenutzte Zusatzschul) für den Betrieb eines -Von dem TriebTOrlt angetrielienfln Flugzeuges von ßrüüer Bedeutung sein kann.

Die fjeuarint e> Ver/Ji,."Rrungszesit ,.ist v.ei^ .besonriers gvroßer Bedeutunijin iHirln-i-Geb läse—Triebwerken mit einem sofienannten i?rundt riebwerk, da— ßihen heißen fiasstroiti eraeuyt,. der eine Turbim¹ tuni ein mit dieser· verbundenes Geblase antreibt. Das Gei'läse i;ü>t dvii oh eine Düse einen Ra It lui'tstiH>m ab, der bis * zu -Vy des ijeu-ub<*s des Triebwerks -erzeug-t> Die Drehzahl: des Göhlasus ü-n-I der von dtusem erzeugte öcluil) ist eine Funktion der: Drnhzahl dee (rrundtriebwei-lcs, Da zwischen ciem Läuier des tiruuiitrieluverivs und dom Gebläse eine Sti*Ömungsvei bindung besteht, kann nach dem Erreichen der äolldrehzahl des Grundtrieb-* ks das Gebläse seine entsprechende ürehzalil. nur mit einer Ye r-z<>$;*»rung erröiclien. .,,

Ιϊβη'η das Brrpiehßn der vollen Drehzahl- des. Grunätriebwerks^ um beispielsweise zwei Sekunden verzögert wird"_t kann dies , dai das Erreichen der SoLldrehzia,hl des Gebläses

^-arstehenii angegebenen, norraaten v"erzÖgerung uei einen Zeitraum verzögert wird,, der bis zum Zehnfachen_; der g beim Grundtriebwerlc betragt, In>Ge blase --Triebwerken

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ist es daher von großer Bedeutung, daß die Beschleunigungs— und Verzögerungszeiten des sich der Solldrehzahl nähernden Grundtriebwerks der Gasturbinenanlage möglichst kurz sind, damit das Triebwerk den geforderten Schub so schnell erzeugt, wie dies bei einem sicheren und wirksamen Betrieb des Flugzeuges noch möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Regeleinrichtung zu schaffen, bei welcher die Zeit, die zur Veränderung der Drehzahl einer Gasturbinenanlage gegenüber den bekannten Einrichtungen verkürzt und erforderlich ist, wobei gleich- · zeitig ein sicherer, wirksamer und zuverlässiger Betrieb der Anlage gewährleistet wird, und wobei ferner die Regelung bei der Einstellung von vorbestimmten Schubkräften bei Turbo-Gebläse-Triebwerken besonders vorteilhaft wirken soll.

Die Erfindung kann bei einer Regeleinrichtung der vorstehend angegebenen Art für eine Gasturbinenanlage angewandt werden. Derartige Regeleinrichtungen besitzen eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals, das einer Solldrehzahl entspricht, ferner eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals, das der Istdrehzahl der Anlage entspricht. Diese Signale werden in einer Einrichtung verglichen, die ein Fehlersignal erzeugt,. Wenn dieses Fehlersignal unter einem gegebenen Wert liegt, wird es an eine Einrichtung zur Steuerung der der Anlage

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zügeführtenKraftstoffmenge abgegeben, Bei kleinen Abweichungen der Istdrehzahl von der Solldrehzahl bzw. einem kleinen Fehlersignal kann die zugeführte Kraftstoffmenge in direkter Abhängigkeit von der Größe des Fehlersignals gesteuert werden. Wenn die Solldrehzahl von der Istdrehzahl jedoch beträchtlich abweicht, wird die Geschwindigkeit der Veränderung der Kraftstoffmenge durch andere Größen so beeinflußt, daß ein Strömungsabriß im Verdichter der Turbine, eine Überhitzung oder andere schädliche Wirkungen vermieden werden. Verschiedene Eingangsgroßen _t beispielsweise das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Anlage und dem Verdichterdruck sowie die Xufteintrittstemperatur,, können einem Rechner aufgegeben werden, der mit Hilfe von empirisch ermittelten Daten so programmiert ist ,, daß sein Äusgangssignal (Begrenzungssignal) eine Veränderung der Kraftstoffmenge mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit herbeiführt, die für einen sicheren Betrieb der Anlage noch zulässig ist.

Das Begrenzungssignal dient zur Steuerung der Kraftstoff·- zufuhr, xienn der Drehzahlfehler einen vorgegebenen Wert er«* reicht. Erfindungsgemäß wird nun das Begrenzung³signal so lange zur Steuerung der. Kraftstoffzufuhr herangezogen, bis die Anlage annähernd die Solldrehzahl erreicht,hat. Danach wird das Begrenzungssignal als Mittel zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr weggenommen und die Kraftstoffmenge wieder

in Abhängigkeit von dem DrehzahLfehlersignaL gesteuert, Infolge des Beharrungsvermögens des Läufers der Anlage tritt ein Überschwingen über bzw. unter die SolldrehzahL ein, so daß daraufhin das Drehzahlfehlersignal bei einer Beschleunigung bewirkt, daß die Kraftstoffmenge herabgesetzt wird. Diese Herabsetzung wird fortschreitend während der normalen Verzögerungszeil; erzielt, so daß sich ein stabiler Betrieb der Anlage mit der Solldrehzahl ergibt.

Obwohl vorstehend die Drehzahl der Anlage als Hege!größe herangezogen wird, versteht es sich jedoch von selbst, daß die Drehzahl indirekt zum Messen der Schubkraft verwendet werden kann und auch andere Größen, die mit der Schubkraft in Beziehung stehen) dazu verwendet werden können, den Betrieb des Triebwerks derart zu steuern, daß die für Schubveränderungen erforderliche Zeit weitmöglichst herabgesetzt wird.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 schematisch eine Ausiührungsform der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr, anhand deren die Erfindung nachstehend näher erläutert wird. Hierzu dienen weiter die Pig, 2, 3 und 4, die in graphischen Darstellungen die Beschleunigung eines' Triebwerks mit Hilfe einer Regeleinrichtung nach Fig. 1 veranschaulichen.

Das in Fig. 1 dargestellte Turbo-Gebläse-Triebwerk 10 besitzt ein Grutidtriebwerk 12, das einen höißen Gasstrom erzeig, der

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eine Gebläseturbine i¹) antreibt, die, durch eine zentrale Welle 16 mit einem Gebläseläufer 1b verbunden ist. Dieser arbeitet als Niöderdruckverdichter und gibt einen ringförmigen Luftstrom durch eine Düse 20 ab. Auf diese Weise wird der 'größte Teil des Schubes des Triebwerks erzeugt. Das Gebläse to dient gleichzeitig zur Druckerhöhung- der Luft, die dem Grundtriebwerk 12 zugeführt wird. Dieses umfaßt einen Hochdruckverdichter 22, eine Brennkammer 2k~ und eine Turbine 26, die den Verdichter 22 antreibt.

Obgleich beim Betrieb"dieses- Triebwerks zahlreiche St-euerfuuktionen zusammenwirken, ist vor allein die Drehzahl des Läufers des Grundtriebwerks maßgebend für die Erzeugung einer Schubkraft durch das Gebläse und durch die zentral angeordnete Schubdüse 251 durch die der von dem Gr.u-ndtriebwerk" erzeugte, heiße Gasstrom austritt. Je höher nämlich die Drehzahl des Läufers des Grund triebwerke- ist, desto höher muß auch der Energieinhalt des erzeugten Gasstroms sein. Dieser Faktor ist seinerseits eine Funktion des Kraftstoffverbrauches in dar Brennkammer Zh.

Die Brennkammer besitzt mehrere Düsen, von denen nur eine gezeigt ist und denen Kraftstoff über eine Leitung 28 von einer unter Druck stehenden Kraftstoff enthaltenden Zuleitung 30 zugeführt wird* Die Kraftstoffmenge in der Leitung 28 wird durch ein Dosierventil 32» insbesondere durch die Stellung des nicht gezeigten Dosierkolbens dieses. Ventils

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Die Drehzahl des Triebwerks 10 wird gewöhnlich von dem Flugzeugführer durch Betätigung eines Gashebels Jk so gesteuert, daß die gewünschte Schubkraft erzeugt wird. Der Gashebel ist mit einem Sollsignalgeber 36 verbunden, der als ein Umformer wirkt, welcher die Winkelstellung des Hebels 3k in ein Ausgangsspannungssignal E, umwandelt, dessen Wert einer Soll— drehzahl entspricht. Der Einfachheit der Darstellung halber r sei hier angenommen» daß alle angegebenen Spannungssignale Gleichspannungssignale sind.

Das Sollwertsignal E. ist auch von der Temperatur der in das Grundtriebwerk 12 eintretenden Luft abhängig. Diese Temperatur wird mit einem Fühler 35» beispielsweise einem Thermoelement, gemessen, dessen Ausgang an einen Temperatursignalgeber 37 angeschlossen ist. Dieser erzeugt ein Ausgangssignal E,, dessen Wert der Temperatur der in das Triebwerk eintretenden Luft entspricht. Das Signal E. wird als Eingang in den SoIldrehzahlsignalgeber 36 gegeben, damit das Sollwertsignal E. einwandfrei einer bestimmten Schubkraft entspricht, da diese von der Lufteintrittstemperatur abhängig ist.

Mit dem Läufer des Grundtriebwerks ist ein Istdrehzahlsignalgeber 38 mechanisch oder elektrisch verbunden, dessen Ausgangssignal E. die Istdrehzahl· des Läufers des Grund triebwerke an-

EL

zeigt. Die Signale E, und E werden einer Ve JgL θ ichs einrichtung ("summing device") aufgegeben, die ein Fehlersignal E erzeugt.

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Dieses Fehlersignal kann in einem Verstärker 42 verstärkt und dann einem Latoning*-Kreis .44 zugeführt werden, dessen Funktion nachstehend ausführlich beschrieben wird. Im Augenblick sei angenommen, daß der Latehing-Kreis nur als Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1 wirke und ein Signal E¹ erzeuge, das den Selektorkreisen 46, 48 aufgegeben wird. Je nach seiner Polarität gelangt das Signal E^f von dem ersten Selektorkreis 46 zu dem zweiten Selektorkreis 48 und von da aus weiter als Steuersignal E zu einem servog&steuerten Stellantrieb 5.0· Dieser Stellantrieb 50 erzeugt eine mechanische Ausgangsgröße 5²> die zum Einstellen des Dosierventils 32 dient. Die Servosteuerung ist vorzugsweise eine integrierende, so daß solarige eine meohanische Ausgangsgröße 52 erzeugt wird, solange ein Steuersignal E vorhanden ist.

Vorstehend wurde die normale Wirkungsweise der Regeleinrich— tung für das Triebwerk erläutert, die sich ergibt, wenn die Istdrehzahl des Triebwerks von der Solldrehzahl nur wenig abweicht, beispielsweise beim genauen Einstellen eines Triebwerks auf eine Solldrehzahl und entsprechende Sollschubkraft. ¥enn dagegen eine stärke Veränderung der Drehzahl des Triebwerks erwünscht ist, muß das Dosierventil %Z mit der höchsten Geschwindigkeit verstellt werden, die für einen sicheren Betrieb des Triebwerks zulässig ist.

Zu diesem Zweck sind die Rechner ("Computer") 54 und $6 vorgesehen» die das Bögrenzungssignal für die Beschleunigung bzw. Verlangsamung erzeugen. 000810/1091 /

Die Rechner 54 und 56 besitzen je einen Eingang E für das

Istdrehzahlsignal E und je einen Eingang für das Luftein-

trittstemperatursignal E,. Aufgrund von empirisch ermittelte

ten Daten sind die Rechner so programmiert, daß sie in Abhängigkeit von den genannten Eingängen Ausgangssignale E

el C C

und E, erzeugen, die als Eingang E an den servogesteuerten

CIG C C

Stellantrieb 50 angelegt werden können und in diesem Fall das Kraftstoffdosierventil derart einstellen, daß die Kraftstoffzufuhr mit der höchsten Geschwindigkeit verändert wird, die für einen sicheren Betrieb des Triebwerks 10 noch zulässig ist.

Der Latching-Kreis 44 dient als Funktions-Generator, dessen Ausgangssignal E¹ nicht eine einfache Verstärkung des Eingangssignals des Kreises darstellt. Lediglich dann, wenn das verstärkte Fehlersignal E niedriger als ein vorgegebener Wert ist,

* θ

arbeitet der Latching-Kreis als Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1, d.h., das Ausgangssignal E* entspricht dem Eingangs-

signal hinsichtlich Betrag und Polarität. Wenn dagegen das

an
verstärkte Eingangssignal, das/den Kreis 44 angelegt wird, einen bestimmten Wert überschreitet, nimmt das Ausgangssig— nal sofort einen beträchtlich höheren Wert an. Wenn der Kreis als Verstärker betrachtet wird, bedeutet das, daß sofort seine Aussteuerung bis zur Sättigung erfolgt, so daß dessen Ausgangssignal E* ein Maximum erreicht. Dies gilt sowohl bei positiven

als auch bei negativen Werten des Fehlersignals E bzw. bei

einer zu niedrigen Drehzahl, bei der das Triebwerk beschleunigt

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- n - ■"■.■■■

werden, soll, und einer zu hohen Drehzahl-, bei der das Triebwerk verlangsamt werden soll. Wenn .das Ausgangssignal· des Latohing-Kreises,auf diesen Maximalwert ausgesteuert worden ist, hat eine weitere Vergrößerung des Betrages des Fehlersigna Ls E keinen Einfluß mehr auf den Ausgang E^f .Auch wenn das Eingangssignal des Latching-Kreises unter denjenigen Wert sinkt, bei dem der Latching-Kreis zur Sättigung ausgesteuert wurde, bleibt das Ausgangssignal Ε· konstant auf seinem Höchstwert, bis das Eingangssignal auf Bull herabgesetzt wird. Eine derartige Herabsetzung auf Tiull bedeutet einen Zustand, bei dem kein Drehzahlfehiersignal mehr vorhanden ist und das Triebwerk mit der Solldrehzahl arbeitet. In diesem Zustand fällt das Ausgangssignal E¹ sofort auf Null ab und so ergibt sich danach wieder eine Verstärkung des Eingangssignals mit dem Faktor 1, bis erneut der Wert erreicht wird, bei dem es auf den Höchstwert ausgesteuert wird. ■.' .. ,.-._■".

Eine zur Ex'zeugung einer Ausgangs funktion der vorstehend an Hand des Kreises kk beschriebenen Art besonders geeignete elektrisehe. Schaltung ist in der Patentanmeldung G ko 778 IXc/it2m genauer;b⁶schrieben·

Bei einem positiven Signal. E , das eine Unterdrehzahl von weniger als 2 ^ anzeigt, wird ein diesem proportionales positives Signal E^f erzeugt. Dieses Signal wird dem Selek-

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BAD ORIGINAL ,/.'

torkreis für kleine Signale k6 aufgegeben. Da es kleiner ist als irgendein maximales Begrenzungssignal E für die Beschleunigung»' wird es au den Selektorkreis für große Signale kS abgegeben. Das gegenüber dem negativen Signal E , positive

Signal E¹ wird jetzt zum Steuersignal E , das auf den servo-

gesteuerten Stellantrieb 50 einwirkt, so daß die Kraftstoffzufuhr bis zum Löschen des Fehlersignals E zunimmt. Wenn da-

gegen die Istdrehzahl um weniger als 2$ der Solldrehzahl höher ist als diese, ist das Ausgangssignal E* negativ und daher kleiner als das Signal E . Dieses negative Signal E¹ er-

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reicht den Selektorkreis für große Signale 48, wo es mit dem negativen Begrenzungssignal E, für die Verlangsamung vergli« chen wird. Ein negatives Signal E' , das eine Überdrehzahl von weniger als 2$ darstellt, ist gegenüber/3edein Signal E, positiv und gelangt daher von dem Selektorkreis für große Signale (48) zu dem servogesteuerten Stellantrieb 50» so daß die Krafteto,ff— zufuhr herabgesetzt wird, bis das Fehlersignal E verschwunden ist.

Angenommen, es sei eine beträchtliche Erhöhung der Schubkraft« erwünscht, wobei also die Drehzahl um mehr als 2 $ erhöht wer- ' den soll, dann wird das Sollwertsignal so stark erhöht, daß"aii den Latching-Kreis 44 ein relativ großes Fehlereignal gelängt. Wenn dieses Fehlersignal einen Wert erreicht, der einen Drehzahlfehler von über 2 % anzeigt, wird der Ausgang E* dee Latching-

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kreises auf einen maximalen positiven Wert ausgesteuert. Dieser Wert ist größer als jedes Begrenzungssignal E

Sl ο ο

für die Beschleunigung. Solange sioh E¹ daher aufseinem

" θ ■ .

positiven Höchstwert befindet, wird das Signal E an den Selektor Λ8 abgegeben und als Steuersignal E verwendet.

Das Signal E steuert dann die Funktion des servogesteueracc

ten Stellantriebes 50, so daß die Kraftstoffzufuhr mit der höchsten Geschwindigkeit vergrößert wird, die für einen sicheren Betrieb des Triebwerkes noch zulässig ist. Bei der Annäherung an die Solldrehzahl wird das Fehlersignal E unter den Wert herabgesetzt, bei dem der Latohing-Kreis Ml· auf seinen Höchstausgang ausgesteuert wurde. Trotzdem wird, wie vorstehend beschrieben wurde, das Signal E* auf seinem Höchstwert gehalten, und zwar vorzugsweise solange, bis die Ist— drehzahl des Triebwerks die Solldrehaahl erreicht. Danach arbeitet der Kreis kk wieder als Verstärker mife dem,Verstärkungsfaktor 1 und das Ausgangssignal E* fällt sofort auf. Null ab, so daß es kleiner ist als das Signal E « Das Signal E* läuft.jetzt von dem Selektorkreis für kleine Signale k6 an den Selektorkreis für große Signale 48 und wird zum Steuersignal E . Unter normalen Bedingungen, ist anzunehmen, daß infolge des Beharrungsvermögens die Drehzahl des Triebwerks die Solldrehzahl überschreitet, jedoch um weniger als 2$, so daß die Kraftstoffzufuhr danach in Abhängigkeit von dem Drehzahlfehlersignal gesteuert wird. Das Fehlersignal E und der Ausgang E^f werden jetzt negativ, wobei der e " " e - - . -

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Ausgang E¹ eine direkte Funktion des Signals E ist. Un-

θ θ

ter diesen Bedingungen wird das negative Signa L E* von dem

Selektorkreis für kleine Signale k6 an den Selektorkreis für große Signale h8 abgegeben und zum Steuersignal E . Das negative Signal E setzt die Drehzahl des Triebwerks

fortschreitend herab, bis die geringe Überdrehzahl korrigiert ist. Das Triebwerk wird daher auf diese Weise in einem stabilen Vorgang auf die Solldrehzahl gebracht.

Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise wird anhand der Kurven der Figuren 2 bis h erläutert. In diesen sind die Drehzahl des Grundtriebwerks, die Gebläsedrehzahl und der Gesamtschub des Triebwerks mit einem gemeinsamen Zitmaßstab dargestellt. Aus der Fig. 2 ist zu erkennen, daß bei einer Beschleunigung des Grundtriebwerks von einer Drehzahl von 9h $> die Beschleunigung auf einem Maximum gehalten wird, bis eine Drehzahl von 100 $ erreicht ist. Danach führt das Beharrungsvermögen des Läufers zu einer Überdrehzahl, die durch eine Herabsetzung der Kraftstoffzufuhr korrigiert wird. Auf diese Weise wird das Triebwerk in einem stabilen Vorgang auf die Solldrehzahl gebracht. Die gestrichelte Linie in Fig. stellt die Funktion einer normalen Regeleinrichtung dar, bei der mit der Annäherung an die Solldrehzahl die Beschleunigung fortschreitend abnimmt. Der Abstand χ entspricht der Verzögerungszeit zwischen dem Erreichen der Solldrehzahl mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung und dem Erreichen der Solldrehzahl mit den üblichen Regeleinrichtungen.

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Fig. 3 zeigt, daß eine 6-prozentige Beschleunigung der Drehzahl des Gr'undtriebwerks zu einer proportional größeren Zunahme der Gebläsedrehzahl führt. Die Veränderung der Gebläsedrehzahl läuft der Veränderung der Drehzahl des Grund— triebwerke nach, wenn dieses seine Höchstdrehzahl erreicht hat, wobei die Gebläsedrehzahl gewöhnlich kein Überschwingen zeigt. In Fig. 3 zeigt die gestrichelte Linie wieder den Verlauf der Gebläsedrehzahl, der bei einer Beschleunigung des Grundtriebwerks mit üblichen Systemen erzielt werdeη würde. Die Strecke y stellt den Zeitgewinn beim Erreichen der SoIldrehzahl des Gebläses dar. ' '

Fig. 3 zeigt die Veränderung des Schubes des Gebläsetriebwerks 10 bei einer Zunahme der Drehzahl des Grundtriebwerkes in der vorstehend beschriebenen Weise. Eine prözentueli relativ " kleine Zunahme der Drehzahl des Grundtriebwerks führt zu einer prozentuell sehr beträchtlichen Erhöhung"der Gesamt-* schubkraft.Wenn diese Schubkraft mit jener verglichen wird, die mit üblichen Systemen erzielt werden kann (diese ist auch hier gestrichelt angedeutet), erkennt man, da-ß in dem^v Zeitpunkt, in dem bei knwendung der. Erfindung die Höchst— schubkraft zur Verfügung stefcrt, bei "dör Verwendung· der Übliehen Systeme nur etwa 95 ?b der SchubKraft vorhanden is^^:* '

Bei den üblichen Systemen ist die HÖcnstsöiiubkraftf erst be'-* : trächtlicn später "verfügbar. Diöse Verzögerung- isV/durch ddle; Strecke ζ dargestellt.' ■■'■- ' - ■■ -^- ".-;'*-.r^f- "^:e- ;· -_;: ■■ ■· i .^: ■_■_-.- ·

^v o ös β ίο/ίο 9 ΐ Ι ^! '/\r- -^i:i-f'

Die beschriebenen Kurven zur Darstellung der Drehzahl und des Schubes in Abhängigkeit von der Zeit gelten natürlich nur für ein Ausführüngsbeispiel und sind für verschiedene Triebwerke verschieden.

Die beschriebene Anlage besitzt im wesentlichen dieselbe Wirkungsweise, wenn die Drehzahl und die Schubkraft beträcht« lieh herabgesetzt werden sollen, \fenn der verstärkte Wert eines negativen Fehlersignals E eine gegebene Grenze über-

schreitet, erreicht der Ausgang des Latching—Kreises 44 sofort seinen negativen Höchstwert. Dieser negative Wert wird von dem Se lektorkreis für kleine Signale 46 an den Se lektorkreis 48 abgegeben. Der negative Höchstwert des Signals E*

ist stets im Betrag größer als jedes mögliche Signal E, , und daher gegenüber diesem negativ. Das Signal E, gelangt daher zu dem servogesteuerten Stellantrieb 50 und bewirkt, daß die Kraftstoffzufuhr mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit herabgesetzt wird, die bei einem sicheren Betrieb des Triebwerks noch zulässig ist. Das Signal E* wird ebenfalls auf seinen negativen Höchstwert gehalten, bis eine niedrigere Solldrehzahl erreicht ist und das Fehlersignal E

den Wert Null hat. Jetzt wird der Ausgang E* erneut dem

Fehlersignal proportional und durch die Selektorkredse 46, an den servogesteuerten Stellantrieb 50 abgegeben.

Die herabgesetzte Drehzahl des Triebwerks wird hierbei in geringstmöglicher Zeit erreicht. Die Kurven, durch welche

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die Herabsetzung der Drehzahl des Grundtriebwerks und des Gebläses, sowie der Schubkraft dargestellt wird, entsprechen, im wesentlichen den Kurven, anhand deren vorstehend die Beschleunigung des Triebwerks beschrieben wurde.

Zur Erfindung gehört .alles das Jenige, was in der Beschreib bung enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was in Abweichung von den konkreten Ausführungsbeispielen für de,n Fachmann naheliegt.

Sp/b-fc

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Claims

1. Regeleinrichtung für Gasturbinenanlagen,mit einer Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zwecks Veränderung der Ausgangsleistung der Anlage und mit einer Einrichtung, die in Abhängigkeit von Unterschieden zwischen dem Soll- und Istwert der Leistung oder Drehzahl o.dgl. der Anlage die Kraftstoffzufuhr steuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner (54, 56) vorgesehen ist, der· in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße (371 38) des Triebwerks ein Begrenzungssignal (E ,

aCC

E, ) erzeugt, das die höchstmögliche Geschwindigkeit ο. e c

darstellt, mit welcher die Einrichtung zur Veränderung der Kraftstoff zufuhr bei Gewährleistung eines sicheren

des Triebwerks
Betriebs/noch verstellt werden kann, sowie ein Latching-

Kreis (44),an den Fehlersignale (E ) angelegt werden, die

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der Differenz zwischen der Soll- und der Istdrehzahl des Triebwerks entsprechen und dessen Ausgang (E^f ) dem Felllersignal (Ε ) bis zu einem vorbestimmten Betrag direkt proportional ist, worauf der Ausgang des Latching-Kreises auf einen Höchstwert erhöht wird, der aufrechterhalten wird, bis das Fehlersignal auf Null zurückgeführt worden ist,-der Aus gang des La te hing-Kreises danach wieder seinem Eingang proportional ist, der Ausgang (E' ) als Steuersignal (E ) an die Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr angelegt ist, wenn der Ausgang (E') dem Fehl. &r signal (E ) proportional ist, und das Begrenzungssignal (E , E, ) als Steuersignal (E ) an die Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr angelegt ist, wenn aich der Ausgang des Latohing-Kreises auf seinem Höchstwert befindet. --""■":

2. Regeleinrichtung nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (Β¹ ) des Latching—Kreises und das Begren-

e ". ■ .

zungssignal (E , E, ) an eine Selektoreinrichtung (46, 48) angelegt ist, Aielche denjenigen Eingang, der den niedrigeren absoluten Wert hat, als Steuersignal (E ) an die Einrichtung (5ö) zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr anlegt.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,» dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Unterschied zwischen dem Soll- und Istwert ansprechende Einrichtung (Λθ) ein Feliiersignal

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Ao

(Ε ) erzeugt, dessen Polarität eine Über- oder Unterdrehdrehzahl der Anlage darstellt, der Ausgang (Ε· ) des Haltekreises von der Polarität des Fehleraignals (E ) abhängig ist, das von dem Rechner erzeugte Begrenzungssignal (E ) eine solche Polarität besitzt und diejenige Höchstgeschwindigkeit darstellt, mit dem zur Beschleunigung der Anlage die Kraftstoffzufuhr erhöht werden kann, und daß ein zweiter Rechner (56) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße der Anlage ein Begrenzungssignal (E, ), das die Höchstgeschwindigkeit darstellt, mit der zur gefahrlosen Verlangsamung der Anlage die Kraftstoffzufuhr herabgesetzt werden kann, wobei das Begrenzungssignal für die Verlangsam'ung die entgegengesetzte Polarität hat wie das Begrenzungssignal für die

(MO Beschleunigung, daß der Latching-Kreis/einen Selektorkreie

(46) für kleine Signale Besitzt, an den das positive Begrenzungssignal ("maximum rate signal") (--BL₀₀) für die Beschleunigung angelegt wird, und einen Selektörkrels (48) für große Signale,an den das negative Begrenzungssignal ("maximum rate signal") (e. ) für die Verlangsamung angelegt wird, wobei der Ausgang (E¹ ) des Latching-Kreisee

an einen der Selektorkreise (46, 48) angelegtiet und beide Selektorkreise so miteinander verbunden sind, daß das Steuer» signal (E ) eine solche Polarität hat, daß es die Kraftstoff· zufuhr zur Beschleunigung erhöht und zur Verlangsamung herabsetzt .

0:09810/1091 ^%/'

h. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, ansonst wie beschrieben und bzw. oder dargestellt. . ■ .

ö'p/bt

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