DE2312932A1

DE2312932A1 - Vorrichtung zum erfassen einer schnellen aenderung in einer eingangsmenge

Info

Publication number: DE2312932A1
Application number: DE2312932A
Authority: DE
Inventors: John Norman Barnard; Thomas Ernest Edwin Roberts
Original assignee: Lucas Aerospace Ltd
Current assignee: Northrop Grumman Properties Ltd
Priority date: 1972-03-16
Filing date: 1973-03-15
Publication date: 1973-09-27
Also published as: FR2176457A5; US3878402A; JPS4927270A; IT979840B; GB1429792A

Description

. ANWtLTE Ing. WERNER COHAUSZ - Dipl.-'ρς. WllHclW FLORACK-DiPL-IiIe-RUDOLF KNAUF

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Lucas Aerospace Limited Well Street GB-Birmingham 14. März 1973 Vorrichtung zw» Tfo-fassen einer schnellen Änderung in einer BinfWMrs

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Sie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen einer schnellen Änderung einer Eingangsmenge und insbesondere eine Vorrichtung sun Erfassen eines schnellen Abfalls im Abgabedruck des Verdichters einer Gasturbine.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines Wechselsignals mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz und mit einer Ton der Größe der Singangsmenge abhängigen Amplitude, eine erste und eine »weite gleiohe Mode, an deren jeweiligen Anode und Kathode das Weohselsinglas anlegbar ist, eine Widerstandskette zwischen der Kathode der ersten Diode und der Anode der zweiten Diode, zwei nicht gleiche Kondensatoren, die in Reihe zur Widerstandskette parallelgesohaltet sind und deren gemeinsamer Punkt mit einer Bezugsspannung verbunden ist, und Mittel zum Ableiten eines Ausgangs von einem gewählten Punkt an der Widerstandskette, wobei die Anordnung eine solche ist, daß die Entladezeit für den einen oder den anderen Kondensator viel länger als die Dauer einer Halbperiode des Weohselsignals ist.

Die Brfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Ausführungsbeispiele gesiegt sind. In den Zeichnungen sind}

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung, Fig. 2 eine Variante der Vorrichtung, und

Fig. 3 und 4 graphitsehe Darstellungen des Anspreohens der Vorrieh· tung auf Änderungen im Abgabedruck eines GasturbinenVerdichters

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Ein Oszillator 10 erzeugt ein Signal mit im wesentlichen konstanter Spannung und Frequenz und füttert einen induktiven Druckwandler und dessen zugehörige Kompensationsschaltung, die bei 11 gezeigt ist. Der Oszillator 10 füttert ferner einen Eingang eines Wechselstromverstärkers 12, dessen anderer Eingang durch den Ausgang der Wandler schaltung 11 gebildet ist. Der Ausgang des Verstärkers wird durch eine automatische Verstärkungsregelung 15 in einer solchen Weise geregelt, daß der Ausgang des Verstärkers 12 im wesentlichen ein Maximum für alle Werte des Eingangs signals von der Wandlerschaltung 11 ist, die 10$ oder mehr des maximalen Werts des Eingangssignals betragen. Die automatische Verstärkungsregelung 15 wird jedoch selbst durch eine Verzögerungsvorrichtung 14 geregelt, so daß eine Verringerung im Eingangssignal eine entsprechende Änderung im Ausgang des Verstärkers 12 nur dann bewirkt, bis die Verstärkungsregelung in Funktion gesetzt wird, um den Ausgang wiederherzustellen.

Der Ausgang des Verstärkers 12 wird einem Umformer 15 zugeleitet, der eine Sekundärwicklung 16 mit einer Mttelabzapfung 17 hat. Die Enden der Wicklung 16 sind jeweils mit zwei gleichen Dioden 18, 19 verbunden. Die Kathode der Diode 18 ist mit der Anode der Diode 19 über eine Widerstandskette 20 verbunden, zu der ein Potentiometer 21 gehört. Zwei nicht gleiche Kondensatoren 22, 25 sind jeweils zwischen die Dioden 18, 19 und die Mittelabzpapfung 17 geschaltet. Der Kondensator 25 hat zweckmäßigerweise eine Kapazität von dem Einhundertf aohen derjenigen des Kondensators 22. Die Mittelabzapfung 17 ist mit einer Bezugsspannung verbunden.

Der Wandler 15, die Dioden 18, 19, die Kondensatoren 22, 25 und die Widerstandskette 20 bilden zusammen eine Detektorschaltung 54*

Der bewegliche Punkt am Potentiometer 21 ist mit dem Eingang eines Gleichstromverstärker 24 verbunden, der einen Rückkopplungekreis 25 aufweist. Der Kreis 25 weist Empfindlichkeitsregelmittel 26 für den Verstärker 24 auf. Die Empfindlichkeitsregelung 26 kann ein abgestimmtes Filter aufweisen, um die Verstärkung des Verstärkers 24

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bei einer bestimmten Frequenz zu erhöhen. Der Ausgang des Verstärkers 24 bildet den Eingang einer Triggerschaltung 27« deren Ausgang einer monostabilen Schaltung 28 zugeleitet wird, um am Punkt 29 einen Impuls mit bestimmter Breite und Amplitude entstehen zu lassen. Der Ausgangswert vom Verstärker 24 hängt von der Änderung im Ausgang des Verstärkers 12 und damit von der Änderungsgeschwindigkeit des Eingangs signals P„ ab.

Im Betrieb wirkt eine Ausgangsmenge auf den Wandlerkreis 11 ein, und im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dieser Menge um den Abgabedruck P„ des Kompressors einer Gasturbine. Das Signal vom Oszillator 10 wird in der Amplitude durch die Wandlerschaltung 11 entsprechend dem Wert von P_ geändert und dem Verstärker 12 zugeleitet. Als Folge der Wirkung der Verstärkungsregelung 13 bleibt der Ausgang des Verstärkers 12 im wesentlichen beim maximalen Wert desselben konstant, außer wenn ein merklicher Abfall im Wert von P im wesentlichen in erheblich geringerer Zeit auftritt, als durch die „Verzögerung vorgegeben ist, die von der Vorrichtung 14 eingeführt wird.

Die Wechselspannung, die in der Sekundärwicklung 16 induziert wird, wird durch die Dioden 18,19 spitzengleichgerichtet, wobei die Spannung an der Diode 18 positiv, die an der Diode 19 negativ ist, bezogen auf die Mittelabzapfung 17* Die Kondensatoren 22, 23 werden auf die an ihenen auftretenden Spitzenspannungen geladen. Ein Spannungeabfall erfolgt in der Widerstandskette 20,.und der bewegliche Punkt des Potentiometers 21 wird so eingestellt, daß die Spannung dort gleich der Bezugsspannung an der Mittelabzapfung 17 ist, wenn der Ausgang des Verstärkers 12 konstant ist.

Venn P~ schnell abfällt, liegt ein Übergangsabfall im Ausgang des Verstärkers 12 und folglich in den Spannungen an den Dioden 18, 19 auf. Die Dauer dieses Übergangsabfalls ist im wesentlichen gleich der der Verzögerung der automatischen Verstärkungsregelung 13» sie ist aber viel größer als das Frequenzintervall des Oszillators 10.

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Sie Kondensatoren 22, 23 entladen damit durch die Widerstandskette 20. Bas Ausklingen der Ladung im Kondensator 23 ist langsamer als die des Kondensators 22, und der Eingang zum Verstärker 24 wird für eine Zeit negativ, die von der Differenz in den Werten der Kondensatoren 22, 23 abhängt. Der Eingang zum Verstärker 24 kehrt auf Null Burüok, wen» die Kondensatoren 22, 23 sich auf die reduzierte Spannung an den Dioden 18, 19 entladen haben oder wenn der Ausgang des Verstärkers 12 wieder auf ein Maximum ansteigt. Ein negativer Eingang zum Gleichstromverstärker 24 führt zu einem entsprechenden Eingang zur Triggerschaltung 27. Wenn der Ausgang vom Verstärker 24 den Triggerwert der Triggerschaltung 27 überschreitet, hat diese einen Ausgang, bei dem es sich um einen geformten Impuls handelt, welcher eine scharfe Kante hat, die bewirkt, daß die monostabile Schaltung das Ausgangssignal als Impuls im Punkt 29 erzeugt.

In der Variante der Detektorschaltung 36, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Widerstandskette 40 zwischen die betreffende Kathode bzw. Anode eines Paars gleicher Dioden 41» 42 geschaltet. Die Widerstandskette 40 weist ein Potetiometer 43 auf. In Reihe zu der Widerstandskette 40 sind zwei Kondensatoren 44» 45 geschaltet, wobei der Wert des Kondensators 45 das Einhundertfache desjenigen des Kondensators 44 beträgt.

Der gemeinsame Punkt der Kondensatoren 44» 45 ist mit Masse verbunden. Die Punkte 46, 47 an der betreffenden Anode bzw. Kathode der Diode 41» 42 sind jeweils mit einer Seite jedes Paars gleicher Kondensatoren 50, 51 verbunden. Die anderen Seiten der Kondensatoren 50, 51 sind mit einem Punkt 52 verbunden, der seinerseits über eine Pufferschaltung 53 mit dem Ausgang des Verstärkers 12 verbunden ist. Zwei weitere gleiche Dioden 48, 49 sind gemäß der Darstellung Bwisehen die Punkte 46, 47 und den gemeinsamen Punkt der Kondensatoren 44» 45 geschaltet1 während einer positiven Halbperiode des Signale vom Verstärker 12 fließt Strom in der Diode 4I, der Kondensator 44 wird positiv geladen, und der Punkt 47 steht unter Massespannung. Während der negativen Halbperiode fließt Strom in der Diode 42, der Kondensator 45 wird negativ geladen, und der Punkt 46

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steht unter Massespannung.

Sie Entladezeiten der Kondensatoren 44» 45 sind viel größer als die Sauer jeder Halbperiode des Signals an den Punkten 46, 47. Sie Kondensatoren 44» 43 bleiben damit la wesentlichen auf den jeweiligen Spitzenwerten des Signals an den Punkten 46, 47 geladen, so lange das Signal konstant bleibt. Ser .wandernde Punkt des Potentiometers 43 wird auf den Punkt der Widerstandskette $40 eingestellt, bei dem die Spannung Hull ist. Ein Abfall im Wert des Signals an den Punkten 46, 47 führt zu einem negativen Impuls am beweglichen Punkt des Potentiometers. Sieser Impuls wird verstärkt und bildet den Eingang zu einer Triggerschaltung und einer monostabilen Schaltung in einer Weise, die der zuvor beschriebenen entspricht.

Ser Beginn eines Stillstands oder einem« Schwalls im Kompressor einer Gasturbine geht einher mit einem schnellen Abfall im Abgabedruck des Kompressors. Ser Ausgangsimpuls dearmonostabilen Schaltung 2^ kann verwendet werden, um eine Anzeige eines solchen Abfalls zu liefern oder um eine korrektive Wirkung einzuleiten und aufrechtzuerhalten.

In Fig. 3 und 4 sind Aufzeichnungen des Ansprechens der Torrichtung auf Änderungen in P_ für eine Anzahl von Turbinenbetriebsbedingungen gezeigt, zu denen gehören»

F als die Rate des Brennstoffdurchflusses, H als die Turbinendrehzahl,

Tp als die Temperatur an der Druckseite des Kompressors und BP als der Spannungsausgang von der Strahlungssonde, die die Turbinenstaurohrtemperatur mißt.

In allen Fällen wurde ein Stillstand dem Kompressors durch eine schnelle Erhöhung der Bate de« Brennstoffdurchflusses von einem niedirigen Wert aus herbeigeführt. Me damit einhergehenden Abnahmen in P₂ sind bei 30 und 31 gezeigt, die entsprechenden Ausgangsimpulse von der !Vorrichtung bei 32 uad 33. Me Impulse 32, 33 sind al* negative dargestellt, können aber zveekmBBigerweise In poatitive ge-

macht werden. Wie zu sehen ist, werden die Impulse 32, 33 durch einen abrupten Abfall in Pp eingeleitet, und sie haben eine im wesentlichen gleiche Größe und Dauer, unabhängig von der Größe des Abfalls in P₂.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

1J Vorrichtung et» Erfassen einer schnellen Inderung einer Singangsenge , gekennzeichnet durch Mittel but Erzeugung eines Weohselsignals mit einer in wesentlichen konstanten Frequenz und mit einer von der Größe der Eingangemenge abhängigen Amplitude» eine erste und eine zweite gleiche Diode» an deren jeweiliger Anode und Kathode das wechsel signal anlagbar ist, eine Widerstandskette swieohen der Kathode «β« der ersten Diode und der Anode der zweiten Diode, zwei nicht gleiche Kondensatoren, die in Reihe zur Widerstandskette parallelgeschaltet sind und deren gemeinsamer Punkt mit einer Bezugsspannung verbunden ist, und Kittel zum Ableiten eines Ausgangs von einem gewählten Punkt an der Widerstandekette, wobei die Anordnung eine solche ist, daß die Entladezeit für den einen oder den anderen Kondensator viel langer als die Dauer einer Halbperiode des Wechselsignals ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Wechselsignals eine Wandlervorrichtung, die auf die Eingangsmenge zur Lieferung eines ersten elektrischen Signals anspricht, und einen Verstärker aufweisen, der auf das erste elektrische Signal anspricht und eine automatische Verstärkungsregelung aufweist, derart, daß das Weohselsignal einen maximalen Wert dann hat, wenn das erste elektrische Signal einen Sollwert überschreitet, wobei eine Verzögerungssohaltung vorgesehen ist, auf die die Verstärkungsregelung anspricht, wobei die Anordnung eine solche ist, daß die Verstärkungsregelung für ein Halten des Wechselsignals im wesentlichen auf dem maximalen Wert sorgt, außer wenn ein Abfall im ersten elektrischen Signal ein solcher ist, daß eine erhebliche Reduktion in dem Wechselsignal von dem maximalen Wert aus in einer Zelt hervorgerufen wird, die geringer als die Verzögerung ist, die von der Verzögerungs-Bchaltung eingeführt ist.
3. Vorrichtung naoh Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Weohselsignals einen Oszillator aufweisen, der ein Ausgangesignal im wesentlichen konstanter Spannung und Frequenz aufweist, wobei die Wandlervorrichtung und der Verstärker auf das Aueganesignal ansprechen.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Wechslsignals einen Umformer aufweisen, dessen Sekundärwicklung zwischen die ersete und die zweite Diode geschaltet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Punkt der nicht gleichen Kondensatoren mit einem Mittelpunkt der Sekundwärwicklung verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Kondensatoren vorgesehen sind, die mit der Anode bzw. Kathode der gleichen Dioden verbunden sind und einen gemeinsamen Punkt haben, an den im Betrieb das Wechselsignal angelegt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Wechselsignals eine Pufferschaltung aufweisen, die eine Ausgangsverbindung hat, welche den gemeinsamen Punkt der gleichen Kondensatoren bildet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß der gemeeinsame Punkte der nicht gleichen Kondensatoren an Masse angelegt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch ein weiteres Paaar gleicher Dioden, deren Kathode bzw. Anode mit der Anode bzw. Kathode der erstegenannten gleichen Dioden verbunden ist, wobei die betreffende Anode bzw. Kathode der weiteren Ka*Dioden mit dem gemeinsamen Punkt der nicht gleichen Kondensatoren verbunden ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ableiten eines Ausgangs von der Widerstandskette durch ein Potentiometer gebildet sind, das einen Teil der Widerstarifekette bildet, ferner durch einen Gleichstromverstärker, der auf die Spannung an dem genannten Punkt anspricht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine

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Triggerschaltung vorgesehen ist, die auf ein Ausgangesignal von dem Gleichstromverstärker anspricht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine monostabile S_ohaltung_t die auf ein Signal von der Triggerschaltung anspricht, derart, daß ein Ausgangssignal vfür die Vorrichtung als Ganzes gebildet wird.

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