DE2652729A1

DE2652729A1 - Detektor und verfahren zum feststellen des stroemungsabrisses in einem gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE2652729A1
Application number: DE19762652729
Authority: DE
Inventors: Fred Lincoln Elsaesser; Joseph Hamilton Hall
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1975-11-19
Filing date: 1976-11-19
Publication date: 1977-05-26
Also published as: FR2347538A1; GB1505810A; BE848420A; US4060980A; NL7612418A; CA1071434A; SE7612419L

Description

Detektor und Verfahren zum Feststellen des Strömungsabrisses in einem Gasturbinentriebwerk

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Feststellen des Strömungsabrisses in einem Gasturbinentriebwerk und betrifft insbesondere ein Strömungsabrißfeststellsystem, welches die vorhandene Triebwerkskraftstoff regelung zusammen mit einem weiteren Parameter ausnutzt.

Bekanntlich ist der Strömungsabriß eine Erscheinung, die in dem Verdichter eines Gasturbinentriebwerkes auftreten kann und die, wenn sie unvermindert anhalten würde, die Triebwerksleistung beeinträchtigen und/oder zur Zerstörung des Triebwerks führen würde,

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Die Theorie des Strömungsabrisses ist zwar noch nicht vollständig geklärt, es genügt jedoch zu wissen, daß der Strömungsabriß derjenige Effekt ist, der auftritt, wenn eine ausreichende Anzahl von Verdichterschaufeln in den Strömungsabriß kommen und eine vorübergehende Umkehrung des Luftstroms durch den Verdichter auftritt. Das hat zur Folge, daß der Verdichterauslaßdruck sehr schnell abfällt und manchmal führt es zu kontinuierlichen Druckschwingungen , bis irgendeine Korrektur vorgenommen wird.

Es ist eine Anzahl von Methoden bekannt geworden, mit denen beabsichtigt wird, entweder abzufühlen, wann ein Strömungsabriß bevorsteht, und den Piloten zu warnen, so daß er korrigierend tätig werden kann, oder die Triebwerksregeleinrichtungen so auszulegen, daß der Triebwerksbetriebsbereich, in welchem das Auftreten eines Strömungsabrisses wahrscheinlich ist, vermieden wird.

Beispielsweise begrenzen die Kraftstoffregler die dem Triebwerk während der Beschleunigung zugeführte Kraftstoff menge derart, daß die Beschleunigung entsprechend einem vorbestimmten Beschleunigungsprogramm erfolgt, welches einen Strömungsabriß berücksichtigt. Eine weitere Methode, die gleichzeitig mit diesem Beschleunigungsprogrammierungssystem angewandt werden kann, besteht darin, den Verdichterauslaßdruck zu messen und Vei— dichterentlüftungsventile immer dann zu öffnen, wenn eine vorbestimmte Verdichterdruckänderung oder -änderungsgeschwindigkeit

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auftritt. Noch ein weiteres Verfahren, das in der US-PS 3 867 717 beschrieben ist, ist die Ausnutzung von berechneten Verdichterdrücken und Turbinen- oder Auslaßtemperaturen als eine Maßnahme zur Feststellung, wann ein Strömungsabriß vorliegt.

Die oben beschriebenen Strömungsabrißfeststell- und -verhinderungsmaßnahmen können zwar bei gewissen Triebwerken und/oder ihren Anwendungen wirksam sein, sie sind jedoch bei anderen Triebwerken und/oder ihren Anwendungen nicht immer wirksam. Beispielsweise kann es vorkommen, daß bei denselben Werten der berechneten Verdichterdrücke oder ihrer Änderungsgeschwindigkeiten und der Triebwerkstemperaturen oder ihrer Änderungsgeschwindigkeiten ein anderer Triebwerksbetrieb auftreten kann, der zu einer falschen Anzeige eines Strömungsabrisses führen würde, oder die Überwachung der Parameter kann nicht ohne weiteres möglich seinjOder die Einführung der Abfühlsonden kann den Gasstrom stören und die Triebwerksleistung beeinträchtigen. Deshalb stellt sich bei der Auswahl äer Strömungsabrißkontrolleinrichtung die Frage,welches Strömungsabrißsystem für das betreffende Triebwerk und seine Anwendungen am besten ist, welche Parameter leicht zugänglich sind, welches System den höchsten Grad an Genauigkeit liefert, welches am schnellsten ist und eine Menge weiterer Überlegungen.

Die Erfindung befaßt sich mit der Überwachung der Minimumanschlagposition des Kraftstoffdosierschiebers des Triebwerkes oder einer

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anderen Anzeigevorrichtung für die Mindestkraftstoffzufuhr und eines weiteren Parameters, nämlich der Änderungsgeschwindigkeit des Brenner- oder Verdichterauslaßdruckes oder der Einlaß- oder Auslaßtemperatur der Turbine oder des durch den Kraftstoff regler erzeugten Beschleunigungsprogramms.

Diese Werte werden ermittelt, so daß zwei Signale einer UND-Schaltung zugeführt werden, die das Ausgangssignal erzeugt, welches einen Strömungsabriß immer dann anzeigt, wenn der Kraftstoffregler die Mindestkraftstoffzufuhr verlangt und wenn irgendeiner der folgenden Zustände vorhanden ist:

1 . die Abfallgeschwindigkeit des Druckes entweder der aus dem Verdichter austretenden Luft oder in dem Brenner ist auf einem vorbestimmten Wert, oder stattdessen

2. die Einlaß- oder Auslaßtemperatur der Turbine hat einen anormal hohen Wert, oder stattdessen

3. die Kraftstoffzufuhr erfolgt nach dem Beschleunigungsprogramm.

Das Strömungsabrißwarnsystem verlangt, daß beide Signale in einem vorbestimmten Zustand sind, bevor das Strömungsabrißwarnsignal abgegeben wird.

In jedem Strömungsabrißkontrollsystem,welches abfühlt, wann ein Strömungsabriß vorliegt, kann das berechnete Strömungsabriß— signal entweder benutzt werden, um dem Flugzeugführer ein

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Warnsignal zu Hefern, beispielsweise als ein optisches oder akustisches Signal, so daß er korrigierend tätig werden kann, indem er beispielsweise den Gashebel zurücknimmt, oder das Signal kann benutzt werden, um einen Korrekturvorgang entsprechend einer der folgenden Möglichkeiten einzuleiten: 1 . Verringern der Triebwerkskraftstoffzufuhr

2. Kraftstoffzufuhr sperren

3. Verdichterentlüftungsöffnungen öffnen

4. Verdichterleitschaufelwinkel ändern

5. Flugzeugeinlaßgeometrie ändern

6. Triebwerksauslaßgeometrie ändern.

Weiter kann das Signal in einem System verwendet werden, das eine automatische Strömungsabrißausregelfolge einleitet, indem in einem zeitgerechten Ablauf die Kraftstoffzufuhr gesperrt, das Zünden begonnen und die Kraftstoffzufuhr wieder eingeleitet wird.

Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Strömungsabrißwarnsystem für ein Axialgasturbinentriebwerk zu schaffen.

Die Erfindung schafft ein Strömungsabrißwarnsystem, das das Mindestkraftstoffzufuhrprogramm des Kraftstoffreglers des Triebwerkes zusammen mit einem weiteren Parameter allein dann benutzt, wenn vorbestimmte Bedingungen jedes Signals erfüllt sind.

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Ferner wird gemäß der Erfindung ein Strömungsabrißwarnsignal
geliefert, nachdem die Bedingung erfüllt ist, daß sich der
Kraftstoffdosierschieber des Kraftstoffreglers des Triebwerkes
in der Minimumkraftstoffanschlagposition befindet und irgendeiner der folgenden Zustände vorliegt: 1) die Abfallgeschwindigkeit
des Verdichtereinlaßdruckes P oder P hat einen vorbestimmten Wert oder 2) die Turbineneinlaßtemperatur oder die Turbinenauslaßtemperatur ist anormal hoch oder 3) die Kraftstoff regelung
ist in oder nahe dem Beschleunigungsprogramm.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine schematische

Darstellung eines Gasturbinentriebwerkes und eines mit ihm verbundenen Strömungsabrißwarnsystems,

Fig. 2 eine typische Triebwerksbetriebskenn

linie und ihre Steuerfunktionen in einem Diagramm, in welchem das Verhältnis WVP über der Drehzahl N aufgetragen ist,

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Al

Fig. 3 ein typisches Blockdiagramm eines Kraft

stoffregelsystems, das nach dem Programm von Fig. 2 arbeitet,

Fig. 4 ein Schema eines Strömungsabrißwarn

systems , und

Fig. 5 ein Schema einer weiteren Ausführungs-

fomn eines Strömungsabrißwarnsystems,

Für die Zwecke der Beschreibung steht das in Fig. 1 dargestellte Gasturbinentriebwerk als ein Beispiel für eine Anzahl unterschiedlicher Triebwerke, bei welchen die Erfindung anwendbar ist. Zu solchen Triebwerken gehören beispielsweise die Triebwerkstypen JT-3D,JT-8D, JT-9D, JT-12 und TF-30, die von der Firma Pratt & Whitney, einer Tochtergesellschaft der Anmelderin, hergestellt werden, worunter aber keine Einschränkung zu verstehen ist. Es genügt zu wissen, daß die Erfindung dort anwendbar ist, wo der Strömungsabriß ein Problem darstellt, was im allgemeinen bei jedem Axialverdichter der Fall ist. Außerdem kann für die Zwecke der Erfindung der Kraftstoffregler von irgendeiner Bauart sein, sei es elektronisch,' hydromechanisch

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oder dgl., die dazu dient, dem Triebwerk Kraftstoff zuzumessen. Zu solchen Kraftstoffreglern gehören beispielsweise die Typen JFC-12, JFC-25, JFC-60 und JFC-68, die von der Firma Hamilton Standard, einer Tochtergesellschaft der Anmelderin hergestellt werden, oder die Typen AJ-H1 , CJ-G5, CJ-G7 und CJ-G8, die von der Firma Bendix Energy Controls, einer Tochterfirma der Bendix Corporation, hergestellt werden, worunter aber ebenfalls keine Einschränkung zu verstehen ist.

Das in Fig. 1 als Beispiel dargestellte Gasturbinentriebwerk ist ein Zweiwellen-Axialgasturbinentriebwerk mit einem Triebwerksgehäuse 10, in welchem ein ND-Verdichter 12 und seine Antriebsturbine 14 sowie ein HD-Verdichter 16 und seine Antriebsturbine 18 drehbar gelagert sind. In dem Brennerabschnitt 20 wird der ihm durch den Kraftstoff regler, welcher durch den Block 22 dargestellt ist, zugemessene Kraftstoff verbrannt und die erzeugten Gase werden, nachdem sie die Turbinen angetrieben haben, zu dem Nachbrenner 24 ausgestoßen, der vorhanden sein kann oder nicht. In diesem Schema führt der Kraftstoff regler 22, der auf den Gashebel 26 und andere Triebwerksbetriebsparameter in bekannter Weise anspricht, Kraftstoff über Leitungen 28 und 30 dem Brennerabschnitt des Kerntriebwerks bzw. dem Nachbrenner zu.

In Abhängigkeit von dem besonderen Triebwerk und seiner Verwendung können ein Einlaßkanal 32 mit veränderlicher Geometrie, verstellbare Verdichterleiträder, die insgesamt mit der Bezugszahl

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34 bezeichnet sind, und/oder Verdichterentlüftungsöffnungen, die insgesamt mit der Bezugszahl 36 bezeichnet sind, voi— handen sein.

Ein typischer Kraftstoffregler, wie beispielsweise die oben erwähnten oder der in der US-PS 2 822 666 beschriebene, auf die alle hier Bezug genommen wird, fühlt gewisse Regelparameter ab und rechnet mit ihnen, so daß sich die Regelprogramme ergeben, die in dem Diagramm von Fig. 2 dargestellt sind. Wie erwähnt, zeigt dieses Diagramm, in welchem das Verhältnis

WVP oder W /P über der Drehzahl N_H oder N aufgetragen r 3 Γ Β 12

ist, die Beschleunigungslinie A, welche dazu dient, das Triebwerk am Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur zu hindern, um sicherzustellen, daß die Triebwerksteile nicht ihre Temperaturgrenzwerte überschreiten und daß der Verdichter nicht in dem Strömungsabrißbereich arbeitet. Außerdem liefert der Kraftstoff regler das typische Bremsprogramm bzw. die Mindestkraftstoff zufuhr W , die durch die Linien B und C dai— gestellt sind.

In den oben erwähnten Kraftstoff reg lern wird das Beschleunigungsprogramm durch einen dreidimensionalen Kurvenkörper erzeugt, der in einer Richtung auf die Drehzahl des Verdichters und in einer weiteren Richtung auf die Verdichtereinlaßtennperatur anspricht. Die Mindestkraftstoffzufuhr W ergibt sich durch einen Anschlag, welcher den Hauptkraftstoffdosierschieber am Absperren hindert. Da der Druckabfall an dem Dosierschieber konstant

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-KJ-

gehalten wird, ist die Kraftstoffzufuhr in der Anschlagposition konstant.

Das wird am besten anhand von Fig. 3 deutlich, die ein Blockdiagramm der Hauptfünktionen eines tpyischen Kraftstoffreglers zeigt, der mit dem Verhältnis W/P arbeitet. Wie

ι Β

erwähnt, erzeugt der Funktionsgenerator 40 für die verlangte Drehzahl, der auf die Position PLA des Gashebels 26 anspricht, welcher durch die Gesamtverdichtereinlaßtemperatur T und/oder den Gesamtverdichtereinlaßdurck P__o vorgespannt sein kann, ein Verdichterdrehzahl(HD-Verdichter-Drehzahl N )-Sollsignal-Ein Vergleicher 42 vergleicht es mit dem Istdrehzahlsignal N und erzeugt ein Signal ΔΝ , welches die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert angibt.

Die oben erwähnten Kraftstoff regler arbeiten zwar ungleichförmig oder mit abfallender Charakteristik, das stellt jedoch keine Einschränkung dar, da eine zeitgleiche Regelung ohne Beeinflussung der Erfindung gleichfalls verwendet werden kann. Die Verstärkung oder der Abfall (Droop) des Signals, das durch den Regler erzeugt wird und durch einen Block 44 in Fig. 3 dargestellt ist, erzeugt ein Ausgangssignal, das auf ein WVP -Sollsignal be-

r B

zogen ist. Das entspricht der Abszisse des in Fig. 2 dargestellten Diagramms.

Daneben erzeugt der Berechnungsabschnitt des Kraftstoff reg le rs,

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welcher die Drehzahl N und T überwacht,ein Beschleunigungsprogramm 46 und, wie oben erwähnt, ist das in dem Fall der hydromechanischen Regler die Aufgabe des dreidimensionalen Kurvenkörpers. Sowohl das Beharrungszustandsverhaltnis W /P ,

ι Β

das durch das Ausgangssignal des Blockes 44 dargestellt wird, und die VV/P -Sollbeschleunigung, die durch das Ausgangssignal des Blockes 46 dargestellt wird, werden durch den Minimumwähler 48 geleitet, welcher das kleinere der beiden zu der Multipliziei— schaltung 50 durchläßt.

Die Multiplizierschaltung 50 multipliziert in bekannter Weise

entweder das W/P -Abfallsignal oder das VV/P₍_₍-Beschleunigungsi B ι Β

signal mit dem Istwert P₀, um ein W -Sollsignal zu erzeugen.

B Γ

Das W -Sollsignal positioniert seinerseits den Dosierschieber 52, um die Kraftstoffmenge zuzumessen, die dem Kraftstoff regler durch den Rechner diktiert wird. Die Bewegung des Kraftstoffdosierschiebers wird, wie in dem Block 52 angegeben, durch einen Anschlag begrenzt, der durch die gestrichelte Linie E dargestellt ist.

Die vorstehende Beschreibung sowohl eines typischen Triebwerkes als auch eines typischen Kraftstoffreglers bildet keinen Teil der Erfindung, mit Ausnahme der Tatsache, daß vorhandene Bauteile zur Ausführung der Erfindung benutzt werden können. Eine ausführliche Beschreibung sowohl des Triebwerkes als auch

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des Kraffcstoffreglers wird deshalb der Einfachheit halber weggelassen. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird aber auf die oben erwähnte Literatur über das Triebwerk und die Kraftstoffregler verwiesen.

Vorstehende Darlegungen zeigen, daS bei der Erfindung die Minimum- oder Mindestkraftstoffzufuhr des Kraftstoffdosiei— Schiebers des Kraftstoffreglers ausgenutzt wird. Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten, wie beispielsweise Messen der räumlichen Lage des Dosierschiebers, etwa wenn er an dem Mindestkraftstoffzufuhranschlag anliegt, oder Messen des Servodruckes der den Dosierschieber betätigenden Servoeinrichtung, der ebenfalls anzeigt, wann der Schieber in der Position der Mindestkraftstoffzufuhr ist, oder Messen der Kraftstoffzufuhr selbst. Die besondere Einrichtung, die zur Gewinnung dieses Signals benutzt wird, ergibt sich im allgemeinen durch das besondere Kraftstoffreglermodell, es ist aber klar, daß ungeachtet der verwendeten Einrichtungen gemäß der Erfindung ein vorhandenes und zugängliches Signal ausgenutzt wird, welches entweder leicht verfügbar ist oder mit nur geringfügigen Änderungen leicht verfügbar gemacht werden kann.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 dient die UND-Schaltung 56, die im Handel erhältlich ist, zur Erzeugung eines einen Strömungsabrißzustand angebenden Ausgangssignals allein dann, wenn zwei

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- 4β -

Eingangsparameter vorhanden sind. Einer der Parameter ist, wie unmittelbar zuvor erwähnt, ein Signal, welches bedeutet, daß der Kraftstoff regler die Mindestkraftstoffzufuhr zumißt oder an dem Mindestkraftstoffzufuhranschlag ist, wie durch die Kurve C in dem Diagramm von Fig. 2 dargestellt.

Geeignete Temperaturfühler, seien es Thermoelemente, Pyrometer, oder andere bekannte Vorrichtungen, dienen zum Messen der Triebwerkseinlaßtemperatur oder der Trieberwerksauslaßtemperatur und ein darauf ansprechender Signalgenerator 58 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn er einen Wert abfühlt, welcher eine anormal höhere Temperatur anzeigt. Dieses Ausgangssignal wird als das weitere Eingangssignal der UND-Schaltung 56 zugeführt. Der Temperaturfühler kann stromaufwärts der Turbine oder stromabwärts der Turbine angeordnet sein. Einige Triebwerke sind mit Fühlern ausgerüstet, die gleichfalls für diesen Zweck benutzt wenden können.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, in welcher das Mindestkraftstoffzufuhranschlag-Signal mit einer übermäßigen Abfallgeschwindigkeit des Verdichterauslaßdruckes P oder

P verglichen wird. In einem Zweiwellen-Triebwerk der darge-B

stellten Art ist P der Druck zwischen dem ND-Verdichter und

dem HD-Verdichter, während P den Druck der aus dem HD-Verdichter austretenden Luft angibt. In dieser Ausführungsform wird ein abgefühlter Druck in ein Signal umgewandelt, das seine

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Änderungsgeschwindigkeit angibt. Ein geeigneter Änderungsgeschwindigkeitsrechner, der durch den Block 60 dargestellt ist, erzeugt seinerseits ein Ausgangssignal allein dann, wenn die negative Änderungsgeschwindigkeit zeigt, daß die Druckabfallgeschwindigkeit zu groß ist. Wenn diese beiden Zustände vorliegen, d.h. wenn der Kraftstoffregler an dem Mindestkraftstoffzufuh ranschlag ist und die Druckabfallgeschwindigkeit zu groß ist, erzeugt die UND-Schaltung 56 ein Ausgangssignal, das einen Strömungsabriß anzeigt.

Es kann erwünscht sein, das Strömungsabrißsignal für eine vorbestimmte Zeit festzuhalten, um beispielsweise das Strömungsabrißsignal an einer Inaktivierung zu hindern, wenn beispielsweise der Gashebel in Leerlauf- oder Abschaltstellung gezogen wird oder sich die Drehzahlabfallgeschwindigkeit stabilisiert. Eine geeignete, im Handel erhältliche Zeitgeber- und Auslösevorrichtung, die schematisch durch einen Block 57 dargestellt ist, dient diesem Zweck.

Fig. 5 zeigt noch eine weitere Ausführungsform, in welcher das Mindestkraftstoffzufuhrprogramm oder die Anschlagposition des Kraftstoffreglers als ein Steuerparameter für den Strömungsabrißdetektor benutzt wird. In Fig. 5, in welcher gleiche Bezugszahlen oben beschriebene Elemente bezeichnen, empfängt die UND-Schaltung 56 ein Mindestkraftstoffzufuhranschlag-Signal aus dem Kraftstoffregler.

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Ein Im-Beschleunigungsprogramm-Signal, das ebenfalls von dem Kraftstoffregler abgegeben wird, ist der andere Regelparameter, und, wenn vorbestimmte Zustände dieser beiden Parameter vorliegen, werden sie als Eingangssignale der UND-Schaltung 56 zugeführt, die ihrerseits ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, wann ein Strömungsabriß bevorsteht oder vorhanden ist.

Gemäß Fig. 3 sind insoweit, wie der Kraftstoff regler die Beschleunigung planmäßig festlegt, Einrichtungen zur leichten Anpassung an vorhandene Kraftstoff regler vorgesehen, um ein Signal zu erzeugen, welches bedeutet, daß er in oder in der Nähe des Beschleunigungsprogramms ist. Beispielsweise kann jeder der oben erwähnten Kraftstoffregler leicht modifiziert werden, indem abgefühlt wird, wann der Steuerkurvenabtaster des dreidimensionalen Kurvenkörpers auf dem Beschleunigungsprogrammprofil oder in der Nähe desselben ist. Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 3 vergleicht der Vergleicher 54 das Beschleunigungsprogrammsignal, das durch das Verhältnis WVP ausgedrückt wird, mit dem WVP -Signal,

r B r B

das der Multiplizierschaltung 50 zugeführt wird und bei welchem es sich um das Ausgangssignal des Minimumwählers 48 handelt, und, wenn beide Werte gleich sind, wird dadurch angezeigt, daß der Kraftstoff regler in dem Beschleunigungsprogramm ist.

Vorstehende Darlegungen zeigen, daß immer dann, wenn der

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Kraftstoffregler in dem Beschleunigungsprogramm und der Dosierschieber an dem Mindestkraftstoffzufuhranschlag ist, was während des normalen Triebwerksbetriebes einen anormalen Zustand darstellt, sich ein Strömungsabriß ergibt oder bevorsteht.

Wenn das Triebwerk während des Fluges abgeschaltet und erneugt gestartet wird, ist es erforderlich, den Strömungsabrißdetektor während dieses Betriebes abzuschalten. Das erfolgt vorzugsweise durch den Piloten, welcher eine geeignete Verriegelungs- und Entriegelungsschaltung betätigt, die durch einen Block 76 in Fig. 5 dargestellt ist.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Strönnungsabrißfeststellung, indem der Dosierschieber oder eine andere Einrichtung, die eine Angabe über ihn liefert, überwacht und ein Ausgangssignal erzeugt wird, das bedeutet, daß der Kraftstoffregler in dem M indestkraftstoffzufuh rp rog ramm ist, und indem weitere Triebwerksbetriebsparameter überwacht und berechnet werden, so daß immer dann, wenn die Temperatur an dem Turbineneinlaß oder ^auslaß anormal hoch ist oder wenn der Kraftstoff regler in dem Beschleunigungsprog ramm ist oder wenn die Abfallgeschwindigkeit des Verdichterdruckes zu hoch ist, ein Strömungsabrißwarnsignal erzeugt wird.

Bei manchen Triebwerken kann die Mindestkraftstoffzufuhr unter gewissen Betriebsbedingungen zu hoch eingestellt sein und das

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Strömungsabrißsignal kann benutzt werden, um die Mindestkraftstoffzufuhr auf einen niedrigeren Wert zurückzustellen, wenn der Verdichter in dem Strömungsabrißzustand ist. Andernfalls könnte die Kraftstoffmenge, die durch das Mindestkraftstoffzufuhrprogramm zugelassen wird, bevor sie geändert wird, eine Überhitzung des Triebwerks bewirken, die so weit gehen kann, daß es ausbrennt.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche.:

( 1. )strömungsabrißdetektor für ein Gasturbinentriebwerk mit einem Verdichter, einem Brenner, einer Turbine und einem Kraftstoffregler, welcher einen Kraftstoffdosierschieber aufweist, der die Kraftstoffzufuhr zu dem Brenner reguliert, und mit unabhängigen Koordinierungseinrichtungen, die ein Programm für die Mindestkraftstoffzufuhr liefern, welche durch den Kraftstoffdosierschieber zugemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsabrißdetektor eine erste Einrichtung enthält, die auf das Mindestkraftstoffzufuhrprogramm anspricht und ein erstes Signal immer dann erzeugt, wenn der Kraftstoffregler in dem Mindestkraftstoffzufuhrprogramm ist, und eine zweite Einrichtung, die auf einen weiteren Betriebsparameter anspricht und ein zweites Signal erzeugt, wenn der Parameter einen anormalen Triebwerksbetriebszustand erreicht, und eine Einrichtung, die auf das erste und das zweite Signal anspricht und ein drittes Signal, das einen Strömungsabriß angibt, allein dann erzeugt, wenn das erste und das zweite Signal empfangen werden.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mindestkraftstoffzufuhrprogramm—Signal vorliegt, wenn der Dosierschieber an dem Mindestkraftstoffzufuhranschlag anliegt.
3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung auf die Änderungsgeschwindigkeit des Druckes des Verdichters anspricht und das zweite Signal

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erzeugt, wenn die Geschwindigkeit des Druckabfalls einen vorbestimmten Wert überschreitet.
4. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk ein Zweiwellen-Triebwerk ist und daß der abgefühlte Druck der Druck zwischen dem ND-Verdichter und dem HD-Verdichter ist.
5. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung auf die Temperatur der Turbine anspricht und das zweite Signal erzeugt, welches eine anormal hohe Temperatur angibt.
6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung auf die Temperatur an dem Turbineneinlaß anspricht.
7. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung auf die Temperatur an dem Turbinenauslaß anspricht.
8. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, mit einer unabhängigen Koordinierungseinrichtung, die ein Programm für die Triebwerksbeschleunigung durch Begrenzen der Bewegung des Kraftstoffdosierschiebers liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung auf das Beschleunigungsprogramm anspricht und das zweite Signal erzeugt, wenn der Kraftstoff regler in dem

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oder in der Nähe des Beschleunigungsprogramms arbeitet.
9. Detektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff regler eine Einrichtung enthält, die sowohl auf die Verdichterdrehzahl als auch auf die Verdichtereinlaßtemperatur anspricht und ein Beschleunigungsprogramm erzeugt, und eine Einrichtung, die anspricht, wenn der Kraftstoffregler in dem Beschleunigungsprogramm ist.
10. Detektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Verdichterdrehzahl und die Verdichtereinlaßtemperatur ansprechende Einrichtung ein Signal in Verhältniseinheiten erzeugt, welches die Kraftstoffzufuhr W (in kp pro

Stunde) und den Druck P (absoluter Druck in kp pro Quadratic

Zentimeter) angibt, und daß der Istwert des Druckes P mit

dem Verhältniseinheitensignal multipliziert wird, um den Dosierschieber zu steuern.
11. Detektor nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Vergleicher, welcher das WVP -Istwertsignal der Multiplizierschaltung mit dem WVP -Signal des Beschleunigungsprogramms vergleicht und ein In-Beschleunigung-Signal immer dann erzeugt, wenn das W/P -Signal an der Multiplizierschaltung gleich dem Beschleunigungsprogrannmwert ist.
12. Verfahren zum Feststellendes Strömungsabrisses in einem Axialgasturbinentriebwerk, welches einen Kraftstoffregler enthält, der ein Triebwerksbetriebsprogramnn und insbesondere

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die Mindestkraftstoffzufuhr festlegt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Messen des Kraftstoffreglerprogramms, so daß ein Ausgangssignal immer dann erzeugt wird, wenn der dem Triebwerk zugemessene Kraftstoff den Mindestwert hat,

Messen eines Parameters, bei welchem es sich nicht um das M indestkraftstoffzufuh rprog ramm handelt und welcher in bezug auf den Triebwerksbetrieb anormal ist, wenn der Kraftstoffregler in dem M indestkraftstoffzufuh rprog ramm ist, um ein Ausgangssignal dann zu erzeugen, wenn dieser Parameter unter diesen Umständen anormal ist,

Vereinigen beider Ausgangssignale, die in den Meßschritten gewonnen worden sind, um ein Ausgangssignal allein dann zu ei— zeugen, wenn beide Signale vorhanden sind, um einen Strömungsabrißzustand anzuzeigen, wobei dieses Ausgangssignal als ein Warnsignal oder zum Einleiten eines Strömungsabrißkorrekturvorganges benutzt werden kann.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens eines Parameters, bei welchem es sich nicht um das Mindestkraftstoffzufuhrprogramm handelt, das Messen des Luftdruckes an oder in der Nähe des Verdichters umfaßt, so daß ein Ausgangssignal immer dann erzeugt wird, wenn seine Abfalländerungsgeschwindigkeit einen

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vorbestimmten Wert erreicht.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk ein Zweiwellen-Triebwerk ist und daß der Druck zwischen dem ND-Verdichter und dem HD-Verdichter gemessen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Meßschritten gemessene Druck ein Verdichterauslaßdruck ist.
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens eines Parameters, bei welchem es sich nicht um das Mindestkraftstoffzufuhrprogramm handelt, das Messen der Temperatur an oder in der Nähe der Turbine umfaßt, so daß ein Ausgangssignal immer dann erzeugt wird, wenn ihr Wert einen vorbestimmten anormal hohen Wert erreicht .
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur, die in dem Meßschritt gemessen wird, die Temperatur an dem Einlaß der Turbine ist.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur, die in dem Meßschritt gemessen wird, die Temperatur an dem Auslaß der Turbine ist.

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19, Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens eines Paramerers, bei welchem es sich nicht um das Mindestkraftstoffzufuhrprogramm handelt, das Messen des Kraftstoffreglerprogramms umfaßt, so daß ein Ausgangssignal immer dann erzeugt wird, wenn der Kraftstoff regler eine Beschleunigung festlegt.

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