DE4011118A1 - Verfahren und anordnung zum erkennen von stroemungsabrissen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Anordnung zum Erkennen von Strömungsabrissen in Gasturbinentriebwerken.

Während des Betriebes eines Flugzeuggasturbinentriebwerks kann eine Strömungsabrißerscheinung auftreten, bei der es zu einer vorübergehenden Umkehrung der Luftströmung in dem Verdichter kommt. Das hat zur Folge, daß der Verdichterend­ druck schnell abnimmt und daß außerdem die Temperatur des Turbinenabschnitts schnell ansteigt. Üblicherweise werden Strömungsabrisse in zwei Kategorien eingeteilt, nämlich in beendbare oder "Pump"-Strömungsabrisse, bei denen das Triebwerk ohne Eingriff der Bedienungsperson zum normalen Betrieb zurückkehren wird, und in nichtbeendbare Strömungs­ abrisse, die auch als "hängende" ("hung") oder "umlaufende" Strömungsabrisse bezeichnet werden und üblicherweise den Eingriff der Bedienungsperson erfordern, um den Strömungs­ riß zu beseitigen und zu verhindern, daß die Temperaturen in dem Triebwerk übermäßig ansteigen. Deshalb kann die Möglichkeit, feststellen zu können, ob ein Strömungsabriß beendbar oder nichtbeendbar ist, der Bedienungsperson des Flugzeuges wertvolle Information liefern, die diese in die Lage versetzt, geeignet korrigierend einzugreifen. Es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Feststellen, ob ein Strö­ mungsabrißzustand existiert, entwickelt worden. Üblicher­ weise wird der Verdichterenddruck überwacht, und wenn der Druck schnell abfällt, liefert das eine Anzeige eines Strö­ mungsabrisses. Das bloße Überwachen dieses Druckes ermög­ licht jedoch nicht anzuzeigen, ob der Strömungsabriß beend­ bar oder nichtbeendbar ist. Ebenso sind andere Verfahren zur Strömungsabrißerkennung entwickelt worden, Verfahren, die beendbare von nichtbeendbaren Strömungsabrissen unter­ scheiden können, sind jedoch unzuverlässig geblieben. Des­ halb wäre es erwünscht, ein Verfahren und eine Anordnung zur Strömungsabrißerkennung zur Verfügung zu haben, die an­ zeigen, wann ein Strömungsabriß nichtbeendbar ist.

Die Erfindung schafft eine Gasturbinentriebwerkssteueran­ ordnung mit einer Einrichtung zum Erkennen eines Trieb­ werkszustands und zum Erzeugen eines Parametersignals, wel­ ches den Zustand repräsentiert. Die Steueranordnung hat eine Einrichtung zum Empfangen eines Temperatursignals, welches die Triebwerkstemperatur stromabwärts der Trieb­ werksbrennkammer repräsentiert. Eine Komparatoreinrichtung zum Empfangen sowohl des Parametersignals als auch des Tem­ peratursignals erzeugt ein Nichtbeendbarer-Strömungsabriß- Ausgangssignal, wenn das Temperatursignal anzeigt, daß die Temperatur größer als ein vorbestimmter Wert für das gege­ bene Parametersignal ist. Die Erfindung beinhaltet außerdem ein Verfahren zum Überwachen eines Gasturbinentriebwerks, das die Schritte beinhaltet, einen Triebwerkszustand zu empfangen und ein Parametersignal zu erzeugen, welches den Zustand repräsentiert, ein Temperatursignal zu erzeugen, welches die Triebwerkstemperatur stromabwärts der Trieb­ werksbrennkammer repräsentiert, und das Parametersignal und das Temperatursignal zu empfangen und ein Nichtbeendbarer- Strömungsabriß-Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Tempe­ ratursignal anzeigt, daß die Temperatur größer als ein planmäßiger Wert für das gegebene Parametersignal ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Längsschnittan­ sicht eines exemplarischen Gastur­ binentriebwerks, auf das sich das Verfahren und die Steueranordnung nach der Erfindung beziehen,

Fig. 2 bis 4 schematische Diagramme einer Aus­ führungsform eines Algorithmus ei­ ner Steueranordnung nach der Er­ findung, und

Fig. 5 ein Diagramm, das beendbare und nichtbeendbare Strömungsabrisse zeigt.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Gasturbinentrieb­ werks, auf das sich die Erfindung bezieht, insgesamt mit 10 bezeichnet. Das Gasturbinentriebwerk 10 hat einen ersten Verdichter oder Fan 20, der eine Stromabwärtsströmung er­ zeugt, einen stromabwärts des ersten Verdichters 20 ange­ ordneten zweiten Verdichter 28, einen stromabwärts des zweiten Verdichters 28 angeordneten Brennkammerbereich 32 und eine erste und eine zweite Turbine 36 bzw. 38, die stromabwärts des Brennkammerbereiches 32 angeordnet sind. Eine Steueranordnung 50 empfängt Eingangssignale aus einem Temperatursensor 52, einem Fandrehzahlsensor 54, einem Ver­ dichterenddrucksensor 56 und einem Triebwerkseinlaßtempera­ tursensor 58 und außerdem einen Leitungshebelwinkel PLA. Die Steueranordnung 50 hat eine Leerlaufdetektoreinrichtung 60, die eine Einrichtung aufweist zum Empfangen des Ein­ gangssignals, das den Leistungshebelwinkel PLA oder eine andere Anzeige des gewünschten Schubs repräsentiert, und die Leerlaufdetektoreinrichtung 60 vergleicht dann den Lei­ stungshebelwinkel PLA mit einem Standardwert und erzeugt ein Ausgangssignal, welches angibt, wann der Leistungshe­ belwinkel PLA auf gleich oder auf größer als Leerlauf ein­ gestellt ist. Die Leerlaufdetektoreinrichtung 60 ist mit einer Strömungsabrißerkennungseinrichtung 64 verbunden, so daß, wenn das Ausgangssignal der Leerlaufdetektoreinrich­ tung 60 anzeigt, daß der Leistungshebelwinkel gleich oder größer als Leerlauf ist, die Steueranordnung die Strömungs­ abrißerkennungseinrichtung 64 betätigt. Die Strömungsab­ rißerkennungseinrichtung 64 hat eine Einrichtung zum Emp­ fangen eines Signals aus dem Verdichterenddrucksensor 56.

Die Strömungsabrißerkennungseinrichtung 64 erzeugt ein Aus­ gangssignal, welches anzeigt, daß ein Triebwerksströ­ mungsabriß erfolgt ist. Das Strömungsabrißausgangssignal wird an eine Verzögerungseinrichtung 70 angelegt, die mit einer Komparatoreinrichtung 74 verbunden ist, so daß, wenn das Strömungsabrißausgangssignal anzeigt, daß das Triebwerk in den Strömungsabriß gelangt ist, die Steueranordnung nach einer Verzögerung die Komparatoreinrichtung 74 vollständig aktiviert. Die Komparatoreinrichtung 74 dient als Ein­ richtung zum Vergleichen von Triebwerkszuständen mit einem Plan, um festzustellen, ob das Triebwerk in einem nicht­ beendbaren Strömungsabriß ist.

Die Komparatoreinrichtung 74 hat eine Einrichtung zum Emp­ fangen wenigstens eines ersten, eines zweiten und eines dritten Triebwerkszustandssignals. Die Komparatoreinrich­ tung 74 gewinnt einen planmäßigen Wert durch Vergleichen eines ersten Parameters, der auf wenigstens einem der Triebwerkszustandssignale basiert, mit einem Plan. Der planmäßige Wert wird dann mit einem zweiten Parameter ver­ glichen, der üblicherweise ein Temperaturparameter ist und auf einem Zustandssignal basiert, welches die Triebwerks­ temperatur stromabwärts der Brennkammer repräsentiert. Die Komparatoreinrichtung 74 erzeugt dann ein Nichtbeendbarer- Strömungsabriß-Ausgangssignal, wenn die Beziehung des plan­ mäßigen Wertes zu dem zweiten Parameter einen nichtbeendba­ ren Strömungsabriß anzeigt. Üblicherweise wird ein Strö­ mungsabriß angezeigt, wenn der Temperaturparameter größer als der planmäßige Wert ist. Das Nichtbeendbare-Strömungs­ abriß-Ausgangssignal wird dann an eine Nichtbeendbare-Strö­ mungsabriß-Anzeigeeinrichtung 80 angelegt.

Die Steuereinrichtung nach der Erfindung kann eine Analog- oder eine Digitalsteueranordnung sein. Die Steueranordnung kann entweder in der Zentraleinheit eines Flugzeuges unter­ gebracht sein, die Triebwerkssignale empfängt, oder statt dessen in Form einer Triebwerkssteueranordnung realisiert sein, wie zum Beispiel einer digitalen elektronischen Steuerung mit vollem Steuerhub (full authority digital electronic control oder FADEC). Die Leerlauferkennungsein­ richtung 60, die Strömungsabrißerkennungseinrichtung 64, die Verzögerungseinrichtung 70 und die Komparatoreinrich­ tung 74 werden vorzugsweise durch einen Software-Algorith­ mus in der Steueranordnung 50 realisiert.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Leerlauferkennungs­ algorithmus 200, der als Leerlauferkennungseinrichtung dient. In einem Befehlsblock 208 wird ein Zeitschalter auf null initialisiert, dann werden in einem Block 210 die üb­ rigen Paramter auf null initialisiert, und dann werden in einem Eingangsblock 212 Betriebsbedingungen wie PLA, Zeit, Temperaturen, Verdichterenddruck (CDP) und Fandrehzahl (NL) gelesen. Der Eingangsblock 212 ist mit einem Entscheidungs­ block 214 verbunden, der vergleicht, ob PLA gleich dem oder größer als der Leerlaufwert ist. Wenn PLA nicht gleich dem oder größer als der Leerlaufwert ist, schaltet der Algo­ rithmus auf den Befehlsblock 216, der den Zeitschalter gleich 0 setzt, und dann schaltet der Algorithmus wieder zurück auf den Eingangsblock 212. Wenn jedoch der Ent­ scheidungsblock 214 anzeigt, daß PLA gleich dem oder größer als der Leerlaufwert ist, dann schaltet der Algorithmus auf den Entscheidungsblock 218, der vergleicht, ob der Zeit­ schalter gleich eins ist. Wenn der Zeitschalter nicht gleich eins ist, schaltet der Algorithmus auf den Befehls­ block 220, der eine Zeitbasis (ZBASIS) gleich der laufenden Zeit setzt und den Zeitschalter gleich eins setzt. Alterna­ tiv, wenn der Entscheidungsblock 218 feststellt, daß der Zeitschalter gleich eins ist, oder nachdem der Befehlsblock 220 den Zeitschalter auf eins gesetzt hat, steuert er dann Übertragungen zu einem Befehlsblock 222, der die Zeitbasis von der laufenden Zeit subtrahiert, um eine Zeitverzögerung (VZEIT) zu gewinnen. Der Befehlsblock 222 ist mit einem Entscheidungsblock 224 verbunden, der vergleicht, ob die Zeitverzögerung eine bestimmte Zeitspanne (PLAZEIT) über­ schritten hat, die üblicherweise etwa sechzig Sekunden be­ trägt. Wenn die Zeitverzögerung die bestimmte Zeitspanne nicht überschritten hat, schaltet der Algorithmus zurück auf den Eingangsblock 212. Wenn jedoch der Entschei­ dungsblock 224 feststellt, daß die Zeitverzögerung die bestimmte Zeitspanne überschritten hat, schaltet der Algo­ rithmus die Steuerung auf einen Entscheidungsblock 310 in Fig. 3, was durch einen Kreis 3 angegeben ist.

Grundsätzlich initialisiert der Leerlauferkennungsalgorith­ mus 200 das System in den Befehlsblöcken 208 und 210, liest dann verschiedene Betriebsbedingungen und prüft, ob der Leistungshebelwinkel (PLA) gleich dem oder größer als der Leerlaufwert in dem Entscheidungsblock 214 ist. Wenn PLA nicht gleich dem oder größer als der Leerlaufwert ist, dann prüft die Anordnung die Parameter weiter, bis PLA gleich dem oder größer als der Leerlaufwert ist. Nachdem festge­ stellt worden ist, daß PLA größer als der Leerlaufwert ist, schaltet die Steuerung einen Zeitzähler in dem Block 220 ein und fährt fort, die Parameter für eine Zeitspanne von 60 Sekunden zu überprüfen, ob das Triebwerk normale Trieb­ werksbetriebsbedingungen erreicht, bis die Anordnung damit beginnt, zu prüfen, ob ein Strömungsabriß vorliegt, was in dem Entscheidungsblock 224 angegeben ist. Durch Verzögern der Strömungsabrißerkennungsprüfungen bis zu einer Zeit­ spanne oder bis nach dem Leerlauf werden dadurch viele falsche Strömungsabrißanzeigen eliminiert, die während des Startens eines Gasturbinentriebwerks auftreten könnten.

Fig. 3 zeigt einen insgesamt mit 300 bezeichneten Strö­ mungsabrißerkennungsalgorithmus. In einem Entscheidungs­ block 310 vergleicht der Algorithmus, ob ein Strömungs­ abrißgrenzschalter (SAGSCH) gleich null ist. Wenn der Strö­ mungsabrißgrenzschalter gleich null ist, schaltet der Algo­ rithmus auf einen Befehlsblock 312, in welchem der Strö­ mungsabrißgrenzschalter (SAGSCH) auf eins gesetzt wird. Al­ ternativ, wenn der Entscheidungsblock 310 feststellt, daß der Strömungsabrißgrenzschalter nicht auf null ist, schal­ tet der Algorithmus auf einen Befehlsblock 314, welcher das Verdichterenddrucksignal aufbereitet und filtert, zum Bei­ spiel durch Festlegen von maximalen und minimalen Hubgrenz­ werten für die Größe der positiven oder negativen inkremen­ tellen Änderungen im Verdichterenddruck (CDP), wodurch vor­ zugsweise störende Spitzen aus dem CDP-Signal herausgefil­ tert werden. Die Hubgrenzwerte werden zum Teil durch die Abtastfrequenz und durch das dynamische Verhalten der Steu­ eranordnung festgelegt. Das Ausgangssignal des Befehls­ blockes 314 wird an einen Entscheidungsblock 316 angelegt, der vergleicht, ob der Verdichterenddruck (CDP) kleiner als ein Strömungsabrißgrenzwert (STALIM) für den Verdichter­ enddruck ist. Wenn CDP kleiner als der Strömungsabriß­ grenzwert ist, schaltet der Algorithmus auf einen Aus­ gangsblock 318, und ein Pumpströmungsabrißschalter (PSASCH) wird auf eins gesetzt. Der Ausgangsblock 318 ist mit einem Befehlsblock 319 verbunden, in welchem ein Nichtbeendbarer- Strömungsabriß-Erkennungsschalter (NSSCH) ebenfalls auf eins und ein Nichterkennbarer-Strömungsabriß-Zeitschalter (T 5 SCH) auf null gesetzt wird. Der Befehlsblock 319 ist mit einem Befehlsblock 410 in Fig. 4 verbunden, was durch einen Kreis 4 angegeben ist. Wenn der Entscheidungsblock 316 feststellt, daß CDP nicht kleiner als der Strömungsab­ rißgrenzwert ist, schaltet der Algorithmus auf einen Be­ fehlsblock 320, der den Strömungsabrißgrenzwert einstellt. Der Befehlsblock 312 ist ebenfalls mit dem Befehlsblock 320 verbunden, und in diesem Fall wird der Strömungsabriß­ grenzwert zum ersten Mal eingestellt. Üblicherweise wird der Strömungsabrißgrenzwert auf einen bestimmten Prozent­ satz des Verdichterenddruckes eingestellt, wobei der be­ stimmte Prozentsatz in Fig. 3 mit K bezeichnet ist und K durch die Datenabtastfrequenz der Steueranordnung und durch das dynamische Verhalten des Verdichterenddruckmeßsystems diktiert wird. Der Befehlsblock 320 ist mit einem Ausgangs­ block 322 verbunden, in welchem der Pumpströmungsabriß­ schalter (PSASCH) auf null gesetzt wird. Der Ausgangsblock 322 ist mit dem Entscheidungsblock 324 verbunden, in wel­ chem der logische Nichterkennbarer-Strömungsabriß-Erken­ nungsschalter überprüft wird, um festzustellen, ob er gleich eins ist. Wenn der logische Nichterkennbarer-Strö­ mungsabriß-Erkennungsschalter nicht gleich eins ist, schal­ tet der Algorithmus zurück auf den Eingangsblock 212 in Fig. 2, was durch einen Kreis 2 angegeben ist, und die Pa­ rameter werden wieder gelesen. Alternativ, wenn der Schal­ ter gleich eins ist, schaltet der Algorithmus auf den Be­ fehlsblock 410 in Fig. 4, was durch den Kreis 4 angegeben ist.

Somit stellt der Strömungsabrißerkennungsalgorithmus zuerst einen Strömungsabrißgrenzwert auf der Basis eines Prozent­ satzes des Verdichterenddruckes CDP über die Befehlsblöcke 312 und 320 ein. Es wird dann ein Ausgangssignal, welches angibt, daß kein Pumpströmungsabriß vorhanden ist, durch den Ausgangsblock 322 abgegeben, und dann prüft der Algo­ rithmus wieder, ob ein Pumpströmungsabriß durch den Ent­ scheidungsblock 324 zuvor angezeigt worden ist. An­ schließend vergleicht der Algorithmus durch den Befehls­ block 316 den Verdichterenddruck CDP mit dem Strömungs­ abrißgrenzwert, um festzustellen, ob der Verdichterenddruck CDP des Triebwerks unter den Strömungsabrißgrenzwert gesun­ ken ist. Wenn der Verdichterenddruck des Triebwerks unter den Strömungsabrißgrenzwert gesunken ist, wird ein Pump­ strömungsabrißschalter durch den Ausgangsblock 322 auf eins gesetzt. Dieser Schalter ist üblicherweise eine Bedieneran­ zeige, um der Bedienungsperson Information zu liefern, bei­ spielsweise durch ein Licht- oder anderes Warnsignal. Der Algorithmus stellt dann in dem Befehlsblock 319 die Schal­ ter so ein, daß angezeigt wird, daß ein Pumpströmungsabriß erkannt worden ist, und setzt die Schalter während eines Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Erkennungsalgorithmus so zurück, daß Zeitzähler auf null initialisiert werden.

Fig. 3 zeigt zwar ein mögliches Verfahren zum Liefern einer Strömungsabrißanzeige, es ist jedoch klar, daß andere Strö­ mungsabrißanzeigesysteme gleichermaßen bei der Erfindung verwendbar sind. Wie dargestellt, wird nur dann, wenn ein Strömungsabriß erkannt wird, durch die Steueranordnung die Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Komparatoreinrichtung akti­ viert. Da alle Strömungsabrisse, ob nichtbeendbare Strö­ mungsabrisse oder Pumpströmungsabrisse, zuerst als ein Pumpströmungsabriß erkennbar sind, minimiert deshalb der Strömungsabrißdetektor die Möglichkeit eines falschen Nich­ terkennbarer-Strömungsabriß-Signals weiter. Die Steueran­ ordnung nach der Erfindung kann jedoch auch die Pumpströ­ mungsabrißerkennung außer Betracht lassen, und die Nichter­ kennbarer-Strömungsabriß-Komparatoreinrichtung kann zu al­ len Zeiten aktiv sein.

Eine Ausführungsform der Nichterkennbarer-Strömungsabriß- Komparatoreinrichtung 400 ist als Algorithmus in Fig. 4 ge­ zeigt. In Fig. 4 inkrementiert ein Befehlsblock 410 einen mit J bezeichneten Feldzähler. Außerdem ist der Befehls­ block 410 mit einem Befehlsblock 411 verbunden, der korri­ gierte Parameter auf der Basis der Triebwerksbedingungen berechnet. Es wird ein Triebwerkstemperaturparameter T 5 R(J) berechnet durch Ermitteln der Niederdruckturbinenauslaßtem­ peratur T 5 des Triebwerks dividiert durch Theta, wobei Theta die Triebwerkseinlaßtemperatur T 1 in Grad Rankine (°R) dividiert durch die Standardtagestemperatur in Grad Rankine ist. Der besondere Triebwerksparameter wird dann so gespeichert, daß er einer besonderen Feldposition J ent­ spricht. Der Triebwerksdrehzahlparameter NLR wird berechnet durch Ermitteln der Triebwerksdrehgeschwindigkeit, übli­ cherweise der Fandrehzahl NL dividiert durch die Quadrat­ wurzel von Theta. Der Befehlsblock 411 ist mit einem Be­ fehlsblock 412 verbunden, in welchem ein Parameter mit ei­ nem Plan verglichen wird, um einen maximalen planmäßigen Wert für den anderen Parameter zu gewinnen. Zum Beispiel wird üblicherweise der Drehzahlparameter NLR mit dem Plan verglichen, und ein planmäßiger Wert T 5 RT(J) für die maxi­ male Temperatur wird gewonnen. Der Plan wird vorzugsweise gewonnen durch Aufzeichnen von verschiedenen beendbaren Strömungsabrissen und nichtbeendbaren Strömungsabrißzustän­ den eines bestimmten Triebwerks. Als Beispiel zeigt Fig. 5 einen Plan, in welchem die korrigierte Niederdruckturbinen­ auslaßtemperatur über der Fandrehzahl aufgetragen ist. Die Kurve A ist eine Linie, unterhalb welcher durch Experimente festgestellt worden ist, daß die meisten beendbaren Strö­ mungsabrisse auftreten. Ein solcher beendbarer Strömungs­ abriß ist durch einen Punkt 510 dargestellt. Die Kurve B stellt eine Linie dar, oberhalb welcher durch Experimente festgestellt worden ist, daß die Strömungsabrisse als nichtbeendbar angesehen werden können. Ein solcher nicht­ beendbarer Strömungsabriß ist durch eine Spur von Punkten 520 bis 526 und 530 bis 536 dargestellt, die sich als Funk­ tion der Zeit bewegen. Es sei beachtet, daß für jeden nichtbeendbaren Strömungsabriß die Temperatur schnell mit der Zeit ansteigt. Am Anfang können jedoch die Temperaturen für die nichtbeendbaren Strömungsabrisse bei oder nahe bei denjenigen der beendbaren Strömungsabrisse sein. Deshalb kann, nachdem der Drehzahlparameter berechnet worden ist, der planmäßige Wert für die maximale Temperatur als der Wert gewonnen werden, der längs der Kurve B abfällt. Dieser Wert wird dann so gespeichert, daß er der besonderen Feld­ position J entspricht. Der Maximaltemperaturreferenzwert ist zwar am Beispiel eines planmäßigen Diagramms darge­ stellt worden, es ist jedoch klar, daß der planmäßige Wert durch Gleichungen berechnet werden kann, welche Maximal­ werte repräsentieren, oder durch andere geeignete Maßnah­ men. In Fig. 4 ist der Befehlsblock 412 mit einem Entschei­ dungsblock 414 verbunden, der vergleicht, ob der Nicht­ beendbarer-Strömungsabriß-Zeitschalter (T 5 SCH) gleich eins ist. Wenn der Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Zeitschalter nicht gleich eins ist, schaltet der Algorithmus auf einen Befehlsblock 416, welcher eine Nichtbeendbarer-Strömungs­ abriß-Zeitbasis (T 5 BASIS) gleich der laufenden Zeit setzt und den Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Zeitschalter (T 5 SCH) gleich eins setzt. Alternativ, wenn der Entscheidungsblock 414 feststellt, daß der Zeitschalter nicht gleich null ist, oder, nachdem der Befehlsblock 416 den Nichtbeendbarer- Strömungsabriß-Zeitschalter auf eins gesetzt hat, steuert er den Übergang auf einen Befehlsblock 418, der die Nicht­ beendbarer-Strömungsabriß-Zeitbasis (TBASIS) von der lau­ fenden Zeit (ZEIT) subtrahiert, um eine Nichtbeendbarer­ Strömungsabriß-Erkennungszeit (D 5 ZEIT) zu gewinnen. Der Befehlsblock 418 ist mit einem Entscheidungsblock 420 verbunden, der vergleicht, ob der Temperaturparameter T 5 RT(J) größer als der maximale planmäßige Wert T 5 R(J) für die laufende Feldposition J ist, und, wenn der Temperatur­ parameter T 5 R(J) größer als der Referenzwert ist, schaltet der Algorithmus auf einen Entscheidungsblock 424, der ver­ gleicht, ob frühere Werte des berechneten Parameters T 5 R größer sind als die maximalen planmäßigen Werte T 5 RT. Zum Beispiel würde die frühere Feldposition des berechneten Pa­ rameters T 5 R(J-1) mit der früheren Feldposition des maxima­ len planmäßigen Wertes T 5 RT(J-1) verglichen, und entspre­ chend würden die Werte von anderen Feldpositionen vergli­ chen. Üblicherweise würden zwischen etwa einem bis fünf früheren Feldpositionswerten verglichen werden. Durch Ver­ gleichen von früheren Werten zusätzlich zu dem laufenden Wert schützt das gegen willkürliche oder störende Hochtem­ peratursignale, die zu falschen Strömungsabrißsignalen füh­ ren können. Wenn die früheren Feldpositionswerte des be­ rechneten Parameters kleiner als die früheren Feldpositi­ onswerte des vorbestimmten Referenzwertes sind, schaltet der Algorithmus zurück auf den Eingangsblock 212 in Fig. 2, was durch einen Kreis 2 angegeben ist. Wenn jedoch der Ent­ scheidungsblock feststellt, daß die früheren berechneten Parameter größer sind als der Referenzwert, schaltet der Algorithmus auf einen Ausgangsblock 426, in welchem ein Nichtbeendbarer-Strömungs-Abriß-Schalter (HSCH) auf eins gesetzt und der Pumpströmungsabrißschalter (PSASCH) auf null gesetzt wird. Statt des Vergleichens von früheren Wer­ ten kann es erwünscht sein, den Algorithmus für eine Zeit­ spanne zu verzögern, bevor auf die Nichterkennbarer-Strö­ mungsabriß-Erkennungslogik übergegangen wird. Es ist klar, daß der Nichterkennbarer-Strömungsabriß-Schalter mit ir­ gendeiner Art von Anzeigesystem oder statt dessen mit der Triebwerkssteueranordnung für Korrekturmaßnahmen wie Ab­ schaltung des Triebwerks verbunden sein kann. Der Ausgangs­ block 426 wird dann mit dem Eingangsblock 212 in Fig. 2 verbunden, was durch einen Kreis 2 angegeben ist. Wenn je­ doch in dem Entscheidungsblock 420 festgestellt wird, daß der Temperaturparameter kleiner als der planmäßige Wert ist, schaltet der Algorithmus auf einen Entscheidungsblock 430 um, in welchem der Nichterkennbarer-Strömungsabriß- Schalter mit dem Wert eins verglichen wird, und, wenn der Nichterkennbarer-Strömungsabriß-Schalter nicht gleich eins ist, schaltet der Algorithmus auf einen Entscheidungsblock 432 um, in welchem die Nichterkennbarer-Strömungsabriß-Er­ kennungszeit D 5 ZEIT mit einer maximalen Prüfzeit MAXZEIT für nichtbeendbaren Strömungsabriß verglichen wird. Wenn die Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Erkennungszeit größer als die maximale Prüfzeit ist, schaltet der Algorithmus auf den Befehlsblock 210 in Fig. 2 um, was durch den Kreis 1 angegeben ist. Alternativ, wenn die Nichtbeendbarer-Strö­ mungsabriß-Erkennungszeit kleiner als die maximale Prüfzeit ist, schaltet der Algorithmus auf den Eingangsblock 212 in Fig. 2 um, was durch den Kreis 2 angegeben ist. Die maxi­ male Prüfzeit gewährleistet die Bestimmung eines nicht­ beendbaren Strömungsabrisses sogar nach einer schnellen Korrekturmaßnahme, die aufgrund eines Pumpströmungsabrisses ergriffen worden ist. Zum Beispiel kann das Zurückstellen des Triebwerks von einer anfänglich hohen Leistungseinstel­ lung auf Leerlauf vorübergehend dazu führen, daß der Tempe­ raturparameter kleiner als der maximale planmäßige Wert in­ nerhalb der Prüfzeit für nichtbeendbaren Strömungsabriß (MINZEIT) ist, dann aber kurz danach über den planmäßigen Wert ansteigt. Üblicherweise beträgt die maximale Prüfzeit zwischen etwa 5 und 10 Sekunden und im allgemeinen etwa 8 Sekunden. Wenn in dem Entscheidungsblock 430 festgestellt wird, daß der Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Schalter (HSCH) gleich eins ist, schaltet der Algorithmus auf einen Entscheidungsblock 434 um, welcher vergleicht, ob frühere Werte des berechneten Parameters T 5 R kleiner als frühere Werte des maximalen planmäßigen Wertes T 5 RT sind. Durch Vergleichen von früheren Werten zusätzlich zu dem laufenden Wert schützt das ebenfalls vor willkürlichen oder störenden Niedertemperatursignalen, die zu einer Fehlanzeige führen können, da das Triebwerk nicht länger in einem nichtbeend­ baren Strömungsabrißzustand ist. Deshalb wird vorzugsweise eine größere Anzahl von früheren Werten verglichen, um festzustellen, ob das Triebwerk nicht länger als anfänglich in einem nichtbeendbaren Strömungsabriß ist, um festzustel­ len, ob das Triebwerk in einem nichtbeendbaren Strö­ mungsabriß ist, wie es in dem Entscheidungsblock 426 be­ schrieben ist. Üblicherweise würden zwischen etwa fünf und fünfzehn frühere Feldpositionswerte verglichen werden. Wenn die früheren Feldpositionswerte des berechneten Parameters größer als die früheren Feldpositionswerte des maximalen planmäßigen Wertes sind, schaltet der Algorithmus zurück auf den Eingangsblock 212 in Fig. 2, was durch den Kreis 2 angegeben ist. Wenn jedoch die früheren berechneten Parame­ ter kleiner als der Referenzwert sind, schaltet der Algo­ rithmus auf den Ausgangsblock 436 um, in welchem ein Nicht­ beendbarer-Strömungsabriß-Schalter (HSCH) auf null gesetzt und der Pumpströmungsabrißschalter (PSACH) auf null gesetzt wird. Der Ausgangsblock 436 wird dann mit dem Eingangsblock 212 in Fig. 2 verbunden, was durch den Kreis 2 angegeben ist.

Somit kann die Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Komparator­ einrichtung ein Algorithmus sein, in welchem Triebwerkspa­ rameter auf der Basis von Triebwerksbedingungen wie in den Befehlsblöcken 411 und 412 berechnet werden. Diese Trieb­ werksparameter, die üblicherweise auf der Temperatur und der Triebwerksdrehzahl basieren, werden dann mit einem Plan verglichen, um festzustellen, ob bei der bestimmten Dreh­ zahl die Temperatur den planmäßigen Wert übersteigt, was durch den Block 412 angegeben ist, und deshalb ein nicht­ beendbarer Strömungsabriß vorhanden ist. Nachdem ein nicht­ beendbarer Strömungsabriß erkannt worden ist, verzögert die Steueranordnung das Anzeigen des Strömungsabrißzustands für eine Zeitspanne, beispielsweise durch Abtasten von früheren Werten, um zu gewährleisten, daß ein nichtbeendbarer Zu­ stand in früheren Abtastwerten vorhanden ist, wie in dem Entscheidungsblock 424, und, wenn diese Abtastproben einen nicht beendbaren Strömungsabrißzustand anzeigen, liefert die Steueranordnung auch dann ein Ausgangssignal, welches angibt, daß ein nichtbeendbarer Strömungsabrißzustand vor­ handen ist, wie in dem Ausgangsblock 426. Alternativ, wenn ein nichtbeendbarer Strömungsabriß nicht erkannt wird, wer­ den die Parameterwerte mit früheren maximalen planmäßigen Werten verglichen, und, wenn die Parameterwerte kleiner als die planmäßigen Werte sind, werden die Strömungsabrißanzei­ ger gelöscht, wie in den Blöcken 434 und 436. Nachdem die Anzeiger gelöscht worden sind, fährt die Steueranordnung fort, für eine Zeitspanne zu prüfen, um sicherzustellen, daß sich die Situation eines nichtbeendbaren Strömungs­ abrisses nicht ausbildet, wie in den Blöcken 414, 416, 418, 430 und 432 angegeben, und, wenn eine maximale Zeit über­ schritten ist, werden die Schalter wieder auf null initia­ lisiert.

Es sind zwar bevorzugte Merkmale der Erfindung dargestellt worden, es ist jedoch klar, daß die Erfindung gleichermaßen bei anderen Ausführungsformen anwendbar ist. Beispielsweise können andere Pumpströmungsabrißdetektoren, Verzögerungs­ einrichtungen oder andere Algorithmen oder andere Hardware benutzt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Überwachen eines Gasturbinentriebwerks, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Empfangen eines Triebwerkszustands und Erzeugen eines Para­ metersignals, welches den Triebwerkszustand darstellt;
Empfangen eines Temperatursignals, das die Triebwerkstempe­ ratur stromabwärts der Triebwerksbrennkammer darstellt; und
Empfangen des Parametersignals und des Temperatursignals und Erzeugen eines Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Ausgangs­ signals, wenn das Temperatursignal angibt, daß die Tempera­ tur größer als ein planmäßiger Wert für das gegebene Para­ metersignal ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
Verzögern des Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Ausgangssi­ gnals für eine vorbestimmte Zeitspanne.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verzögerns des Nichtbeendbarer-Strömungs­ abriß-Ausgangssignals beinhaltet, frühere Werte des Tempe­ ratursignals und des planmäßigen Wertes zu vergleichen und das Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Ausgangssignal zu verzö­ gern, bis die früheren Temperatursignale zeigen, daß die früheren Temperaturen größer als die früheren planmäßigen Werte sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schritt des Verzögerns des Nichtbeendbarer- Strömungsabriß-Ausgangssignals weiter beinhaltet, das Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Ausgangssignal für eine Zeit zwischen etwa 1 und 3 Sekunden zu verzögern.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebwerkszustand die Triebwerks­ drehzahl ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk ein Mantelstromtriebwerk mit einem Fan ist und daß der Triebwerkszustand die Fandrehzahl ist.

7. Gasturbinentriebwerkssteueranordnung, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (60) zum Empfangen eines Triebwerkszu­ stands und zum Erzeugen eines Parametersignals, welches diesen Zustand angibt;
eine Einrichtung (64) zum Empfangen eines Temperatursi­ gnals, das die Triebwerkstemperatur stromabwärts der Trieb­ werksbrennkammer (32) darstellt; und
eine Komparatoreinrichtung (74) zum Empfangen des Parame­ tersignals und des Temperatursignals und zum Erzeugen eines Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Ausgangssignals, wenn das Temperatursignal angibt, daß die Temperatur größer als ein planmäßiger Wert für das gegebene Parametersignal ist; und
eine Verzögerungseinrichtung (70) zum Verzögern des Nicht­ beendbarer-Strömungsabriß-Ausgangssignals für eine vorbe­ stimmte Zeitspanne und zum anschließenden Abgeben des Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Ausgangssignals, wenn auf der Basis von aktualisierten Bedingungen das Temperatursi­ gnal größer als der planmäßige Wert für das gegebene Para­ metersignal ist.

8. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verzögerungseinrichtung (70) eine Einrichtung (74) aufweist zum Vergleichen von früheren Werten des Tem­ peratursignals und des planmäßigen Wertes und daß das Nichtbeendbarer-Strömungsabriß-Ausgangssignal verzögert wird, bis die früheren Temperatursignale zeigen, daß die früheren Temperaturen größer als die früheren planmäßigen Werte sind.

9. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebwerkszustand die Triebwerksdrehzahl ist.

10. Steueranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Triebwerk ein Mantelstromtriebwerk (10) mit einem Fan (20) ist und daß der Triebwerkszustand die Fandrehzahl ist.