专利汇可以提供燃气涡轮发动机燃料控制系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且在用于燃气 涡轮 发动机 (1)的 燃料 控制系统(10)中, 燃气涡轮发动机 具有气体发生器(4)和由气体发生器(4)驱动的涡轮(6):主燃料调节器(12)基于输入 请求 (PLA)确定要引入燃气涡轮发动机(1)中的燃料流量(Wf)的需求(Wfdem);并且可操作地联接到主燃料调节器(12)的第一限制器级(14)基于发动机安全操作限制引起调节燃料流量(Wf)。第一限制器级(14)设置有Ngdot限制器(20),以在确定气体发生器速度变化率(Ngdot)克服 加速 度/减速度的调度安全限制时,引起调节燃料流量(Wf);Ngdot限制器(20)实现预测器(23),以执行燃料流量变化率(Wfdot)或燃料流量(Wf)的预测 该预测允许气体发生器速度变化率(Ngdot) 跟踪 调度参考值(Ngdotref)。,下面是燃气涡轮发动机燃料控制系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种燃气涡轮发动机(1)的燃料控制系统(10),所述燃气涡轮发动机(1)具有气体发生器(4)和由所述气体发生器(4)驱动的动力涡轮(6),所述燃料控制系统(10)包括:
主燃料调节器(12),所述主燃料调节器(12)被配置成,基于输入请求(PLA),确定要引入所述燃气涡轮发动机(1)中的燃料流量(Wf)的需求(Wfdem);
Ngdot限制器(20),所述Ngdot限制器(20)被配置成,当确定所述气体发生器速度变化率(Ngdot)克服调度的加速度或减速度的发动机安全操作极限时,引起调节所述燃料流量(Wf),
其特征在于,所述Ngdot限制器(20)包括预测器(23),所述预测器(23)被配置成执行所述燃料流量变化率(Wfdot)或燃料流量(Wf)的预测 允许所述气体发生器速度变化率(Ngdot)跟踪调度参考值(Ngdotref);其中,对所述燃料流量(Wf)的调节基于所述预测
2.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,其中,所述Ngdot限制器(20)进一步包括反馈调节器(24),所述反馈调节器(24)被配置为基于在所述燃气涡轮发动机(1)中测量的反馈气体发生器速度变化率(Ngdotfdbk)和所述调度参考值(Ngdotref)之间的误差(Err),为所述预测 提供修正项(Wfdotcorr)。
3.根据权利要求2所述的控制系统,其特征在于,进一步包括求和级(25),所述求和级(25)被配置成,执行所述预测 和所述修正项(Wfdotcorr)之间的求和,以在所述Ngdot限制器(20)的输出处产生限制燃料流量值(Wfdotlim),允许所述气体发生器速度变化率(Ngdot)跟踪所述调度参考值(Ngdotref);其中,对所述燃料流量(Wf)的调节基于所述限制燃料流量值(Wfdotlim)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统,其特征在于,其中,所述预测器(23)被配置为,基于所述燃气涡轮发动机(1)的分段线性模型(26)来实现预测器模型(28),以基于所述燃气涡轮发动机(1)的实际状态(x)来确定所述预测
5.根据权利要求4所述的控制系统,其特征在于,其中,所述分段线性模型(26)基于描述所述燃气涡轮发动机(1)对其任何给定状态(x)的物理行为的偏导数;其中所述偏导数由所述燃气涡轮发动机(1)的热力学模拟器或所述燃气涡轮发动机(1)上的实验测量值确定。
6.根据权利要求5所述的控制系统,其特征在于,其中,所述燃气涡轮发动机(1)进一步包括联接到所述气体发生器(4)的压缩机(2);其中所述预测器模型(28)被配置成实现以下表达式:
其中:
所述燃气涡轮发动机的所述状态(x)由x=[Ng,Np,θ2,δ2,CAS]给出,其中Ng是所述气体发生器(4)的速度,Np是所述动力涡轮(6)的速度,θ2是发动机入口温度,δ2是发动机入口压力,CAS是空速;
J是所述气体发生器(4)的极惯性矩;
Ngref是所述气体发生器速度的参考值;
Q是气体发生器扭矩;
Vg是压缩机可变几何量;
Vgref是所述压缩器可变几何量的参考值;
SS表示稳态条件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统,其特征在于,包括:
包括所述Ngdot限制器(20)的第一限制器级(14),所述第一限制器级(14)可操作地联接到所述主燃料调节器(12),引起调节所述燃料流量(Wf),以限制所述气体发生器(4)的加速度,并且配置成提供第一限制燃料流量(Wf1);
第一优先选择器级(16),所述第一优先选择器级(16)联接到所述第一限制器级(14)和所述主燃料调节器(12),并配置成确定所需燃料流量(Wfdem)和所述第一限制燃料流量(Wf1)之间的最小值;
包括相应的Ngdot限制器(20)的第二限制器级(15),所述第二限制器级(15)可操作地联接到所述主燃料调节器(12),以限制所述气体发生器(4)的减速度,并且配置成提供第二限制燃料流量(Wf2);和
第二优先选择器级(17),所述第二优先选择器级(17)联接到所述第一优先选择器级(16)和所述第二限制器级(15),并配置成确定所述第二限制燃料流量(Wf2)和来自所述第一优先选择器级(16)的所述输出处的所述燃料流量之间的最大值,作为要引入所述燃气涡轮发动机(1)中的所述燃料流量(Wf)。
8.一种燃气涡轮发动机(1),其特征在于,包括根据前述权利要求中任一项所述的燃料控制系统(10)。
9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机,其特征在于,包括联接到所述涡轮(6)的螺旋桨或涡轮风扇(7)。
10.一种燃气涡轮发动机(1)的燃料控制方法,所述燃气涡轮发动机(1)具有气体发生器(4)和由所述气体发生器(4)驱动的涡轮(6),包括:
基于输入请求(PLA),确定要引入所述燃气涡轮发动机(1)中的燃料流量(Wf)的需求(Wfdem);和
当确定气体发生器速度变化率(Ngdot)克服调度加速度或减速度的安全操作限制时,根据发动机安全操作限制,引起调节所述燃料流量(Wf),
其特征在于,包括确定所述燃料流量变化率(Wfdot)或燃料流量(Wf)的预测允许所述气体发生器速度变化率(Ngdot)跟踪调度参考值(Ngdotref);其中,对所述燃料流量(Wf)的调节基于所述预测
11.根据权利要求10所述的控制方法,其特征在于,进一步包括:基于在所述燃气涡轮发动机(1)中测量的反馈气体发生器速度变化率(Ngdotfdbk)和所述调度参考值(Ngdotref)之间的误差(Err),为所述预测 提供修正项(Wfdotcorr)。
12.根据权利要求11所述的控制方法,其特征在于,进一步包括执行所述预测和所述修正项(Wfdotcorr)之间的求和,以在所述输出处产生限制燃料流量值(Wfdotlim),允许所述气体发生器速度变化率(Ngdot)跟踪所述调度参考值(Ngdotref);其中,对所述燃料流量(Wf)的调节基于所述限制燃料流量值(Wfdotlim)。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的控制方法,其特征在于,其中确定预测包括基于所述燃气涡轮发动机(1)的实际状态(x),基于分段线性模型(26)实现预测模型(28),以确定所述预测
14.根据权利要求13所述的控制方法,其特征在于,其中,所述分段线性模型(28)基于描述所述燃气涡轮发动机(1)对其任何给定状态(x)的物理行为的偏导数;其中,所述偏导数由所述燃气涡轮发动机(1)的热力学模拟器或者由所述燃气涡轮发动机(1)上的实验测量值确定。
15.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法,其特征在于,其中,引起调节包括:
确定第一限制燃料流量(Wf1)以限制所述气体发生器(4)的加速度;
确定所需燃料流量(Wfdem)与所述第一限制燃料流量(Wf1)之间的最小值;
确定第二限制燃料流量(Wf2)以限制所述气体发生器(4)的减速度;和
确定所述第二限制燃料流量(Wf2)与来自所述第一优先选择器级(16)的所述输出处的所述燃料流量之间的最大值,作为要引入所述燃气涡轮发动机(1)中的所述燃料流量(Wf)。
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