用于控制燃料计量设备的方法和系统技术方案

一种用于控制具有可移动计量元件的燃料计量设备的方法，包括以下步骤的至少两次迭代：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制燃料计量设备的方法和系统


[0001]本专利技术涉及涡轮机的一般领域。更具体地说，本专利技术涉及一种控制用于涡轮机的燃烧室的带滑块的燃料计量设备的方法和系统。它以特权但不受限制的方式适用于航空领域中使用的涡轮机。
现有技术
[0002]图1解说了根据现有技术用于控制100燃料计量设备的系统。以已知方式，喷射到涡轮机5燃烧室的燃料的流速由计量设备4确定，该设备4也称为计量阀(FMV用于燃料计量阀)。计量设备4设置有可移动的计量元件，例如以称为滑块的构件的形式，该构件可在称为衬垫的框架中平移移动，该衬垫设置有计量槽，该计量槽可或多或少地由滑块密封。计量的燃料流速与槽的未密封部分成比例。在申请FR2846711A1中以示例的方式描述了这种计量设备。因此，计量设备4喷射的燃料的流速取决于可移动计量元件的位置，例如滑块的位置，并允许调节涡轮机5递送的功率。取决于计量阀的类型，可移动计量元件可以采用滑块以外的其他形式，例如，旋转可移动的斗(bushel)或板。在下文中，计量设备4被描述为滑动计量阀，但应理解，本专利技术适用于具有可移动计量元件的任何计量阀。
[0003]以已知方式，计量设备4的滑动位置被控制如下。用于监控涡轮机5的功率的回路1接收请求的功率设定点CP，例如在来自飞行员请求后接收的功率设定点CP，以及代表涡轮机5的功率PM的测量。该测量可以是涡轮机5的功率PM或与之相关的任何其他代表性参数，例如，涡轮机的轴(例如低压轴)的旋转速度。然后，监控回路1确定递送至涡轮机5的燃烧室的燃料的流速设定点CD。然后，转换器2将流速设定点CD转换为计量设备4的滑块的位置设定点CPT。然后，用于监控滑块的位置的回路3将滑块的位置设定点CPT和确定的滑块的位置POS作为输入，以便计算移动滑块的命令CMD信号。命令CMD信号，通常是与滑块相关的致动器的命令电流，旨在使滑块的位置POS与位置设定点CPT相匹配，从而允许向涡轮机5的燃烧室喷射与请求的功率设定点CP相适应的燃料流速。
[0004]实际上，在标称情况下，两个单独的位置传感器测量计量设备4的滑块位置。然后根据由这两个位置传感器返回的各自测量的平均值来确定滑块的位置POS。两个传感器之一发生故障，尽管可能性不大，但仍有可能发生。本专利技术涉及这种情况，其中两个传感器中的一个保持起作用，即不返回错误的测量，并且不处理两个传感器同时故障的极不可能的情况。在位置传感器之一故障的情况下，则基于另一传感器的测量来确定滑块的位置POS，该传感器对其部件起作用，并可能使用喷射到涡轮机5的燃烧室中的燃料的流速DEB的测量。
[0005]目前用于控制计量设备4的滑块位置POS的技术有几个缺点，将结合图2进行说明。该图具有相同的时间横坐标以及在位置设定点CPT、滑块的位置POS、测得的燃料流速DEB、涡轮机5的测得功率PM及其功率设定点CP的纵坐标上的相应变化。
[0006]在该图中，在时间段T0期间，最初观察到滑块的位置POS与滑块的位置设定点CPT值一致。因此，涡轮机5的测得功率PM响应请求的功率设定点CP。在该示例中，在该初始情况
期间，测量滑块的位置的两个位置传感器中的一个传感器已经出现故障，但尚未检测到。然而，尽管该传感器出现故障，但得益于监控回路1、3，滑块的位置设定点CPT值和功率设定点CP值仍然被满足。在该初始时段T0期间，因此，最初通过计算两个位置传感器返回的测量的平均值来确定滑块的位置POS。
[0007]在时间段T1持续到时间段T0期间，与位置传感器相关联的检测逻辑6检测其中一个位置传感器返回的测量中的异常(例如饱和信号)，并且随后推断该传感器的故障。在此检测之后，不再使用具有故障(即检测为有缺陷)的传感器的测量。随后，基于另一传感器的测量来确定滑块的位置POS，该传感器对其部件起作用。在图2中观察到当位置POS信号突然增加时，用于确定滑块的位置POS的方法的变化。位置POS信号实际上从最初基于两个位置传感器的测量平均的值切换到根据单个功能传感器确定的更高值。因此，在这里，该增加反映了以下事实：在时间段T0期间，滑块实际具有比最初估计的更大的打开位置，在此期间，传感器之一的故障已经有效，但尚未被检测到。因此，在检测逻辑6检测到位置传感器的故障后，滑块的位置POS不再对应于滑块的位置设定点CPT信号。为了减少该偏差，用于监控滑块的位置的回路3随后寻求重新关闭滑块，即降低位置POS信号的值，以使其更接近位置设定点CPT信号。然后，监控回路3对滑块的控制包括调整命令信号CMD，这里是与滑块相关联的致动器的命令电流。因此，在时间段T1期间观察到监控回路3产生的命令CMD信号的变化，以便使滑块的位置POS朝着其位置设定点CPT收敛。
[0008]在同一时间段T1期间，由监控回路3减小滑块的开口以便朝着位置设定点CPT收敛对于降低喷射到涡轮机的燃烧室5的燃料的流速DEB具有直接影响。5.随后，燃料的流速DEB的降低导致由此提供的功率暂时降低。因此，在时间段T1期间，可以观察到涡轮机5的测得功率PM低于请求的功率设定点CP并达到最小值。
[0009]测得的功率PM是用于监控涡轮机5的功率的回路1的输入变量，然后该监控回路1重新计算待喷射的燃料的新流速设定点CD，以便符合所需的功率设定点CP。然后，转换器2将该流速设定点转换为滑块的新位置设定点CPT。因此，监控回路1间接校正滑块的位置设定点CPT，以便重新调整喷射到燃烧室的燃料的流速DEB，并允许涡轮机5的功率再次达到请求的功率设定点CP。位置设定点CPT逐渐增加，因此，在时间段T1和T2期间，观察到链接至功率监控回路1的信号。这确实会重新计算待喷射的燃料的更高流速设定点CD，一旦由转换器2转换，导致计量设备4的滑块的更大打开设定点。然后，时间段T2对应于功率监控回路1补偿涡轮机5中的瞬时功率PM下降的过渡期，直到它再次对应于预期功率设定点CP。因此，这里描述的机制允许控制计量设备4的滑块的位置，以便涡轮机5根据请求的功率设定点CP提供功率PM。然而，如上所述，检测到计量设备4的滑块的位置传感器的故障可能导致观察到所确定的滑块的位置POS与其位置设定点CP之间的突然偏差。该偏差随后触发来自用于监控滑块的位置的回路3的调节机制，这会减少滑块的开口，并且随后会暂时导致涡轮机5的功率降低。该功率降低随后由重新计算新的燃料流速设定点的功率监控回路1来纠正。然而，如果希望从涡轮机5的最佳性能中获益，则这样的功率降低(即使是暂时的)也是不期望的。因此，希望在检测到位置传感器的故障后限制涡轮机5中的功率下降的任何风险。
[0010]专利技术的公开
[0011]本专利技术旨在克服上述缺点。为此，本专利技术提出了一种控制用于飞行器涡轮机的燃烧室的具有可移动计量元件的燃料计量设备的方法，该方法包括以下步骤的至少两次迭
代：
[0012]a)检测测量计量元件的位置的第一位置传感器和第二位置传感器中的位置传感器的工作状态的可能变化的步骤，另一传感器保持起作用，每个位置传感器或者工作或者发生故障；
[0013]b)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制用于飞行器涡轮机(50)的燃烧室(51)的具有可移动计量元件(41)的燃料计量设备(40)的方法，所述方法包括以下步骤的至少两次迭代：a
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检测(E1)测量所述计量元件(41)的位置的第一位置传感器(C1)和第二位置传感器(C2)中的位置传感器(C1、C2)的工作状态的可能变化的步骤，每个位置传感器(C1、C2)或者工作或者发生故障；b
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如果两个位置传感器(C1、C2)在工作，则根据所述第一位置传感器(C1)的第一位置测量(POS1)和所述第二位置传感器(C2)的第二位置测量(POS2)之间的平均来确定(E2_1)所述计量元件(41)的位置(POS')的第一步骤；c
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如果所述两个位置传感器(C1、C2)之一发生故障，另一位置传感器(C1、C2)保持工作，则根据保持工作的所述位置传感器(C1、C2)的位置测量来确定(E2_2)所述计量元件(41)的所述位置(POS')的第二步骤；d
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根据所述涡轮机(50)的功率设定点(CP')和所述涡轮机(50)的功率测量(PM')来确定(E4)提供给所述燃烧室(51)的燃料的流速设定点(CD')的步骤；e
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将确定的流速设定点(CD')转换(E5)为所述计量元件(41)的位置设定点(CPT')的步骤；f
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根据所述计量元件(41)的所述位置设定点(CPT')和针对所述计量元件(41)确定的所述位置(POS')来确定(E6)所述计量元件(41)的位移的命令(CMD')的步骤；g
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根据确定的位移命令(CMD')来控制(E7)所述计量元件(41)的所述位置(POS')的步骤；其特征在于，如果在步骤a)期间检测到所述第一和第二位置传感器(C1、C2)之一的所述工作状态的变化，则所述方法进一步包括在步骤d)之前确定当前迭代的流速设定点(CD')：h
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根据所述位置传感器(C1、C2)的所述工作状态，计算由所述计量设备(40)从所述当前迭代的步骤b)或c)中确定的所述计量元件(41)的所述位置(POS')递送至所述燃烧室(51)的燃料的第一瞬时流速(DI)的步骤；i
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根据前一次迭代期间所述位置传感器(C1、C2)的所述工作状态，计算由所述计量设备(40)从所述前一次迭代的步骤b)或c)中确定的所述计量元件(41)的所述位置(POS')递送至所述燃烧室(51)的燃料的第二瞬时流速(DI
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)的步骤；j
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确定步骤h)中计算出的所述第一瞬时燃料流速(DI)与步骤i)中计算出的所述第二瞬时燃料流速(DI
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)之间的燃料流速偏差的步骤，以及确定所述当前迭代的流速设定点的后续步骤d)：校正步骤d)中确定的所述流速设定点(CD')的步骤，所述步骤考虑步骤j)中确定的所述流速偏差，以便根据所述位置传感器(C1、C2)的所述工作状态将所述计量元件(41)的所述位置设定点(CPT')与所述当前迭代的步骤b)或c)中确定的所述计量元件(41)的所述位置(POS)相匹配。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当所述第一位置传感器(C1)的所述第一位置测量(POS1)和所述第二位置传感器(C2)的所述第二位置测量(POS2)之间的所述偏差大于预定阈值时，执行步骤a)中位置传感器(C1、C2)的所述工作状态的可能变化的检测。3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当检测到位置传感器(C1、C2)的所述工
作状态的变化时，步骤c)中所述计量元件(41)的所述位置的确定根据以下步骤来进行：
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根据所述第一位置传感器(C1)的所述第一位置测量(POS1)和所述第二位置传感器(C2)的所述第二位置测量(POS2)之间的平均计算所述计量元件(41)的平均位置的步骤；
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针对计算出的平均位置计算由所述计量设备(40)递送至所述燃烧室(51)的燃料的估计流速的步骤；以及
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如果计算出的燃料流速低于预定阈值，则确定所述计量元件(41)的位置，其对应于所述第一位置测量(POS1)和第二位置测量(POS2)中的最大测量；
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如果计算出的燃料流速大于预定阈值，则接收与所述计量设备(40)递送至所述燃烧室(51)的燃料的流速(DEB')相关的测量，确定与测得的燃料流速(DEB')对应的所述计量元件(41)的理论位置，以及根据所述第一位置测量(POS1)和所述第二位置测量(POS2)中最接近所述理论位置的测量确定所述计量元件(41)的位置(POS')。4.一种包括用于在由计算机执行时实现如权利要求1到3中的任一项所述的方法的代码指令的计算机程序。5.一种控制用于飞行器涡轮机(50)的燃烧室(51)的具有可移动计量元...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：