控制包括电机的涡轮机的方法技术

一种用于控制涡轮机的方法，涡轮机包括在对高压旋转轴上施加扭矩的电机，在该方法中，燃烧室(13)的燃料流量设定值(WFCMD)和供应给电机(ME)的扭矩设定值(TRQCMD)已确定，该方法包括：根据涡轮机出口气体温度参数(EGT)和涡轮机出口气体温度参数的最大值(EGTMAx)来确定温度校正变量(ΔEGT)的步骤；根据温度校正变量(ΔEGT)确定扭矩校正变量(ΔTRQ)的步骤；和根据扭矩校正变量(ΔTRQ)确定扭矩设定值(TRQ

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制包括电机的涡轮机的方法


[0001]本专利技术涉及一种飞行器涡轮机，具体地，涉及涡轮机的控制以便根据飞行器飞行员操纵杆的位置提供期望的推力。

技术介绍

[0002]参考图1，其示出了呈双轴涡轮风扇类型的涡轮机100。已知地，涡轮机100沿气流方向从上游向下游包括风扇110、低压压缩机111、高压压缩机112、设有燃料流量设定值WF
CMD
的燃烧室113、高压涡轮机114、低压涡轮机115和主排气喷嘴116。低压(或LP)压缩机111与低压涡轮机115通过低压轴121连接并共同形成低压体。高压(或HP)压缩机112与高压涡轮机114通过高压轴122连接并与燃烧室一起共同形成高压体。由LP轴121驱动的风扇110压缩吸入的气流。此气流在风扇110的下游处分成次气流和所谓的主气流，该次气流直接被引导至次喷嘴(未示出)并经该次喷嘴喷出后形成涡轮机100的推力，此主气流进入由低压体和高压体构成的气体发生器后被喷射至主喷嘴116中。已知地，为了调整涡轮机100的发动机速度，飞行器飞行员调整操纵杆的位置，从而调整燃烧室113的燃料流量设定值WF
CMD
的位置。
[0003]涡轮机100的设计需要考虑足够的余量以避免所谓的泵送现象。由气流对一个压缩机中的叶片的过度冲击引起的此泵送现象会导致相关压缩机下游压力的大量快速波动，并可能导致燃烧室113熄火。这还进一步使压缩机叶片产生剧烈震动，从而导致机械损坏。因此，防止这种现象发生是尤为重要的。工作中的压缩机的运行通常以图表的方式呈现，该图表根据流经压缩机的气流来呈现获得的出口与入口之间的压力比；此图表将压缩机的转速进一步参数化。此图示出了泵送管路，该泵送管路形成压缩比的最大极限，以避免出现泵送的风险。已知地，当涡轮机100稳定运行时，定义出被称为操作管路的管路，该管路将与通过流率获得的压缩比相关。此操作管路的位置由涡轮机100设计者自行决定，且此操作管路至泵送管路的距离代表泵送余量。应当注意，作为第一近似值，压缩机的效率(供应给空气的压缩功相对驱动其旋转所提供的功)在接近泵送管路时会更高。相反，飞行员为了增加推力从稳定操作(瞬态阶段)请求的加速，通过发生在泵送管路方向上的操作点偏移来反映在压缩机处。
[0004]实际上，向燃烧室113中额外增加燃料将导致压缩比几乎瞬间升高，而发动机旋转速度由于惯性却没有时间增加。通过所添加燃料的燃烧供应给流体的焓变导致每一涡轮机提供的功增加，从而导致对应主体的旋转速度增加。当发动机速度再次稳定时，可通过将操作点返回至操作管路上，且返回后操作点比先前位置的流率更高，这些变化反映在压缩机图上。
[0005]因此，涡轮机100的设计者必须尝试通过将操作管路放置得尽可能高的方式来优化其位置，以便与泵送管路保持足够距离以实现安全加速的同时为其压缩机提供更高效率。
[0006]为了避免任何泵送现象，涡轮机100包括由电子单元执行的调节系统。参考图2，调
节系统包括稳定管理模块31、瞬态意图检测模块32、发动机转速轨迹生成模块33、选择模块34、整合模块35以及停止管理模块36。
[0007]稳定管理模块31根据涡轮机100的发动机速度NL与设定发动机速度NL
CONS
之间的差将校正变量提供给选择模块34。发动机速度NL可对应不同类型的发动机速度，特别是风扇速度、称为EPR(发动机压力比)的压力设定值、高压设定值等。
[0008]设定发动机速度NL
CONS
与可由飞行器飞行员操作的操纵杆位置成正比。此稳定管理模块31对于本领域所属技术人员是已知的并将不再详细呈现。
[0009]瞬态意图检测模块32的目的是检测飞行员期望的瞬态意图。瞬态意图检测模块32确定涡轮机100的发动机速度NL与设定发动机速度NL
CONS
之间的差。当操纵杆保持在恒定位置且稳定管理模块31被执行时，涡轮机100的实际发动机速度NL是静止的且等于设定发动机速度NL
CONS
。如果飞行员移动操纵杆，则设定发动机速度NL
CONS
相应变化。相反，由于涡轮机100的惯性及稳定管理模块31，发动机速度NL不会立即变化。因此，当设定发动机速度NL
CONS
与实际发动机速度NL之间的差大于预定阈值S2时，瞬态意图检测模块32检测到瞬态意图。
[0010]在加速请求的情况下，如果发动机速度差大于预定阈值S2(NL
CONS
–
NL>S2)，则检测到加速请求。类似地，在减速的情况下，如果发动机速度差大于预定阈值S2(NL
–
NL
CONS
>S2)，则检测到减速请求。如图2所示，当检测到瞬态阶段时，瞬态意图检测模块32生成激活信号，该激活信号被传输至发动机速度轨迹生成模块33和选择模块34。
[0011]在加速请求的情况下，发动机速度轨迹生成模块33确定用于加速的发动机速度设定值(加速轨迹)。类似地，在减速的情况下，发动机速度轨迹生成模块33确定用于减速的发动机速度设定值(减速轨迹)。依据生成的轨迹，发动机速度轨迹生成模块33将校正变量提供给选择模块34。
[0012]该发动机速度轨迹生成模块33对于本领域所属技术人员来说是已知的，具体地通过专利申请US2013/0008171和专利申请FR2977638A1可知，在此不再赘述。
[0013]在此示例中，当选择模块34从瞬态意图检测模块32接收激活信号时，选择模块34在未接收到激活信号的情况下从稳定管理模块31选择校正变量，并在接收到激活信号的情况下从发动机速度轨迹生成模块33选择连接变量。该选择模块34对于本领域技术人员是已知的并不再详细呈现。所选择的校正变量被提供给整合模块35。整合模块35通过对所选择的校正变量进行整合来确定燃料流量设定值WF
CMD
。
[0014]停止管理模块36限制由整合模块35确定的燃料流量设定值WF
CMD
的值。已知地，停止管理模块36执行对本领域所属技术人员已知的称为C/P停止的停止，以保护涡轮机免受泵送。在此示例中，停止管理模块36使得可以定义加速和减速时的停止设定值。该停止对于本领域所属技术人员是已知的并将不再详细呈现。
[0015]发动机速度轨迹生成模块33和停止管理模块36使得可以定义出加速轨迹，该加速轨迹能够限制燃料流量设定值WF
CMD
以避免泵送。该调节系统在专利申请FR2977638A1中是已知的并将不再详细。顺便提及，已知通过在调节期间考虑加速设定值来保护发动机免受瞬变期间的泵送现象(参见例如US4543782和US 2003/0094000)。
[0016]该调节系统是有效的，但无法控制涡轮机出口处的气体温度(称为“废气温度”的EGT温度)以使其不超过极限温度EGTmax。
[0017]为了消除此缺陷，直接的解决方案是提供一种专用于涡轮机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制涡轮机(T)的方法，所述涡轮机(T)包括位于气体发生器上游并界定主气流和次气流的风扇(10)，所述气体发生器被所述主气流穿过并包括低压压缩机(11)、高压压缩机(12)、燃烧室(13)、高压涡轮机(14)和低压涡轮机(15)，所述低压涡轮机(15)通过低压旋转轴(10)与所述低压压缩机连接，所述高压涡轮机(14)通过高压旋转轴(22)与所述高压压缩机(12)连接，所述涡轮机包括电机(ME)，所述电机将扭矩传递至所述高压旋转轴(22)，其特征是，所述燃烧室(13)的燃料流量设定值(WF
CMD
)和被供应给所述电机(ME)的扭矩设定值(TRQ
CMD
)被确定，所述控制方法包括以下步骤：
–
根据涡轮机出口气体温度参数(EGT)和所述涡轮机出口气体温度参数的最大值(EGTMAx)来确定温度校正变量(ΔEGT)；
–
根据所述温度校正变量(ΔEGT)确定扭矩校正变量(ΔTRQ)；和
–
根据所述扭矩校正变量(ΔTRQ)确定所述扭矩设定值(TRQ
CMD
)。2.如权利要求1所述的一种用于控制涡轮机(T)的方法，其特征是，所述控制方法包括：
–
执行第一燃料调节环路(B1)以确定所述燃料流量设定值(WF
CMD
)的步骤，该步骤包括以下步骤：
–
根据当前发动机速度(NL)与确定的发动机速度设定值(NL
CONS
)之间的差来检测发动机速度瞬态意图(TopAccel、TopDecel)；
–
确定瞬态发动机速度设定值(NLTrajAccCons、NLTrajDecelCons)；
–
根据所述瞬态发动机速度设定值(NLTrajAccCons、NLTrajDecelCons)确定燃料校正变量(ΔWF)；和
–
根据所述燃料校正变量(ΔWF)确定所述燃料流量设定值(WF
CMD
)；
–
执行第二扭矩调节环路(B2)以确定所述扭矩设定值(TRQ
CMD
)的步骤，所述步骤包括...

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