Глава 12 - Системы ГТД

об имеющейся неисправности датчиков или систем с указанием времени появления неисправности. Поступившая на АЦПУ информация выводится для обслуживающего персонала.

Для повышения эффективности и оперативности контроля экипажем параметров двигателя в кабине используется речевой извещатель, а также ЦСО для привлечения внимания экипажа к экрану

âмомент появления на нем наиболее важной информации.

САС предназначена для выдачи на сигнальные табло в кабине самолета аварийных и наиболее важных информационных сигналов, в том числе и при отказе основной системы индикации КИСС.

Информация об основных параметрах работы двигателя и состоянии его систем выдается на экраны КИСС, на табло САС и на цифровые резервные индикаторы. Датчики и сигнализаторы параметров двигателя, основной блок преобразования параметров и БЦВМ образуют основной канал системы по преобразованию, обработке и выдаче информации о параметрах и сигналах двигателя

âÊÈÑÑ, ÌÑÐÏ, ÑÀÑ.

Основной блок преобразования параметров БППД2 принимает электрические сигналы от дат- чиков и сигнализаторов двигателя, нормализует (приводит к нормальному напряжению), преобразует в цифровой двоичный двухполярный последовательный код и выдает данного кода для дальнейшей обработки в БЦВМ. БЦВМ обрабатывает принятую информацию по заданным алгоритмам, которые обеспечивают:

-контроль выхода параметров за допустимые значения по фиксированным и «плавающим» пределам (корректируются в зависимости от внешних условий);

-контроль работы механизации двигателя

èреверсивного устройства;

-автоматический подсчет и хранение в тече- ние ресурса двигателя параметров наработки (суммарной, эквивалентной и на режимах), числа полетных циклов;

-контроль учета времени выбега роторов КВД

èвентилятора, времени запуска;

-часового расхода масла за полет. Результаты обработки информации по алго-

ритмам, заложенным в БЦВМ, позволяют сформировать признаки отказных и информационных ситуаций и выдачу сигналов, соответствующих этим признакам в самолетные системы КИСС и МСРП, а также на сигнальные табло.

При отказе основного канала дублирующая кодовая информация об основных параметрах двигате-

ля выдается из резервного блока преобразования параметров в КИСС и МСРП. Резервный канал системы подключен к аварийным источникам питания

èобеспечивает выдачу основных параметров двигателя в автономном режиме работы системы электроснабжения.

Для контроля вибрации двигателя применяется специальная аппаратура следящего анализа, которая контролирует вибрации в зонах передней

èзадней подвесок двигателя по частоте первых роторных гармоник вентилятора и КВД с помощью узкополосных фильтров, работающих в следящем режиме. В отличие от широкополосных фильтров, в аппаратуре следящего анализа сигналы с вибродатчиков усиливаются в следящих фильтрах, настраиваемых на частоты первых роторных гармоник вентилятора и КВД.

Это позволяет выявить дефекты роторной ча- сти двигателя (подшипников, рабочих лопаток

èт.д.), а также исключить из широкополосного анализа воздействие помех за исключением воздействий, настраиваемых на частоты первых роторных гармоник вентилятора и КВД с помощью сигналов с датчиков частоты вращения роторов КВД и вентилятора.

12.1.2 - САУ наземных ГТУ

12.1.2.1 - Назначение САУ

Объектом управления и контроля является ГТУ, основным элементом которой является ГТД наземного применения. Кроме того, в состав ГТУ могут входить редуктор, входные и выходные устройства, трансмиссия «двигатель-редуктор», трансмиссия «редуктор - приводимый агрегат» и др.

САУ ГТУ предназначена для выполнения функций управления, регулирования, контроля и защиты, обеспечивающих длительную безаварийную работу в двух режимах:

-во взаимодействии с САУ более высокого уровня;

-в автономном (при отсутствии или неработоспособности САУ более высокого уровня).

Системой управления более высокого уровня может быть, например, САУ ГПА или САУ ГТЭС.

12.1.2.2 - Выбор САУ ГТУ и ее элементов

Исходными данными для выбора САУ ГТУ и ее элементов является ТЗ на САУ или иной документ, содержащий необходимые требования. Конкретные требования определяются параметрами

728

Глава 12 - Системы ГТД

Рисунок 12.1.2_1 - Состав САУ ГТУ

и конструкцией ГТУ, рассматриваемой как объект управления.

С учетом функционального назначения объекта управления (привод центробежного нагнетателя газа или привод генератора) САУ ГТУ должна выполнять следующие функции:

-обеспечивать надежную работу ГТУ на всех эксплуатационных режимах;

-удерживать ГТУ на холостом ходу при заданной частоте вращения;

-устойчиво поддерживать заданную частоту вращения СТ, обеспечивающей привод нагрузки;

-обеспечивать при изменении нагрузки в заданных пределах плавное изменение режима работы ГТУ;

-удерживать частоту вращения СТ привода генератора, не вызывающую срабатывания автомата безопасности, при внезапном сбросе нагрузки до заданного значения (в том числе до нуля);

-обеспечивать беспомпажную работу компрессора ГТУ;

-обеспечивать защиту от превышения заданных параметров ГТУ на всех режимах от запуска до максимального;

-обеспечивать контроль параметров ГТУ. Для выполнения перечисленных функций

âТЗ (или ином документе) должны быть сформу-

лированы требования по управлению ГТУ, обеспечивающие требуемое изменение параметров компрессора, КС, турбины и др. на всех режимах работы.

Выбор САУ и ее элементов рекомендуется начинать с датчиков параметров ГТУ. Это связано

ñтем, что многие датчики входят в конструкцию ГТУ и разработчик (конструктор) при проектировании ГТУ должен иметь представление о типе дат- чиков, их габаритах, линиях связи. Одновременно

ñвыбором датчиков следует выбирать составные части (агрегаты САУ), входящие в состав топливной системы ГТУ с учетом рекомендаций по выбору элементов топливной системы (смотри раздел 12.2.2.2), а также агрегаты и исполнительные механизмы, обеспечивающие управление различ- ными элементами ГТУ.

Следующий этап – выбор программно-техни- ческих средств, принимающих и перерабатывающих входную информацию, формирующих управляющие команды и информационные сигналы.

Выбор завершается определением типа проводников электрических сигналов или оптических линий для связи агрегатов САУ между собой, а также для обмена информацией САУ ГТУ с САУ более высокого уровня.

729

Глава 12 - Системы ГТД

12.1.2.3 - Состав САУ ГТУ

Состав САУ ГТУ определяется выполняемыми функциями и зависит от вида топлива, используемого в ГТУ.

Âсоставе САУ ГТУ, работающей на газообразном топливе, в зависимости от функционального назначения выделяются следующие составные части:

- блок управления двигателем (БУД); - стопорный клапан первый (СК1); - стопорный клапан второй (СК2); - дозатор газа; - блок управления дозатором газа;

- блок защиты двигателя (БЗД); - блоки (агрегаты) управления элементами

ГТУ, определяющими геометрические параметры газовоздушного тракта (ВНА, различные клапаны перепуска воздуха и др.);

- датчики и сигнализаторы технологических параметров ГТУ;

- линии связи между составными частями САУ ГТУ;

- аппаратура контроля вибраций ГТУ; - кабели связи САУ ГТУ с САУ более высоко-

го уровня; - алгоритмы управления и контроля ГТУ;

- пульт технологический (инженерный). БУД может быть как отдельным блоком, так

èвходить в состав программно-технических средств САУ ГПА (ГТЭС). На Рис. 12.1.2_1 показан состав САУ ГТУ.

Âсостав САУ ГТУ, работающей на жидком топливе, дополнительно к составным частям, перечисленным выше, включают:

- подкачивающий насос; - насос высокого давления;

- дозатор жидкого топлива; - распределитель жидкого топлива по конту-

рам форсунок.

При этом в состав САУ ГТУ не входят агрегаты, обеспечивающие подачу и дозирование газообразного топлива (СК1, СК2, дозатор газа, блок управления дозатором газа).

САУ двухтопливных ГТУ, работающих на газообразном и жидком топливе, включает в свой состав составные части САУ ГТУ, работающей на газообразном топливе, и составные части САУ ГТУ, работающей на жидком топливе, с добавлением элементов, обеспечивающих переключения с одного вида топлива на другое и работу на одном конкретном виде топлива.

12.1.2.4 - Основные характеристики САУ

Рассматривая САУ как составную часть ГТУ, обеспечивающую выполнение предъявляемых к ней требований, в качестве основных характеристик принимают:

Характеристики быстродействия.

Быстродействие САУ ГТУ складывается из быстродействия каналов преобразования входных сигналов, из скорости прохождения и обработки преобразованных сигналов в вычислительной части САУ, формирующей выходные сигналы по заданным алгоритмам; из быстродействия выходных преобразователей, из быстродействия исполнительных механизмов, входящих в состав САУ; а также зависит от периодичности опроса входных сигналов.

Поэтому существуют интегральные и частные характеристики быстродействия САУ ГТУ.

Âкачестве интегрального параметра, характеризующего быстродействие САУ ГТУ, применяется, например, время реакции САУ ГТУ на изменение входного сигнала (время от приема сигнала до воздействия на объект управления).

Âкачестве частных характеристик быстродействия обычно используются:

- время полного хода основных исполнительных механизмов, воздействующих на расход топлива или геометрические параметры газовоздушного тракта ГТУ (дозирующего клапана, выходного штока механизма привода ВНА и др.);

- периодичность опроса аналоговых и дискретных сигналов.

Характеристики по точности поддержания параметров.

Точность выполнения программ управления оценивается отклонением текущего параметра от программного

∆Ï = (ÏÏÐÎà – ÏÒÅÊ) / ÏÏÐÎà ·100% (12.1.2.4-1)

Обычно допустимая точность поддержания параметров характеризуется симметричной вели- чиной ± ∆Ï %. Оценивается точность выполнения программ на статических (установившихся) режимах и на динамических (переходных) режимах. Чаще всего оценивается точность поддержания ча- стоты вращения. Для современных САУ ГТУ точ- ность поддержания частоты вращения составляет

±(0,1…0,2) % на статических режимах.

Âнормативных документах используется термин «степень нечувствительности системы ре-

730

Глава 12 - Системы ГТД

гулирования частоты вращения». В соответствии с ГОСТ 29328 [12.1.4.15] степень нечувствительности системы регулирования частоты вращения при любой нагрузке не должна превышать 0,2 % номинальной частоты вращения. ГОСТ 28775 [12.1.4.16] допускает 0,3 %.

В [12.1.4.17] дается определение степени не- чувствительности: это возможная относительная погрешность поддержания частоты вращения при одной и той же нагрузке или, иными словами, то изменение частоты, которое необходимо для того, чтобы началось перемещение исполнительных органов. Ее численной характеристикой является величина:

			Å = (∆ n1 + ∆ n2) / n0 ,		(12.1.2.4-2)
ãäå ∆ n1	= n1	– n0		– увеличение частоты враще-
				ния, минимально необходи-
				мое, чтобы вызвать движение
∆ n2				исполнительных механизмов;
	= /n2		– n0/ – уменьшение частоты враще-
				ния, минимально необходи-
				мое, чтобы вызвать движение
n0				исполнительных механизмов;
				– номинальная частота
				вращения при данной нагрузке.

ÊГТУ для привода генераторов (по сравнению

ñГТУ для привода центробежных нагнетателей) предъявляются более жесткие требования по точ- ности поддержания параметров на динамических режимах работы. САУ ГТУ для привода турбогенераторов не должна допускать срабатывание автомата безопасности ГТЭС при внезапном сбросе нагрузки до нуля. В соответствии с [12.1.4.18] автоматы безопасности должны быть отрегулированы на срабатывание при повышении частоты вращения на 10…12 % выше номинальной.

Характеристики надежности.

Надежность – комплексное свойство, состоящее в общем случае из безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Основные показатели безотказности:

-средняя наработка на отказ САУ, приводящий

êнеобеспечению аварийного останова ГТУ (отказ типа «пропуск аварии» - не менее 100000 ч.;

-средняя наработка на отказ САУ, приводящий к аварийному или вынужденному останову ГТУ - не менее 3500 ч.;

-средняя наработка на отказ типа «невыполнение функции управления или регулирования» - не менее 25000 ч.;

-средняя наработка на отказ по каналу контроля технологических параметров - не менее 25000 ч.

Основные показатели долговечности:

-назначенный ресурс - не менее 100000 ч.;

-ресурс до первого капитального ремонта

èмежду капитальными ремонтами - не менее 25000 ч.;

-назначенный срок службы - не менее 15 лет. Ремонтопригодность САУ - свойство, харак-

теризующее приспособленность САУ к поддержанию и восстановлению ее работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Основные показатели ремонтопригодности:

-среднее время восстановления работоспособного состояния САУ;

-вероятность восстановления работоспособного состояния САУ.

Основным показателем сохраняемости является назначенный срок хранения.

Характеристики безопасности.

В соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» [12.3.17] минимально необходимые требования по безопасности САУ ГТУ устанавливаются соответствующими техническими регламентами (общими и специальными).

Основные требования по выполнению характеристик безопасности:

-САУ должна быть выполнена таким образом, чтобы ошибочные действия оперативного персонала или отказы технических средств не приводили к ситуациям, опасным для жизни и здоровья людей;

-части САУ, находящиеся под напряжением, должны быть защищены от случайного прикосновения к ним обслуживающего персонала и заземлены;

-части САУ, устанавливаемые в помещениях, содержащих взрывоопасные концентрации газов

èпаров с воздухом, должны быть взрывозащищенного исполнения.

Характеристики эксплуатационной технологич- ности.

Эти характеристики являются одними из основных и интегральных характеристик САУ ГТУ. Эти характеристики во многом зависят от потребности САУ в техническом обслуживании и ремонте. Необходимым условием для выполнения техни- ческого обслуживания и ремонта является наличие Системы технического обслуживания и ремонта (СТОИР) САУ. Техническое обслуживание САУ

731