Системы управления компрессором

Компрессоры коммерческих турбовентиляторных двигателей разработаны для оптимальной работы на расчетном режиме, чаще всего им является крейсерский режим работы двигателя. Для работы на режиме ниже крейсерского компрессорам необходима система, поддерживающая расход воздуха в пределах допусков и предотвращающая помпаж. Для обеспечения этого установлена система управления расходом воздуха компрессора. На типичном двухвальном двигателе, имеются следующие системы:

- система регулируемого клапана отбора воздуха (VBV – Variable Bleed Valve) или продувочная система на выходе из КНД;

- система поворотных лопаток статора (VSV – Variable Stator Vane) для КВД;

- клапаны отбора воздуха на определенных ступенях КВД.

В двигателях с гидромеханическим управлением эти системы управляются гидромеханическим блоком управления топливом или отдельным контроллером (на двигателях, управляемых FADEC, контроль осуществляет компьютер FADEC).

С уменьшением частоты вращения КНД ниже расчетного режима, осевая скорость потока воздуха также уменьшается. Это ведет к увеличению углов атаки лопаток ротора. Для предотвращения достижения лопатками критических углов атаки регулируемый клапан отбора воздуха открывается и сбрасывает часть воздуха из газового тракта на выход КНД. Поскольку сброс сжатого воздуха ведет к потере энергии, VBV открываются только на время, необходимое для сброса определенного количества воздуха из газового тракта.

Основным параметром расчета положения VBV является N₂. Существует прямая зависимость между частотой вращения N₂ и требуемым положением VBV. На двигателе CFM56-3 положением VBV управляет исполнительный механизм, который работает исходя из управляющего давления, которое поступает от MEC. Наличие обратной связи к MEC, показывает текущее положение клапанов.

Рис. 34. Схема управления открытием/закрытием клапанов отбора воздуха

Во время работы на низких частотах вращения, угол атаки лопаток ротора компрессора на передних ступенях увеличивается. Для сохранения оптимального угла атаки на всех рабочих частотах вращения КВД лопатки ВНА и статора первых ступеней сконструированы как поворотный направляющий аппарат. Управления поворотом лопаток статора, осуществляется гидравлическим исполнительным механизмом, с помощью управляющего давления, которое задается МЕС.

Также для устойчивой работы КВД используется перепуск воздуха из-за 5-ой ступени. Принцип работы открытия клапана аналогичен с принципом работы системы VBV.

Датчики системы

Датчики двигателя разделяются на две группы. Одна группа включает датчики для сигналов управления, другая – датчики для сигналов мониторинга. Сигналы управления используются для управления двигателем Сигналы мониторинга используются только для системы ECM. Датчики для мониторинга являются одинарными. Все датчики газового тракта и частоты вращения являются быстросъемными блоками (LRU).

Рис.35. Схема расположения датчиков:

P0 – давление наружного воздуха; Ps12 – статическое давление перед вентилятором; T12 – полная температура воздуха перед вентилятором; Ps13 – статическое давление на выходе из вентилятора; P25, T25 – полные температура и давление воздушного потока на входе КВД; T3, Ps3 – полная температура и статическое давление воздушного потока на выходе из КВД ; T49.5(EGT) – температура выхлопных газов ; T5 – температура газов на выходе из ТНД; TRF VIB SENSOR – датчик вибраций турбины ; T CASE – температура газового потока от HPTCCV; TEO – температура масла; N2 – частота вращения ротора высокого давления ; N1 – частота вращения ротора низкого давления ; No.1 BRG VIB SENSOR – датчик вибраций передней опоры подшипников

Датчики для измерения параметров газового тракта находятся в определенных позициях на соответствующих корпусах. Датчики двигателя в основном имеют сдвоенную конструкцию.

Датчики для полного или статического давления замеряют соответствующие давления. Они имеют одинарную конструкцию или совмещены с температурными датчиками (Р25 и Т25, например).

Температуры замеряются термопарами или датчиками термического сопротивления. Применение того или иного датчика зависит от диапазона измеряемых температур. Термопары обычно устанавливаются для замера температуры на выходе ТВД и в зоне турбины.

Датчики частоты вращения вала индукционного типа и работают без контакта с валом. Вблизи чувствительного элемента вращается зубчатое кольцо и создает магнитное поле. Для восприятия частоты (N1) зубчатое кольцо расположено на валу (N1) внутри полости переднего подшипника. Зубчатое кольцо для восприятия частоты (N2) (для двухкаскадного двигателя) находится в коробке приводов.

Для определения положения используется несколько типов датчиков. Датчик положения – линейно регулируемый дифференциальный датчик внутри гидропривода. Этот датчик воспринимает любое положение поршня привода внутри по всей длине его хода. Положение вращающихся клапанов, воспринимает вращающийся регулируемый дифференциальный датчик. Для определения положения РУД используются синусно-косинусные преобразователи. Эти датчики имеют два контакта, либо устанавливаются два датчика с раздельными цепями для разных каналов.