Лекция 8. Системы автоматического регулирования

Системы автоматического регулирования

Особенности систем регулирования

Температура является одним из основных РП двигателя. При этом если двигатель имеет один РФ, то он регулируется по частоте вращения, а по осуществляется ограничение. Для современных двигателей величина доходит до .

Разомкнутые схемы регулирования – для них нет необходимости в изменении , но такие системы обладают малой точностью.

Замкнутые схемы регулирования действуют по отклонению от заданного значения, точность схем высокая .

Измерение осуществляется термопарами: хромель-копелевыми до и хромель-алюмелевыми до . Для надёжности измерения и осреднения температуры по сечению турбины применяют батареи из соединённых параллельно термопар.

Передаточная функция термопары имеет вид апериодического звена:

,

где - постоянная времени термопары, зависящая от размеров термопары, внешних условий и режима работы двигателя. Уменьшение габаритов термопары приводит к снижению ¯ . Увеличение режима работы двигателя, также приводит к снижению ¯ . Снижение ¯приводит к росту ­ . Значение постоянной времени термопары находится в пределах .

Стремление уменьшить за счёт снижения размеров термопары снижает её надёжность из-за быстрого обгорания чувствительного элемента. Поэтому для компенсации запаздывания термопары в электрическую цепь вводят корректирующее устройство. Постоянная времени корректирующего устройства .

Т.к. изменяется в широких пределах, то вводят зависимость постоянной времени корректирующего устройства от режима работы двигателя . Чем больше ­ , тем меньше ¯ и тем сильнее снижается настройка .

При высоких значениях часто измеряют температуру торможения на выходе из турбины или на выходе из первой ступени турбины. Однако при этом не обеспечивается высокая точность поддержания . Поэтому для обеспечения высокой точности поддержания используют следующие мероприятия:

- применение струйно-акустических преобразователей, в этих устройствах используется эффект зависимости резонансной частоты от скорости звука в газе, а значит от его температуры ;

- применение оптических пирометров для температур свыше;

- определение расчётным путём.

Замкнутые системы автоматического регулирования

Двигатели с одним РФ

Для таких двигателей основным РП является частота вращения ротора двигателя, а по осуществляется ограничение за счёт снижения расхода топлива . Для каждого режима работы задаётся соответствующее значение . Например

Режим работы двигателя	Значение
запуск
max

При превышении в САР формируется сигнал на снижение подачи топлива в двигатель, который усиливается и подаётся на исполнительный ЭМК.

Двигатели с двумя РФ

В таких двигателях регулирование осуществляется отдельным РФ . Сигнал рассогласования усиливается и подаётся на вход в регулятор температуры для изменения . При росте ­ раскрывается сопло ­ , что приводит к росту перепада на турбине и росту избыточного момента на ней, это вызывает рост частоты вращения ротора двигателя ­ , регулятор оборотов снижает расход топлива ¯ и восстанавливает обороты ¯ , а ¯ снижается до исходного уровня. В связи с тем, что регулирование происходит при действии двух регуляторов возникают трудности в достижении хорошего качества регулирования и устойчивости САР.

Функциональная схема САР температуры

Для улучшения динамических свойств системы регулирования оказывает воздействие на не непосредственно, а через регулятор понижения давления на турбине . Измерительное устройство регулятора работает по принципу сравнения давления газа за турбиной с заданным значением , формируемым из условия . В качестве постоянного давления, которое можно преобразовать в используют , т.к. оно слабо зависит от . Задающее устройство регулятора представляет собой воздушный редуктор, который редуцирует воздух, поступающий из=за компрессора до .

Разомкнутые САР

В таких САР не измеряется и не сравнивается с заданным её значением. РФ при этом остаётся .

САР с непрерывным изменением

Функциональная схема САР с непрерывным изменением

Программа изменения составляется в соответствии с обеспечением требуемой . Например, при увеличении режима работы двигателя ­ степень раскрытия сопла должна уменьшаться ¯ . При этом регулятор работает в следящем режиме.

САР со ступенчатым изменением

Функциональная схема САР со ступенчатым изменением

Задание осуществляется с помощью двухпозиционных сопел. В программе ступенчатого изменения предусмотрены различные величины оборотов при которых происходит закрытие и открытие сопла. Причём . Это предотвращает появление автоколебаний в САР. Если , то при медленном увеличении режима работы двигателя ­ и росте оборотов ротора двигателя ­ до , происходит закрытие сопла. Момента на турбине уменьшается и частота вращения снижается. Регулятор частоты вращения не успевает увеличить расход топлива на увеличения «просевших» оборотов как сопло вновь раскрывается. По мере увеличения расхода топлива частота вращения вновь увеличивается до .

Величина гистерезиса выбирается из условия, что при закрытии сопла не происходит снижение частоты вращения больше, чем .

САР с двухпозиционным соплом проще по конструкции, надёжнее по сравнению с непрерывно регулируемым соплом.

Вопросы

1. В разомкнутых системах регулирования точность поддержания

А). высокая

Б). низкая

В). определяется коэффициентом усиления в обратной связи по

Г). определяется характеристикой приводного топливного насоса

2. В замкнутых системах автоматического регулирования регулирование осуществляется с помощью

А). регулятора

Б). регулятора

В). ограничителя

Г). ограничителя нарастания оборотов

3. В САР с двухпозиционным соплом

А).

Б).

В).

Г). сопло регулируется непрерывно

Дата добавления: 2014-01-07