Этап 3. Расчет линии предельных режимов и программы управления ТРДД

Формирование программы управления двигателя на максимальном режиме начинается с построения так называемой «линии предельных режимов» (ЛПР), которая ограничивает максимально допустимые значения приведенной n_пр (и, соответственно, физической n) частоты вращения роторов двигателя в зависимости от температуры заторможенного потока воздуха на входе в негоТ^*_в. Эти значения могут быть ограничены (в том или ином диапазоне значений Т^*_в) прочностью роторов (n_нд.max, n_вд.max), жаропрочностью лопаток газовой турбины (Т^*_г) или газодинамической устойчивостью каскадов компрессора (DК_у.min).

При обычном расположении рабочей линии на характеристиках КНД и КВД ТРДД минимальные запасы устойчивости DК_у.min наблюдаются у КНД в области _нд.пр, превышающих расчетную, т.е. при _нд.пр> 1,0. Поэтому ограничению поDК_у.minсоответствует ограничение n_{нд.пр.max}. Существенное снижение DК_у может наблюдаться также в КВД в области пониженных частот вращения. НоDК_у.minобеспечивается в этом случае не за счет ограничений, а путем соответствующего регулирования компрессора.

ЛПР представляется в виде максимального (с учетом этих ограничений) значения _{нд.пр.max}в зависимости отТ^*_в, как показано на рис.2.9, и строится по результатам расчета характеристики турбокомпрессорного модуля (ТКМ) двигателя.

Для построения ЛПР прежде всего, следует определить ограничиваемые величины, т.е. значения n_нд.max, n_вд.max, Т^*_г.max и _{нд.пр.max}.

Одно из ограничений физической частоты вращения n_нд.maxилиn_вд.max должно быть задано равным 100% от расчетного (или в относительном виде равным 1,0), поскольку расчетный режим является максимальным. Частота вращения другого ротора обычно ограничивается величиной 102…105%. Таким образом, в относительном виде задается: или n_нд.max= 1,02 … 1,05 и тогдаn_вд.max= 1,0; или n_вд.max= 1,02 … 1,05 и тогда n_нд.max= 1,0.

Максимально допустимая температура газовТ^*_г.max в турбинах с охлаждаемыми лопатками обычно всего лишь на 20…40 градусов превышает расчетную, т. е.Т^*_г.max= Т^*_г+ (20 … 40К).

Значение DК_у.min и, соответственно, n_{нд.пр.max}определяется необходимостью иметь достаточный запас устойчивости на переходных режимах и при возмущениях на входе в компрессор, возникающих при различных углах атаки и скольжения. В данной работе значение n_{нд.пр.max}выбирается на основании статистических данных, согласно которым оно обычно равно 100…105% (или в относительном виде n_{нд.пр.max}=1,0 … 1,05).

По заданным значениям ограничиваемых параметров n_нд.max, n_вд.max, Т^*_г.maxи n_{нд.пр.max}ЭВМ строит график, содержащий кривые = f ( _нд.пр), = f ( _нд.пр) и = f ( _нд.пр), который показан на рис. 2.9, а. Затем на тот же график наносится горизонтальная линия, соответствующая ограничению по запасу устойчивости КНД, т.е. линия _{нд.пр.max}= const. После этого по точкам пересечения построенных кривых определяются температурыТ^*_в1,Т^*_в2 и Т^*_в3, соответствующие переходу от одного ограничения к другому.

При этом, возможно, что не все из этих значений температур (кромеТ^*_в1) могут быть определены, т.е. не все кривые будут иметь точки пересечения в рассматриваемом диапазоне значенийТ^*_в.

Линией предельных режимов (рис. 2.9, а) является огибающая снизу линий = f ( _нд.пр), = f( _нд.пр), = f ( _нд.пр) и линии _{нд.пр.max}= const. Она является основой для формирования программы регулирования двигателя на максимальном режиме (рис. 2.9, б).

Третье обращение к программе расчета на ЭВМ (этап 3)

Линия предельных режимов рассчитывается и строится с помощью ЭВМ после задания в диалоговом окне, которое выводится на экран при обращении к этапу расчета ЛПР, значений ограничиваемых параметров в следующих диапазонах:n_НД.max= 1,02 … 1,05; n_ВД.max= 1,02 … 1,05; n_{НД.пр.max}=1,0 … 1,05; Т^* _г.max = Т^* _г.р + (20 … 40К), гдеТ^* _г.р – расчетное значение температуры газов перед турбиной, заданное в бланке – задании на курсовую работу.

Дата добавления: 2014-12-27