[发明专利]燃油分级控制组件、燃油系统、燃气轮机、超控活门以及燃油分级控制方法

说明书

一种航空发动机燃油分级控制组件、燃油系统、燃气轮机、超控活门以及燃油分级控制方法，所述分级控制组件包括分级活门；分级阀，与所述第一压力源、第二压力源连接，包括第一压力输出部以及切换件；以及超控活门，与所述第二压力源连接，具有第二压力输出部，所述第二压力输出部与所述第一压力输出部并联输出一分级压力至所述分级活门；其中，所述控制组件具有第一状态以及第二状态；在所述第一状态，所述第二压力输出部关闭；在所述第二状态，所述第二压力输出部开启，连通所述第二压力源。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，尤其涉及一种燃油分级控制组件、燃油系统、燃气轮机、超控活门以及燃油分级控制方法。

背景技术

燃气轮机，以航空发动机为例。其燃油系统1的结构如图1所示，包括低压泵1、高压泵2、定压活门3、作动部件4、高压关断活门5、燃油分级控制组件6、第一组燃油喷嘴7、第二组燃油喷嘴8、计量活门9、压差活门10、回油活门11等。燃油至储油箱先后经过低压泵1、高压泵2先后增压，至所述低压泵1形成第二压力，即低压压力Pb，至所述高压泵2形成第一压力，即高压压力Ps，之后通过计量活门9和高压关断活门5进入燃油总管和燃油喷嘴供至发动机燃烧室。计量活门9用于计量到发动机燃烧室的燃油量；高压关断活门5用于保持系统有足够的最小伺服压力，并在发动机停车后切断至发动机燃烧室的燃油；压差活门10用于保证计量活门前后压差恒定，这样控制计量活门9的位置便能控制至燃烧室的燃油量；回油活门10用于将高压泵提供的多余发动机需求的燃油回至低压泵后。

即燃油经过低压泵1增压后，形成系统低压压力Pb，燃油再经过高压泵2增压，形成高压油Ps，高压油一路供往伺服系统的定压活门3，用于调制定压油Pc，另一路供给到计量活门9，压差活门10感受计量活门前后压力通过控制回油活门11维持计量活门9前后压差恒定，使得计量流量只与计量活门开度相关，高压关断活门5在计量流量较小时保证燃油系统具备足够的高压油Ps，计量油通过高压关断活门5后压力进入燃油分级控制组件6，受燃油分级控制组件6的控制供入第一组喷嘴7、第二组喷嘴8。

在典型的航空发动机燃油系统中，各压力情况为：

Ps＞Pc＞Pb，

其中，当Pc处于稳定状态时，Pc-Pb＝常量。

为了提高燃油喷嘴雾化效果，在燃烧室流量为小流量时，燃油供往燃烧室的部分喷嘴，在燃烧室流量较大时，燃油供往燃烧室的全部喷嘴，这种控制在燃油控制中被称为燃油分级控制。以图1为例，燃烧室流量为小流量时，关闭第二组燃油喷嘴8，开启第一组燃油喷嘴7，仅供应燃烧室的预燃级；在燃烧室流量较大时，开启第二组燃油喷嘴8以及第一组燃油喷嘴7，供应燃烧室的预燃级以及主燃级。

现有技术实现燃油分级控制的方式可以参考图2所示，在全权数字式电子控制器(Full Authority Digital Electronic Controller,FADEC)的燃油系统中，分级控制通常采用一个两位的电控阀607与一个分级活门600组成。电控阀607分别与低压泵1、高压泵2连接。电控阀607在通电和断电情况下，分别对应输出高压压力Ps，低压压力Pb。驱动分级活门600完成分级和不分级两种状态。例如图2所示，电磁阀607在分级状态下封闭与高压泵2的连接，与低压泵1连通而输出低压压力Pb至分级活门600的活塞620的一侧，使其受其另一侧的高压压力Ps推动，而打开第二组燃油喷嘴8，实现燃油的分级喷射。例如图3所示，电磁阀607在不分级状态下封闭与低压泵1的连接，与高压泵2连通而输出高压压力Ps至分级活门600的活塞620的一侧，由于另一侧还设置有推杆，使得该侧的施力面积大于另一侧，因此分级活门600朝该一侧至另一侧方向移动，关闭第二组燃油喷嘴8，仅开启第一组燃油喷嘴7。

但是，发明人在实践中发现，使用上述电控阀607的方案在电控阀发生故障时会导致燃油分级操作无法完成，并导致在大流量情况下无法使用更多的燃油喷嘴进行供油，一方面影响预设的燃烧室性能，导致燃烧室性能下降，另一方面造成燃油系统憋压，造成燃油系统压力异常升高，影响燃油系统寿命，造成安全隐患。