王 京

中國航發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)有限公司 遼寧 沈陽 110000

1 引言

燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)和循環(huán)過程,決定了它不能像汽車發(fā)動(dòng)機(jī)那樣自主的點(diǎn)火起動(dòng)。因?yàn)閴簹鈾C(jī)沒有旋轉(zhuǎn),流入的空氣沒有壓力,就不能使燃?xì)庀蚝罅鲃?dòng),也就無法使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來,直接點(diǎn)火會(huì)燒毀燃燒室和渦輪導(dǎo)向葉片,所以無法在靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)中直接噴油或噴氣點(diǎn)火。

根據(jù)這個(gè)起動(dòng)特點(diǎn),就必須在點(diǎn)火燃燒前先由其他能源來帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。在以前的小功率燃?xì)廨啓C(jī)上,帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)一定轉(zhuǎn)速所需的功率小,就采用了電起動(dòng)或燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。但是隨著偏大功率燃?xì)廨啓C(jī)的出現(xiàn),電動(dòng)機(jī)已無法提供如此大的能量帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到點(diǎn)火轉(zhuǎn)速,因此需要更大的能源來帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。這時(shí),采用液壓起動(dòng)的方式,用壓力油驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)代替電起動(dòng)成為了現(xiàn)在很多偏大功率燃?xì)廨啓C(jī)的起動(dòng)方式。

本文列舉了一種航改輕型燃?xì)廨啓C(jī)液壓起動(dòng)方式并對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行了分析。

2 構(gòu)成和控制原理

典型的液壓起動(dòng)系統(tǒng)主要包括電比例變量柱塞泵組、高壓自動(dòng)變量馬達(dá)、調(diào)壓溢流閥、回油過濾器、壓力變送器及連接管路等。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電比例變量柱塞泵從油箱內(nèi)吸油,打出壓力油,流經(jīng)單向閥進(jìn)入液壓管路上的溢流閥、壓力變送器,驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng),通過齒輪帶動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速提升,以完成起動(dòng)過程。溢流閥起到限定系統(tǒng)壓力和保護(hù)系統(tǒng)的作用,壓力變送器用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供油壓力,并將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)。液壓馬達(dá)出口的回油通過回油過濾器,回流到油箱形成一個(gè)回路。

電控比例變量泵控制原理 高壓自動(dòng)變量馬達(dá)控制原理

以某型航改輕型燃?xì)廨啓C(jī)的液壓起動(dòng)過程為例,起動(dòng)過程一般分為兩個(gè)階段,即點(diǎn)火前和點(diǎn)火后,如下圖所示:

某型航改輕型燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)過程

點(diǎn)火前:

電機(jī)起動(dòng)后,帶動(dòng)液壓泵轉(zhuǎn)動(dòng),泵排量從最小值向設(shè)定的目標(biāo)排量增長(zhǎng)。當(dāng)液壓泵的排量達(dá)到目標(biāo)開度值時(shí),馬達(dá)轉(zhuǎn)速也到達(dá)此狀態(tài)下的最大值,保持泵排量不變,馬達(dá)轉(zhuǎn)速也不變,即燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速不變,達(dá)到清吹狀態(tài),如上圖左側(cè)所示。即馬達(dá)轉(zhuǎn)速從0～1500 r/min之間時(shí),液壓馬達(dá)保持恒扭矩輸出;

點(diǎn)火后:

燃?xì)廨啓C(jī)降速點(diǎn)火成功后,轉(zhuǎn)子將由液壓馬達(dá)和自身燃燒后的高溫高壓燃?xì)夤餐?qū)動(dòng),因此馬達(dá)轉(zhuǎn)速達(dá)到1500 r/min時(shí),液壓泵排量達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)開度(即排量最大值),無法在保證馬達(dá)轉(zhuǎn)速上升的同時(shí)保持恒扭矩輸出。此外,點(diǎn)火后燃?xì)廨啓C(jī)自身做功增加也不再需要那么大的扭矩進(jìn)行驅(qū)動(dòng),故液壓馬達(dá)在轉(zhuǎn)速1500～3260r/min之間,液壓泵保持目標(biāo)開度不變,采用恒功率輸出方式,輸出扭矩減小;

當(dāng)系統(tǒng)壓力降到馬達(dá)預(yù)先設(shè)定的壓力21MPa時(shí),馬達(dá)開始自動(dòng)調(diào)節(jié),通過減小馬達(dá)排量來保持輸出壓力不變,當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速達(dá)到3260r/min時(shí),馬達(dá)以最小排量工作,如上圖右側(cè)所示;此時(shí),燃?xì)廨啓C(jī)完全由高溫高壓燃?xì)怛?qū)動(dòng),液壓馬達(dá)脫開,完成起動(dòng)過程。

結(jié)合下圖中的某型航改輕型燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際起動(dòng)曲線,當(dāng)液壓泵排量第一次保持目標(biāo)開度不變時(shí),燃?xì)廨啓C(jī)保持清吹轉(zhuǎn)速,之后進(jìn)行降速點(diǎn)火。當(dāng)液壓泵排量第二次保持目標(biāo)開度不變時(shí),燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速持續(xù)上升,液壓系統(tǒng)供油壓力由峰值開始下降到21MPa,說明此時(shí)壓力達(dá)到馬達(dá)設(shè)定值開始高壓自動(dòng)變量調(diào)節(jié),與理論情況完全符合;

某航改輕型燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際起動(dòng)曲線

3 總結(jié)

燃?xì)廨啓C(jī)液壓起動(dòng)方式是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低、節(jié)約成本、成功率高的起動(dòng)方式。此外,本文介紹的電控比例變量泵與高壓自動(dòng)變量馬達(dá)相組合的起動(dòng)方式,在兼顧以上優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),馬達(dá)起調(diào)壓力的設(shè)定和泵最大目標(biāo)排量的設(shè)定比較簡(jiǎn)單,大大降低了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的難度。馬達(dá)的調(diào)節(jié)過程為自動(dòng)進(jìn)行,無需電動(dòng)控制,也解決了燃?xì)廨啓C(jī)燃用天然氣時(shí)的防爆問題,因此在工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。