MÉTODO PARA EQUILIBRAR EL SUMINISTRO DE AIRE SANGRADO DE UNA PLURALIDAD DE MOTORES DE TURBINA DE GAS.

Un método para equilibrar el suministro de aire sangrado de una pluralidad de motores de turbina de gas (11,

12, 13) para lo cual se utilizan unos conductos de sangrado de aire (11a, 12a, 13a) que van desde cada uno de los motores hasta un conducto de distribución común (17) que distribuye el aire sangrado a al menos un sistema auxiliar (14, 15), en donde cada conducto de sangrado de aire (11a, 12a, 13a) incluye una válvula de control (VI, V2, V3) que puede ser controlada por un controlador (20) para variar el caudal del sangrado de aire desde el motor asociado (11, 12, 13) y cuyo método consiste en proporcionar al controlador (20) una señal de demanda (24) indicativa de la demanda de aire sangrado por parte del sistema auxiliar (14, 15), detectar la presión del aire en el conducto de distribución (17) y comparar la señal de demanda (24) con la presión del aire detectada para derivar una señal de comando (25), detectar individualmente los caudales de aire en cada uno de los conductos de sangrado de aire (11a, 12, 13a) de los motores (11, 12, 13) con los detectores de los caudales de aire (S1, S2, S3) correspondientes que proporcionan señales de los caudales de aire al controlador (20), que se caracteriza porque el método también consiste en comparar los caudales en cada uno de los conductos de sangrado de aire (11a, 1lb, 1lc) para derivar señales individuales de coincidencia del flujo (30b, 31b, 32b) para cada uno de los motores (11, 12, 13), comparar cada una de las señales de coincidencia de flujo (30b, 31b, 32b) con la señal de comando (25) para derivar una señal de accionamiento (l1b, 12b, 13b) para cada una de las válvulas de control (VI, V2, V3) y aplicar las señales de accionamiento a las válvulas de control (VI, V2, V3) correspondientes

Descripción de la invención

Esta invención se refiere a un método para equilibrar el suministro de aire sangrado de una pluralidad de motores de turbina de gas.

Se sabe que el aire a presión procedente de un motor de turbina de gas de, por ejemplo, una aeronave, se utiliza en los sistemas auxiliares de la aeronave como, por ejemplo, el sistema de aire acondicionado o el sistema antihielo. Se conocen métodos relacionados descritos, por ejemplo, en los documentos EP0507725 A1 o WO02/46040A1, en los que se presentan todas las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Tradicionalmente, los motores de turbina de gas eran tolerantes con el aire sangrado que se estaba extrayendo y, por tanto, podía sangrarse del motor una cantidad de aire a presión más que suficiente para el sistema o los sistemas auxiliares, desechándose el exceso de aire a presión. Sin embargo, los motores de alto rendimiento más modernos son menos tolerantes con el aire a presión extraído de ellos y, si de dichos motores se sangra aire a presión en exceso, es muy probable que ello resulte perjudicial para el rendimiento del motor, y por tanto, se requerirá un mayor mantenimiento del motor. Además, deshacerse del exceso de aire sangrado también tiene un efecto económico.

Según esto, lo mejor es que la cantidad de aire sangrado a presión de los motores coincida lo más exactamente posible con la demanda.

En una aeronave con una pluralidad de motores, es aconsejable que el aire sangrado de cada uno de los motores coincida con unos caudales iguales para evitar que algunos motores suministren todo el aire sangrado mientras que otro u otros motores contribuyan poco a ello ya que, de lo contrario, habría una tendencia a que la cantidad de aire suministrado desde los motores diverja. Dicha diferencia de caudales puede darse si el rendimiento de los motores difiere o si existen diferencias en las características de las válvulas reguladoras individuales o si las longitudes de los conductos para el aire sangrado difieren.

En algunos casos, uno o más motores pueden estrangularse, lo que haría que la presión de sangrado disponible de ese o esos motores fuera menor.

Según la invención, presentamos un método para equilibrar el suministro de aire sangrado de una pluralidad de motores de turbina de gas para lo cual se utilizan unos conductos de sangrado de aire que van desde cada uno de los motores hasta un conducto de distribución común que distribuye el aire sangrado a, por lo menos, un sistema auxiliar, incluyendo cada uno de los conductos de sangrado de aire una válvula de control que puede ser controlada por un controlador para variar el caudal del aire sangrado del motor asociado y cuyo método consiste en que el controlador reciba una señal de demanda indicativa de la demanda de aire sangrado por parte del sistema auxiliar, detectar la presión del aire en el conducto de distribución y comparar la señal de demanda con la presión del aire detectada para derivar una señal de comando, detectar individualmente los caudales de aire en cada uno de los conductos de sangrado de aire de los motores con los detectores de caudales de aire correspondientes que proporcionan señales de los caudales de aire al controlador, comparar los caudales en cada uno de los conductos de sangrado de aire para derivar señales individuales de igualación del flujo para cada uno de los motores, comparar cada una de las señales de igualación del flujo con la señal de comando para derivar una señal de accionamiento para cada una de las válvulas de control y aplicar las señales de accionamiento a las válvulas de control correspondientes.

De este modo, a través del método de la invención, el controlador puede controlar las válvulas de control de forma individual para poder equilibrar los caudales de aire sangrados de motores individuales independientemente de los distintos rendimientos y tolerancias de fabricación de los motores.

Según un método preferente, al comparar los caudales de aire sangrado en cada uno de los conductos de sangrado de aire para derivar señales de igualación del flujo individuales para cada uno de los motores, el menor de los caudales de aire en un momento dado se utiliza como referencia con la que se pueden comparar el o los caudales de aire para el o los otros motores de modo que el caudal de aire del o de los otros motores sea igual al caudal de aire de la referencia.

El caudal de aire sangrado más bajo en ese momento dado que va a utilizarse como referencia se determina preferentemente de forma dinámica para que así el aire sangrado disponible coincida mejor con la demanda y el exceso de aire sangrado de los motores sea mínimo.

Cuando hay tres o más motores, el método puede consistir también en detectar si el caudal de aire sangrado de uno de los motores es inferior a un valor umbral, enviar una señal de accionamiento a la válvula de control correspondiente para hacer que la válvula de control se abra por completo y equilibrar las cantidades de suministro de aire sangrado del resto de los motores. Así, por ejemplo, si uno o más de los motores se estrangula, se obtiene una aportación máxima al suministro de aire sangrado desde ese motor o motores, equilibrándose los suministros del resto de los motores.

El sistema auxiliar puede ser un sistema de aire acondicionado y/o un sistema antihielo. Los detectores de la presión del aire pueden ser, por ejemplo, detectores de tipo sólo Venturi o de hilo caliente.

A continuación se describen distintas realizaciones de la invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La FIGURA 1 es un diagrama ilustrativo en el que se muestra un sistema de control para equilibrar el suministro de aire sangrado desde una pluralidad de motores de turbina de gas en el que puede aplicarse el método de la invención;

En la FIGURA 2a se muestra gráficamente la relación entre la corriente de accionamiento de la válvula y el caudal de aire para cada uno de los motores;

La FIGURA 2b es un gráfico similar al de la figura 2a pero en este caso la demanda de aire sangrado es mayor.

En referencia a la figura 1, se muestra un sistema de control 10 para equilibrar el suministro de aire sangrado de una pluralidad de, en este ejemplo, tres motores de turbina de gas 11, 12, 13 de una aeronave, aunque se verá que la invención no tiene por qué ser aplicada a los motores de aeronaves sino a cualquier otro sistema de múltiples motores de turbina de gas en el que se necesite un suministro de aire sangrado a presión para un sistema auxiliar.

El aire sangrado se presuriza y sangra para su uso en un sistema auxiliar, en este ejemplo un sistema antihielo 14 o un sistema de aire acondicionado 15, quedando el aire sangrado disponible para el sistema antihielo 14 y el sistema de aire acondicionado 15 desde un conducto de distribución común 17.

El aire sangrado de cada uno de los motores 11, 12, 13 para a lo largo de un conducto de sangrado de aire correspondiente 11a, 12a, 13a hasta el conducto de distribución común 17, a través de una válvula correspondiente VI, V2 o V3, que en este ejemplo pueden ser válvulas rotatorias capaces de medir el flujo de aire, tales como válvulas de mariposa o válvulas lineales, según convenga. Las válvulas VI, V2 y V3 pueden ser accionadas eléctrica

o neumáticamente pero, sea cual sea el caso, pueden ser controladas por un controlador del sistema 20 para controlar el caudal de aire sangrado desde los conductos de sangrado de aire correspondientes 11a, 12a, 13a hasta el conducto de distribución común 17.

El sistema 10 incluye un detector de presión 22 para detectar la presión del aire en el conducto de distribución común 17. El detector 22 es preferentemente un transductor que genera una señal eléctrica indicativa de la presión del aire en el conducto de distribución 17. La señal es procesada por un procesador de señales 22a antes de ser enviada a lo largo del conducto 22b hasta un comparador 23 que también recibe una señal de demanda a lo largo de un conducto 24 indicativa de la demanda de aire sangrado por parte del sistema antihielo 14 y del sistema de aire acondicionado 15. El comparador 23 genera así una señal de comando a lo largo del conducto 25 indicativa de la diferencia entre la demanda de aire sangrado y el aire sangrado disponible en el conducto de distribución común 17.

A continuación, la señal de comando generada a lo largo del conducto 25 se utiliza para... [Seguir leyendo]

1. Un método para equilibrar el suministro de aire sangrado de una pluralidad de motores de turbina de gas (11, 12, 13) para lo cual se utilizan unos conductos de sangrado de aire (11a, 12a, 13a) que van desde cada uno de los motores hasta un conducto de distribución común (17) que distribuye el aire sangrado a al menos un sistema auxiliar (14, 15), en donde cada conducto de sangrado de aire (11a, 12a, 13a) incluye una válvula de control (VI, V2, V3) que puede ser controlada por un controlador (20) para variar el caudal del sangrado de aire desde el motor asociado (11, 12, 13) y cuyo método consiste en proporcionar al controlador (20) una señal de demanda (24) indicativa de la demanda de aire sangrado por parte del sistema auxiliar (14, 15), detectar la presión del aire en el conducto de distribución (17) y comparar la señal de demanda (24) con la presión del aire detectada para derivar una señal de comando (25), detectar individualmente los caudales de aire en cada uno de los conductos de sangrado de aire (11a, 12, 13a) de los motores (11, 12, 13) con los detectores de los caudales de aire (S1, S2, S3) correspondientes que proporcionan señales de los caudales de aire al controlador (20), que se caracteriza porque el método también consiste en comparar los caudales en cada uno de los conductos de sangrado de aire (11a, 1lb, 1lc) para derivar señales individuales de coincidencia del flujo (30b, 31b, 32b) para cada uno de los motores (11, 12, 13), comparar cada una de las señales de coincidencia de flujo (30b, 31b, 32b) con la señal de comando (25) para derivar una señal de accionamiento (l1b, 12b, 13b) para cada una de las válvulas de control (VI, V2, V3) y aplicar las señales de accionamiento a las válvulas de control (VI, V2, V3) correspondientes.

2. Un método conforme a la reivindicación 1 en donde al comparar el caudal de aire en cada uno de los conductos de sangrado de aire (11a, 12a, 13a) para derivar señales de igualación del flujo individuales para cada uno de los motores (11, 12, 13), el menor de los caudales de aire en un momento dado se utiliza como referencia con la que se pueden comparar el o los caudales de aire para el o los otros motores (11, 12, 13) de modo que el caudal de aire del

o de los otros motores (11, 12, 13) sea igual al caudal de aire de la referencia.

3. Un método según la reivindicación 2 en donde el caudal de aire menor en ese momento se determina dinámicamente.

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde hay tres o más motores (11, 12, 13), y cuyo método consiste en detectar que el caudal de aire sangrado de uno de los motores es inferior a un valor umbral, proporcionar una señal de control a la válvula de control (VI, V2, V3) correspondiente para que la válvula de control se abra totalmente y equilibrar los suministros de aire sangrado desde el resto de los motores (11,12,13).

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el sistema auxiliar es un sistema de aire acondicionado (15) y/o un sistema antihielo (14).

6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde los o al menos uno de los detectores del caudal de aire (S1, S2, S3) es un detector tipo Venturi o hilo caliente.