分布式燃气涡轮发动机控制系统的制作方法与工艺

文档序号:12039760阅读:167来源:国知局
分布式燃气涡轮发动机控制系统的制作方法与工艺
本文公开的主题涉及分布式燃气涡轮发动机控制系统。

背景技术:
燃气涡轮系统典型地采用发动机控制器(诸如全权数字发动机控制器(FADEC))来控制与燃气涡轮系统的运行相关联的各种参数。例如,发动机控制器可构造成接收来自远程网络的输入信号(例如,其指示油门设置、期望的燃料混合等),以及基于该输入信号来调节燃气涡轮系统的各种运行参数。作为示例,如果控制器接收到指示期望的油门设置的输入信号,则发动机控制器可将压缩机导叶旋转到期望的角度,调节燃料阀的位置,以及/或者调节通往涡轮叶片的冷却空气流,以建立期望的油门设置。某些发动机控制器利用第一控制环路,基于输入信号来计算运行参数的目标值,并且利用第二控制环路,基于该目标值来调节运行参数。为了有利于控制运行参数,多个促动器可通信联接到发动机控制器上。另外,传感器可通信联接到发动机控制器上,以提供指示运行参数的测量值的反馈信号,从而使得发动机控制器能够对促动器提供闭环控制。在某些实施例中,传感器可设置在发动机控制器的壳体内,并且管线/管道可在各个传感器以及与参数相关联的相应的构件之间延伸。例如,发动机控制器可构造成通过基于测量的压缩机出口压力而调节阀位置,来控制压缩机出口压力。因此,管道可从测压孔延伸到发动机控制器内的电子压力换能器。在这个构造中,发动机控制器可基于来自电子换能器的反馈来监测压缩机出口压力,以及调节阀的位置,直到测得的压力基本等于期望压力。随着燃气涡轮系统内的受控制参数的数量增加,发动机控制器内的传感器的数量,以及线路/管道的对应的数量也增加。传感器的数量增加可增大发动机控制器壳体的尺寸,从而增加与将发动机控制器安装到发动机机舱内相关联的难度。另外,线路/管道的数量增加可提高发动机控制系统的重量,从而降低运载工具性能。此外,因为选择发动机控制器内的传感器来测量与特定的发动机构造相关联的参数,所以修改发动机构造(例如,改变受控制参数的数量和/或类型)可促使重新设计和重新认证发动机控制器。因此,与发动机开发相关联的持续时间和成本可不合需要地增加。

技术实现要素:
在一个实施例中,一种燃气涡轮发动机控制系统包括构造成控制与燃气涡轮发动机系统的运行相关联的多个参数的发动机控制器。燃气涡轮发动机控制系统还包括通信联接到发动机控制器上的多个远程接口单元。远程接口单元构造成接收来自发动机控制器的、指示至少一个参数的相应的目标值的输入信号,并且远程接口单元构造成基于输入信号和指示至少一个参数的相应的测量值的反馈信号,来对该至少一个参数提供闭环控制。在另一个实施例中,一种燃气涡轮发动机控制系统包括分布在燃气涡轮发动机系统的各处的多个远程接口单元。远程接口单元包括构造成调节与燃气涡轮发动机系统的运行相关联的相应的参数的促动器、构造成输出指示相应的参数的测量值的反馈信号的传感器,以及通信联接到促动器和传感器上的接口控制器。接口控制器构造成基于反馈信号来对促动器提供闭环控制。燃气涡轮发动机控制系统还包括通信联接到远程接口单元上的发动机控制器。发动机控制器构造成指引接口控制器建立相应的参数的目标值。在另一个实施例中,燃气涡轮发动机控制系统包括构造成控制与燃气涡轮发动机系统的运行相关联的多个参数的发动机控制器。燃气涡轮发动机控制系统还包括通信联接到发动机控制器上的多个远程接口单元。至少一个远程接口单元包括具有接口控制器的至少一个本地环路闭合模块。至少一个远程接口单元还包括促动器,该促动器通信联接到接口控制器上,并且构造成调节一个参数。另外,至少一个远程接口单元包括传感器,该传感器通信联接到接口控制器上,并且构造成输出指示一个参数的测量值的反馈信号。接口控制器构造成基于反馈信号和来自发动机控制器、指示一个参数的目标值的输入信号,来对促动器提供闭环控制。附图说明当参照附图来阅读以下详细描述时,本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解,在附图中,相同符号在所有图中表示相同部件,其中:图1是涡轮系统的实施例的框图,该涡轮系统包括构造成通过分布在涡轮系统的各处的多个远程接口单元来调节涡轮系统的各种运行参数的分布式控制系统;图2是在图1的涡轮系统内可采用的分布式控制系统的实施例的框图;图3是在图2的分布式控制系统内可采用的远程接口单元的实施例的框图;以及图4是在图2的分布式控制系统内可采用的远程接口单元的备选实施例的框图。具体实施方式下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述,在说明书中可能不会对实际实现的所有特征进行描述。应当意识到的是,在任何这种实际实现的开发中,如在任何工程或设计项目中那样,必须作出许多特定于实现的决策来达到开发者的具体目的,诸如服从系统相关的约束及商业相关的约束,该具体目的可随不同的实现而改变。此外,应当意识到的是,这种开发工作可能是复杂和耗时的,但对受益于本公开的普通技术人员来说,这种开发工作将不过是设计、生产和制造的例行任务。当介绍本文公开的多种实施例的要素时,冠词“一”、“该”和“所述”意于表示存在一个或多个该要素的意思。术语“包括”、“包含”和“具有”意于为包括性的,并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。通过将远程接口单元分布在涡轮系统的各处,以对与涡轮系统的运行相关联的参数提供本地控制,本文公开的实施例可显著降低发动机控制系统的重量和复杂性。在某些实施例中,燃气涡轮发动机控制系统包括构造成控制与燃气涡轮发动机系统的运行相关联的多个参数的发动机控制器。燃气涡轮发动机控制系统还包括通信联接到发动机控制器上的多个远程接口单元。远程接口单元构造成接收来自发动机控制器的、指示运行参数的目标值的输入信号。远程接口单元还构造成基于输入信号和指示运行参数的测量值的反馈信号,来对运行参数提供闭环控制。远程接口单元可分布在燃气涡轮发动机系统的各处,以控制许多运行参数,除了别的之外,诸如阀位置、导叶定向和流体压力。在某些实施例中,远程接口单元包括构造成调节运行参数的促动器,以及构造成输出反馈信号的传感器。因为远程接口单元对运行参数提供本地控制,所以与其中发动机控制器直接控制运行参数的构造相比,发动机控制系统的重量和复杂性可显著降低。例如,因为传感器通信联接到本地远程接口单元上,所以消除在与各个参数相关联的构件和安装在发动机控制器内的传感器之间延伸的线路/管道,从而降低发动机控制系统的重量。另外,因为传感器不设置在发动机控制器内,所以发动机控制器的尺寸可减小,从而有利于发动机控制器安装在发动机机舱内。此外,可通过改变远程接口单元的数量和/或各个远程接口单元内的促动器/传感器的数量来调节受控制参数的数量。因此,可采用单发动机控制器构造来控制许多发动机构造(例如,具有不同数量和/或类型的运行参数)的运行,从而消除针对各个发动机构造来重新设计和重新认证发动机控制器的过程。因此,发动机开发成本可显著地降低。现在转到附图,图1是涡轮系统的实施例的框图,该涡轮系统包括构造成通过分布在涡轮系统的各处的多个远程接口单元来调节涡轮系统的各种运行参数的分布式控制系统。虽然在下面描述了涡轮系统,但应当理解的是,分布式控制系统可用来调节其它旋转式机器或涡轮机(诸如例如压缩机、喷气式发动机、泵或蒸汽涡轮)内的运行参数。示出的涡轮系统10包括燃料喷射器12、燃料供应14和燃烧器16。如示出的那样,燃料供应14将液体燃料和/或气体燃料(诸如天然气)输送到燃气涡轮系统10,通过燃料喷射器12输送到燃烧器16中。如下论述的那样,燃料喷射器12构造成喷射燃料且混合燃料与压缩空气。燃烧器16点燃且燃烧燃料-空气混合物,并且然后将热的加压气体传送到涡轮18中。如将理解的那样,涡轮18包括具有固定的导叶或叶片的一个或多个定子,以及具有相对于定子旋转的叶片的一个或多个转子。热的气体传送通过涡轮转子叶片,从而驱动涡轮转子旋转。在涡轮转子和轴19之间的联接件使轴19旋转,轴19还联接到燃气涡轮系统10的各处的若干构件上,如示出的那样。最后,气体通过排气出口20离开燃气涡轮系统10。压缩机22包括刚性地安装到转子上的叶片,转子被轴19驱动而旋转。随着空气传送通过旋转叶片,空气压力增大,从而对燃烧器16提供足以进行恰当的燃烧的空气。压缩机22通过空气进气口24将空气吸入到燃气涡轮系统10。另外,轴19可联接到负载26上,可通过轴19的旋转对负载提供功率。如将理解的那样,负载26可为可使用燃气涡轮系统10的旋转输出的功率的任何适当的装置,诸如功率发生装置或外部机械负载。例如,负载26可包括发电机、飞机的推进器等。空气进气口24通过适当的机构(诸如冷空气进气口)将空气30吸入到燃气涡轮系统10中。然后空气30流过压缩机22的叶片,压缩机22将压缩空气32提供给燃烧器16。特别地,燃料喷射器12可将压缩空气32和燃料14作为燃料-空气混合物34喷射到燃烧器16中。备选地,压缩空气32和燃料14可直接喷射到燃烧器中,以进行混合和燃烧。如示出的那样,涡轮系统10包括分布式发动机控制系统36,分布式发动机控制系统36具有发动机控制器38和分布在涡轮系统10的各处的多个远程接口单元(RIU)40。发动机控制器38构造成控制与涡轮系统10的运行相关联的多个参数。例如,发动机控制器可构造成接收来自远程网络的指令,以及基于该指令来控制涡轮系统10的运行参数。作为示例,如果发动机控制器38接收建立期望的油门设置的指令,则发动机控制器38可对远程接口单元40发送信号,从而指引远程接口单元40调节涡轮系统10的各种运行参数,以实现期望的油门设置。例如,发动机控制器38可指引联接到压缩机22上的远程接口单元40调节压缩机导叶角度。发动机控制器38也可指引联接到燃烧器16上的远程接口单元40打开阀,这将增加的燃料流提供给燃烧器16。另外,发动机控制器38可指引联接到涡轮18上的远程接口单元40打开阀,这将额外的冷却空气流提供给涡轮叶片。照这样,可实现期望的油门设置,同时保持涡轮系统效率。在示出的实施例中,发动机控制器38构造成接收来自航空器的飞行控制系统的指令。但应当理解的是,发动机控制器38可接收来自基于地面的控制网络或构造成对发动机控制器38提供指令的任何其它适当的系统的指令。涡轮系统10内的各个远程接口单元40通信联接到发动机控制器38上,并且构造成接收来自发动机控制器38的、指示运行参数的目标值的输入信号。例如,发动机控制器38可将指示目标导叶角度的输入信号发送给联接到压缩机22上的远程接口单元40。类似地,发动机控制器38可将指示燃料阀位置的输入信号发送给联接到燃烧器16上的远程接口单元40。各个远程接口单元40又构造成基于输入信号和指示参数的测量值的反馈信号,来对运行参数提供闭环控制。因此,如果发动机控制器38指引联接到压缩机22上的远程接口单元40使压缩机导叶旋转到目标角度,则远程接口单元40可基于来自构造成测量导叶角度的传感器的反馈信号,来指引促动器使导叶旋转到目标角度。此外,如果发动机控制器38指引联接到燃烧器16上的远程接口单元40将燃料阀设定到目标位置,则远程接口单元40可基于来自构造成测量阀位置的传感器的反馈信号,来指引促动器将阀调节到目标位置。某些远程接口单元40包括构造成独立地对相应的运行参数提供闭环控制的一个或多个本地环路闭合模块(LLCM)42。例如,在示出的实施例中,联接到压缩机22上的远程接口单元40包括两个本地环路闭合模块42。如下面详细地论述的那样,各个本地环路闭合模块42包括构造成基于来自传感器的反馈信号和来自发动机控制器38的输入信号,来对促动器提供闭环控制的接口控制器。各个远程接口单元40可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个本地环路闭合模块42,以对对应数量的运行参数提供闭环控制。因此,各个远程接口单元40可控制与联接到远程接口单元40上的构件(例如压缩机22、燃烧器16、涡轮18等)相关联的参数,从而对涡轮系统10提供分布式控制。远程接口单元40的备选实施例联接到燃烧器16上。远程接口单元40包括构造成对与涡轮系统10的运行相关联的多个参数提供闭环控制的多重本地环路闭合模块(MLLCM)44。如下面详细地论述的那样,多重本地环路闭合模块44包括构造成基于来自多个传感器的反馈信号而对多个促动器提供闭环控制的接口控制器。例如,远程接口单元40可包括构造成调节相应的一组运行参数的多个促动器,以及构造成输出相应的一组反馈信号的多个传感器。在这种实施例中,通信联接到各个促动器和各个传感器上的多重本地环路闭合模块44的接口控制器构造成基于相应的反馈信号来对促动器提供闭环控制。照这样,远程接口单元40内的单个多重本地环路闭合模块44可控制与涡轮系统10的构件(例如压缩机22、燃烧器16、涡轮18等)相关联的多个运行参数。虽然示出的远程接口单元40包括单个多重本地环路闭合模块44,但应当理解的是,在远程接口单元40的备选实施例中可包括额外的本地环路闭合模块和/或多重本地环路闭合模块。如示出的那样,远程接口单元40的另一个实施例联接到涡轮18上。远程接口单元40包括两个智能促动器组件46。各个智能促动器组件46包括构造成调节涡轮系统10的运行参数的促动器,以及构造成输出指示运行参数的测量值的反馈信号的传感器。各个智能促动器组件46还包括构造成基于反馈信号和来自发动机控制器38的、指示参数的目标值的输入信号来对促动器提供闭环控制的接口控制器。某些远程接口单元40可包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个智能促动器组件46,以对对应数量的运行参数提供闭环控制。其它远程接口单元40可包括至少一个智能促动器组件46、至少一个本地环路闭合模块44和/或至少一个多重本地环路闭合模块44。虽然在示出的实施例中采用三个远程接口单元40,但应当理解的是,备选发动机控制系统36可采用更多或更少的远程接口单元40。例如,在某些实施例中,发动机控制系统36可包括分布在涡轮系统10的各处的1、2、3、4、5、6、7个或更多个远程接口单元。此外,应当理解,远程接口单元40可安装在整个涡轮系统10中的许多位置内。例如,远程接口单元可例如安装在压缩机22的外表面上,安装在涡轮18的核心内,以及/或者安装在涡轮18和燃烧器16之间。在某些实施例中,远程接口单元中的各个构件可设置在单个壳体内。备选地,传感器和/或促动器可安装在壳体远处,以及通信联接到接口控制器上,接口控制器设置在壳体内。例如,安装在压缩机22的外表面上的远程接口单元壳体可通信联接到安装在涡轮核心内的传感器上。如前面论述的那样,各个远程接口单元40包括构造成测量运行参数的传感器。因为传感器不设置在发动机控制器内,所以消除了构造成将压力/温度传输到发动机控制器的管线/管道。因此,发动机控制系统36的重量可降低。另外,发动机控制器38的尺寸可减小,因为传感器安装在相应的远程接口单元40内,从而有利于将发动机控制器安装在发动机机舱内。此外,通过改变通信联接到发动机控制器上的远程接口单元的类型和/或数量,发动机控制器38可用来控制许多发动机构造。因此,消除为了改变发动机构造而重新设计和重新认证发动机控制器的过程,这可降低涡轮系统开发成本。图2是在图1的涡轮系统10内可采用的分布式控制系统36的实施例的框图。在示出的实施例中,发动机控制器38包括构造成控制与涡轮系统10的运行相关联的多个参数的发动机控制模块50,以及构造成对发动机控制模块50和远程接口单元40提供电功率的功率调节模块52。在某些实施例中,发动机控制模块50和功率调节模块52设置在定位成远离彼此的单独的壳体内。因此,发动机控制模块50可与由功率调节模块52产生的热热隔离开。通往发动机控制模块50的热流减少可有利于使电子构件的间隙较紧密,从而减小发动机控制器38的尺寸。另外,可消除热扩散特征,诸如冷却翅片和/或主动流体冷却系统,从而降低发动机控制器38的成本和复杂性。在示出的实施例中,功率调节模块52构造成对第一电气总线54和第二电气总线56提供电功率。如将理解的那样,第一电气总线54和第二电气总线56提供冗余功率分布系统,这提高涡轮系统10的可用性。如示出的那样,第一电气总线54和第二电气总线56电联接到点火激励器58上。点火激励器58构造成对第一点火器60和第二点火器62产生高电压信号。点火器构造成在发动机启动程序期间起动燃烧器16内的燃烧。电气总线54和56还电联接到远程接口单元40上,以对远程接口单元40提供冗余电功率。另外,第一通信总线64和第二通信总线66在发动机控制模块50和各个远程接口单元40之间延伸。通信总线64和66构造成在发动机控制模块50和远程接口单元40之间提供冗余信号。在示出的实施例中,一个远程接口单元40包括两个本地环路闭合模块42,以对运行参数提供冗余闭环控制。如示出的那样,远程接口单元40分成通道A区段和通道B区段。各个通道构造成独立地控制同一运行参数,从而提供冗余控制。如示出的那样,第一电气总线54联接到通道A区段上,而第二电气总线56联接到通道B区段上。因此,如果一个通道由于电功率中断而停用,则另一个通道可继续运行。类似地,第一通信总线64联接到通道A区段中的通信模块68上,而第二通信总线66联接到通道B区段中的通信模块68上。在这个构造中,如果一个通道由于一个通信总线中断而停用,则另一个通道可继续运行。此外,通道A区段包括通信联接到第一通信模块68上的第一本地环路闭合模块42,而且通道B区段包括通信联接到第二通信模块68上的第二本地环路闭合模块42。通信模块68构造成在本地环路闭合模块42中的链路接口控制器70和相应的通信总线之间建立通信链路。因此,来自发动机控制器38的输入信号可发送到本地环路闭合模块42,而回行信号可从本地环路闭合模块42发送到发动机控制器38。例如,来自发动机控制器38的输入信号可指示运行参数的目标值。回行信号可指示运行参数的测量值,以及/或者本地环路闭合模块42的运行状态。因此,发动机控制器38可监测各个运行参数的值,以确定参数是否超过阈值,以及/或者有利于控制涡轮系统10。另外,发动机控制器38可监测分布式发动机控制系统36内的各个构件的健康/运行状态。如将理解的那样,可采用许多通信协议来在通信模块68和发动机控制模块50之间建立通信链路。例如,第一通信总线64和第二通信总线66可利用平衡数字多点网络(例如RS-485),以有利于在整个分布式发动机控制系统36中的通信。通信总线64和66也可采用其它有线或无线通信协议。例如,如果采用无线通信链路,则减少的接线可显著降低分布式发动机控制系统36的重量和复杂性。在某些实施例中,通信模块68可构造成通过电气总线54和56而与发动机控制模块50通信。例如,发动机控制模块50和通信模块68可构造成调制电功率信号,使得输入信号和反馈信号可在整个分布式发动机控制系统36中传输,从而消除单独的有线连接。如前面论述的那样,各个本地环路闭合模块包括接口控制器70,接口控制器70构造成对与涡轮系统10的运行相关联的参数提供闭环控制。另外,远程接口单元40的各个通道包括传感器72,以及通信联接到相应的接口控制器70上的促动器74。促动器74构造成调节涡轮系统10的运行参数,传感器72构造成输出指示运行参数的测量值的反馈信号,而接口控制器70构造成基于反馈信号和来自发动机控制器38的、指示运行参数的目标值的输入信号,来对促动器74提供闭环控制。在示出的实施例中,通道A促动器74和通道B促动器74可构造成调节同一运行参数(例如压缩机导叶角度、燃料阀位置、冷却空气阀位置等)。类似地,通道A传感器72和通道B传感器72可构造成测得同一参数的值。在某些实施例中,通道A传感器72和通道B传感器72可设置在共同的壳体内,并且/或者可包括共同的感测元件。在这种实施例中,单独的导体可从共同的壳体/感测元件延伸到各个相应的接口控制器70。作为示例,发动机控制模块50可通过第一通信总线64将指示运行参数的目标值的信号输出到远程接口单元40的通道A区段。通道A通信模块68可接收信号,并且将目标值传送到通道A本地环路闭合模块42内的接口控制器70。控制器70进而可指引促动器74调节运行参数,直到传感器72指示实现目标值为止。然后接口控制器70可通过来自传感器72的反馈信号而循环地监测参数的值,以及指引促动器74补偿相对于目标值的任何差异。照这样,通道A本地环路闭合模块42可对与涡轮系统10的运行相关联的一个参数提供闭环控制。应当理解,在整个涡轮系统10中可采用许多促动器74。例如,涡轮系统10可包括机械促动器、机电促动器、气动促动器,以及/或者液压直线促动器和/或旋转式促动器。涡轮系统10的某些构件可由双元件电动-液压促动器调节,该促动器采用燃料作为工作流体。作为示例,压缩机22内的导叶可联接到电动-液压促动器的液压驱动式元件上。液压驱动式元件构造成基于促动器元件的燃料压力来调节导叶的角度。电动-液压促动器还包括构造成调整液压驱动式元件的燃料压力的第二元件。第二元件可为通信联接到接口控制器70上的电动控制(例如,通过螺线管、步进马达等)阀。因此,接口控制器70可通过经由电控制式元件的促动而调整液压控制式元件的燃料压力来调节压缩机导叶的角度。在某些实施例中,远程接口单元40可设置在液压驱动式元件(例如燃料计量单元)内,以有利于冷却接口控制器70内的电子构件,从而增加远程接口单元40的寿命。在某些实施例中,促动器74可为电动扭矩马达,而传感器72可为位置传感器,诸如线性可变的差动变压器(LVDT)。在这种实施例中,控制器70可指引电动扭矩马达调节运行参数,直到位置传感器指示实现目标值为止(例如,构件已经旋转通过期望的角度,构件已经平移期望的距离等)。然后接口控制器70可通过来自位置传感器的反馈信号来循环地监测参数的值,并且指引扭矩马达补偿相对于目标值的任何差异。类似于通信总线64和66,可采用许多通信协议来在传感器72和接口控制器70之间,以及在促动器74和接口控制器70之间建立通信链路。例如,传感器72和/或促动器74可通过一个或多个导体而通信联接到接口控制器70上,从而有利于传输模拟信号或数字信号。如将理解的那样,数字信号可被多路复用,从而使得多个信号(例如,来自一个或多个传感器72,以及/或者来自一个或多个促动器74)能够通过单个总线传输。另外,无线通信链路可用来减少接线。在某些实施例中,接口控制器70构造成监测本地环路闭合模块42的运行状态。如果检测到可干扰本地环路闭合模块的运行的异常,则接口控制器70可指引通信模块68将指示异常的信号发送到发动机控制模块50。然后发动机控制模块50可停用远程接口单元40的通道A区段,以及指引通道B区段控制运行参数。类似地,如果通往通道A区段的电功率中断,以及/或者与发动机控制模块50的通信中断,则发动机控制模块50可停用远程接口单元40的通道A区段,以及启用通道B区段。在某些实施例中,远程接口单元40的通道A区段和通道B区段可同时运行。在这种实施例中,接口控制器76之间的通信链路76可有利于本地环路闭合模块42之间的通信。例如,通道A传感器72和通道B传感器72可同时测量同一运行参数。接口控制器70可对测量值彼此进行比较,以及识别差异。如果检测到差异(例如,测量值之间的差别超过阈值),则接口控制器70可选择合适的度量,以及/或者对发动机控制模块50报告该差异以进行分析/解释。如果接口控制器70和/或发动机控制模块50确定一个传感器72未产生准确的度量,则接口控制器70和/或发动机控制模块50可停用远程接口单元40的相应的通道,以及指引另一个通道对运行参数提供闭环控制。在某些实施例中,各个本地环路闭合模块42构造成在比发动机控制模块50更高的频率下运行。例如,接口控制器70可构造成以大约5Hz、10Hz、25Hz、50Hz、100Hz或更高的频率接收来自传感器72的反馈信号且调节促动器74。相反,发动机控制模块50可在例如大约1Hz、2Hz或3Hz的频率下,将指示运行参数的目标值的信号发送到远程接口单元。由于发动机控制模块50的运行频率较低,因此与其中集中式发动机控制器以较高的频率接收来自传感器的信号且调节促动器的构造相比,发送通过通信总线64和66的数据较少。因此,可采用较低带宽的网络,从而降低发动机控制系统的成本。虽然示出的远程接口单元40包括构造成控制一个运行参数的两个通道,但应当理解的是,备选远程接口单元可包括更多或更少的通道,以控制与涡轮系统的运行相关联的一个或多个参数。例如,在某些实施例中,远程接口单元40可包括1、2、3、4、5、6个或更多个通道来控制一个运行参数。如前面论述的那样,不止一个通道对运行参数提供冗余控制,从而提高涡轮系统10的可用性。另外,应当理解,某些远程接口单元40可构造成用与各个参数相关联的一个或多个通道控制多个运行参数。例如,某些远程接口单元可构造成控制与涡轮系统10的运行相关联的1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、50个或更多个参数。作为示例,远程接口单元可构造成控制不止1、5、10、20、30、40个或更多个运行参数。此外,虽然示出的远程接口单元40包括单独的通信模块68,以在发动机控制模块50和相应的本地环路闭合模块42之间建立通信链路,但应当理解的是,某些远程接口单元可包括单个通信模块,以有利于在发动机控制模块50和各个本地环路闭合模块42之间通信。在另外的实施例中,远程接口单元40可针对与特定的运行参数相关联的各个本地环路闭合模块包括一个通信模块68。另外,某些本地环路闭合模块可包括集成式通信模块,从而消除远程接口单元内的通信模块。各个远程接口单元40可特别地构造成用于预计环境状况。例如,定位在涡轮系统的较高温度的部分内的远程接口单元可构造成在期望温度范围内有效地在运行。例如,在低温环境中,诸如在压缩机22附近,远程接口单元40的电路可安装在硅衬底上。在较高温的环境中,诸如在燃烧器16或涡轮18附近,电路可安装在绝缘体上硅(SOI)衬底上。例如,SOI衬底可包括设置在两个硅层之间的绝缘层(例如二氧化硅)。如果远程接口单元40安装在涡轮系统10的最热区域内,诸如在涡轮18的核心内,则电路可安装在碳化硅衬底或氮化镓衬底上,以抵抗增加的热负载。在另外的实施例中,可主动地冷却远程接口单元40,以有利于在高温环境中运行。例如,来自燃料供应14的燃料在流到燃烧器16之前,可传送通过联接到远程接口单元40上的热交换器,从而降低远程接口单元40的运行温度。因为传感器未设置在发动机控制器内,所以可减小发动机控制器的尺寸,从而有利于发动机控制器安装在发动机机舱内。此外,可通过改变远程接口单元的数量和/或各个远程接口单元内的促动器/传感器的数量来调节受控制的参数的数量。因此,单发动机控制器构造可用来控制许多发动机构造(例如,具有不同数量和/或类型的运行参数)的运行,从而消除针对各个发动机构造来重新设计和重新认证发动机控制器的过程。因此,发动机开发成本可显著地降低。另外,发动机控制系统36可利用共同的远程接口单元构造来控制与涡轮系统10的运行相关联的各个参数。在这种构造中,可通过消除与多个远程接口单元构造的开发相关联的设计/认证成本来进一步降低设计和制造成本。图3是可用于图2的分布式控制系统36内的远程接口单元40的实施例的框图。如示出的那样,远程接口单元40包括智能促动器组件46,智能促动器组件46具有集成通信模块68、接口控制器70、传感器72和促动器74。这种智能促动器组件46可用来独立地控制运行参数,或者可与一个或多个类似的智能促动器组件46一起用来对参数提供冗余控制(即,各个智能促动器组件46用作多通道控制系统的通道)。具有智能促动器组件46的远程接口单元40可分布在涡轮系统10的各处,以控制单元附近的参数。例如,一个远程接口单元40可定位在压缩机22的导叶附近,以控制导叶的角度,而另一个远程接口单元40可定位在燃料阀附近,以控制通往燃烧器16的燃料流。通过将远程接口单元分布在涡轮系统的各处,可通过消除线路/管道来降低发动机控制系统的重量和复杂性,线路/管道可用于具有设置在发动机控制器内的传感器的构造中。虽然示出的远程接口单元40包括单个智能促动器组件46,但应当理解的是,备选远程接口单元可包括额外的智能促动器组件(例如1、2、3、4、5、6个或更多个)。此外,应当理解,某些远程接口单元可包括智能促动器组件46,以及具有单独的传感器和单独的促动器的本地环路闭合模块42。另外,虽然示出的智能促动器组件46包括集成式通信模块68,但应当理解的是,备选实施例可采用远程通信模块68(例如,其构造成与多个智能促动器组件46建立通信链路)。此外,虽然示出的智能促动器组件46包括集成式传感器72,但应当理解的是,备选实施例可采用远程传感器72来在促动器74远处测量参数的值。图4是可用于图2的分布式控制系统36内的远程接口单元40的备选实施例的框图。在示出的实施例中,远程接口单元40包括构造成对与涡轮系统10的运行相关联的多个参数提供闭环控制的多重本地环路闭合模块(MLLCM)44。如示出的那样,多重本地环路闭合模块44包括集成式通信模块68和接口控制器70。但应当理解的是,在备选实施例中可采用远程通信模块68。远程接口单元40还包括多个促动器74,多个促动器74通信联接到接口控制器70上,并且构造成调节与涡轮系统10的运行相关联的相应的参数。另外,远程接口单元40包括对应的一组传感器72,传感器72通信联接到接口控制器70上的,并且构造成将相应的反馈信号输出到接口控制器70。接口控制器70构造成基于反馈信号以及来自发动机控制模块50(例如,通过通信模块78接收)的、指示各个参数的目标值的输入信号,来对促动器74提供闭环控制。在这个构造中,远程接口单元40内的单个控制器70可控制与整个涡轮系统10中的各种构件相关联的多个运行参数。虽然示出的实施例包括四个传感器46和四个促动器44,但应当理解的是,备选实施例可包括更多或更少的传感器/促动器。例如,某些远程接口单元40可包括1、2、3、4、5、6、7、8个或更多个传感器46,以及对应数量的促动器44。另外,可通过测量与涡轮系统10的运行相关联的多个有关参数来确定某些参数。例如,可通过经由两个压力传感器测量静态压力和动态压力来确定流体流的速度。因此,接口控制器70可构造成基于来自多个传感器的反馈信号来确定参数。控制器70进而可基于参数的确定值来指引促动器调节参数。本书面描述使用示例来公开本发明,包括最佳模式,并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明,包括制造和使用任何装置或系统,以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素,或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素,则它们意于处在权利要求的范围之内。
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