EP4367492A1 - Procede, dispositif et systeme de surveillance d'une turbomachine - Google Patents

Procede, dispositif et systeme de surveillance d'une turbomachine

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Publication number
EP4367492A1
EP4367492A1 EP22744277.9A EP22744277A EP4367492A1 EP 4367492 A1 EP4367492 A1 EP 4367492A1 EP 22744277 A EP22744277 A EP 22744277A EP 4367492 A1 EP4367492 A1 EP 4367492A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
signal
proximity sensor
monitoring
samples
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22744277.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Dany ABBOUD
Mohammed El Badaoui
Jérôme ANTONI
François GIRARDIN
Fulbert MBAILASSEM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Safran SA
Original Assignee
Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Safran SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut National des Sciences Appliquees de Lyon, Safran SA filed Critical Institut National des Sciences Appliquees de Lyon
Publication of EP4367492A1 publication Critical patent/EP4367492A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0066—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by exciting or detecting vibration or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0016—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings of aircraft wings or blades
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures

Definitions

  • the present invention belongs to the general field of monitoring the operation, and therefore the state of health, turbomachines. It relates more particularly to a method for monitoring a turbomachine by analyzing vibration signals. It also relates to a monitoring device configured to implement said monitoring method.
  • the invention finds a particularly advantageous application, although in no way limiting, in the application field of aeronautics, more particularly in the context of monitoring the operation of a turbomachine equipping an aircraft.
  • Turbomachines are used in a wide variety of applications, such as for example transport (in particular transport by air), civil engineering, industrial production, energy, etc. They are designed to transform the kinetic energy of a fluid into mechanical energy (and vice versa) so as to fulfill different functions (turbines, pumps, compressors, turbochargers, etc.).
  • a turbomachine conventionally comprises a rotating assembly called a "rotor” (i.e. a wheel mounted on a shaft), this rotating assembly being coupled, via bearings (with rolling bearings for example), to a fixed casing called the “stator”.
  • the rotor (as well as possibly the stator) is equipped with blades (also called “vanes”) distributed over one or more circumferential lines. These blades, like any mechanical structure, are subject to vibration when excited.
  • the sources of excitation can be diverse: rotary forces intrinsic to the operation of the turbomachine, mechanical defect of the blade, excitation of origin external to the turbomachine (for example an aerodynamic excitation such as turbulence), etc.
  • the blade As a mechanical structure, responds to these excitations, which generates stresses that can lead to its damage, or even to its rupture (destruction). Such consequences are of course harmful for the blade in question, but also potentially for the entire turbomachine.
  • the strain gauge sensor affects the modal characteristics thereof, which can induce an error in the analysis of the vibration behavior of the blade,
  • BTT a non-intrusive technique
  • This BTT technique consists, for a speed regime, in measuring the real instants of passage of a blade in front of a fixed proximity sensor (typically arranged on the stator) and in comparing these instants with reference instants obtained for a blade of the same type not subject to vibration (for example a sound blade, that is to say a blade not showing any mechanical defect).
  • reference instants can for example be obtained theoretically by digital simulation or even further to tests carried out beforehand (for example on a test bench).
  • the BTT technique is nonetheless deficient in certain aspects. Indeed, given its principle of implementation, it makes it possible to obtain only one sample of the vibratory deformation (ie only one evaluation of deflection) per revolution of the blade and per sensor. Consequently, and in practice, the temporal deflection signal generated over time, due to the successive rotations of the blade, is very strongly under-sampled (the average sampling frequency of the deflection signal is equal to the rotor rotation frequency multiplied by the number of sensors used). This is detrimental to the precision of the evaluation of the vibratory behavior of the blade, and therefore ultimately to the monitoring of the operation of the turbomachine.
  • the present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art, in particular those set out above, by proposing a solution which makes it possible to monitor the vibratory behavior of the blades of a turbomachine in a more efficient than the solutions of the prior art.
  • the invention relates to a method for monitoring a turbomachine, said method comprising, for at least one blade of a rotor equipping the turbomachine, steps of:
  • the response time of said at least one proximity sensor (also known as the "rise time") is sufficiently low, for example of the order of a thousandth of a second at most, so that said at least one acquired time signal translates the progressive rise/fall of the physical quantity measured by said at least one proximity sensor.
  • the response time of said at least one proximity sensor is here sufficiently low to prevent said at least one acquired time signal from taking on the appearance of a square wave (slot).
  • a square signal (corresponding in fine to an “all or nothing” signal) does not in fact make it possible to represent the progressiveness of the passage of said at least one blade in front of said at least one proximity sensor. Consequently, such a square signal does not make it possible to obtain information on a possible offset between the dynamics of said at least one blade and that of a reference blade of the same type.
  • the monitoring method according to the invention therefore advantageously differs from the state of the art, and more particularly from the BTT method, in that it proposes to combine at least one proximity sensor characterized by a time low response with the obtaining of a plurality of samples of said at least one acquired time signal.
  • This combination in fact makes it possible to have samples that are distinct from each other since said at least one acquired signal has a bell-shaped profile and not a square-shaped profile.
  • the fact of being able to transcribe the progressiveness of the passage of said at least one blade in front of said at least one proximity sensor advantageously makes it possible to obtain samples whose values, distinct from each other, make it possible to finely characterize the vibratory behavior of said at least one blade, by accurately calculating said deflection values. This then results in great precision in the evaluation of parameters (frequency, amplitude, phase) of the acquired time signal.
  • the acquired signal was a square signal, as is the case in the BTT method, then it would be necessary to be satisfied with a single and unique sample since all the values taken on the upper part of the slot would be identical. between them.
  • the number of proximity sensors is less than or equal to three.
  • the monitoring method may also comprise one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations.
  • said method further comprises a step of calculating, from samples of said at least time signal, a quantity characterizing the duration of the passage of said at least one blade in front of said at least one proximity sensor, the monitoring step also being performed using said quantity.
  • Said quantity relating to the passage time forms an indicator of the vibratory behavior of said at least one blade. Indeed, in the event of vibration in said at least one acquired time signal, it provides information on the direction of the vibratory displacement at the moment when said at least one blade passes in front of said at least one sensor. Therefore, if the passage time is small compared to that obtained theoretically for a reference signal, this means that the vibratory movement of said at least one blade is in the same direction as the rotation of the rotor (and vice versa, in the opposite direction, if the passage time is long compared to that of the reference signal).
  • said method further comprising a step of calculating a quantity characterizing an advance or a delay of said at least one time signal with respect to a reference signal representative of a passage in front of said at least one blade proximity sensor not undergoing vibration and of the same type as said at least one blade from which said at least one time signal was acquired, the calculation of said quantity being implemented at from samples of said at least one time signal as well as said reference signal, and the monitoring step also being performed using said quantity.
  • Said quantity relating to the advance or delay of said at least one time signal also forms an indicator of the vibratory behavior of said at least one blade. Indeed, if this indicator is positive, this means that said at least one blade arrived earlier (i.e. ahead) in said at least one time signal acquired than in a reference signal.
  • said two quantities make it possible to obtain information on the overall speed of said at least one blade (speed of rotation and speed of vibration) as well as on the position of said at least one blade in the vibration cycle.
  • the difference between said calculated deflections and said approximation signal is evaluated by means of a norm Ip, p being a strictly positive real.
  • the index p of the standard Ip is strictly between 0 and 2.
  • the minimization of the cost function includes the execution of an iteratively reweighted least squares algorithm.
  • said at least one sensor is an optical sensor.
  • a plurality of analog time signals are acquired due to a plurality of passages of said at least one blade in front of each proximity sensor.
  • the inventors have found that the fact of considering a plurality of turns of the rotor (and therefore a plurality of passages of said at least one blade in front of the same proximity sensor) was advantageous in that it makes it possible to estimate with great precision the amplitudes of the frequencies retained for the approximation signal, and therefore ultimately the vibration frequencies of said at least one blade.
  • the invention relates to a computer program comprising instructions for the implementation of a monitoring method according to the invention when said computer program is executed by a computer.
  • This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in no any other desirable shape.
  • the invention relates to an information or recording medium readable by a computer on which is recorded a computer program according to the invention.
  • the information or recording medium can be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may include a storage medium, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or even a magnetic recording medium, for example a diskette (floppy disk) or a disk hard.
  • the information or recording medium can be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which can be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
  • the program according to the invention can in particular be downloaded from an Internet-type network.
  • the information or recording medium may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method in question.
  • the invention relates to a device for monitoring a turbomachine, said device comprising:
  • an obtaining module configured to obtain a plurality of samples of at least one analog time signal acquired by means of at least one fixed proximity sensor and representative of a passage of at least one blade of a rotor equipping the turbomachine in front of said at least one proximity sensor, said at least one proximity sensor being characterized by a response time adapted to the fact that the time signal is representative of the progressive appearance and disappearance of said at least one blade during its passage,
  • a calculation module configured to calculate a deflection of said at least one blade for each of said samples
  • a determination module configured to determine, in the form of a linear combination of sinusoidal signals, a signal, called "approximation signal", minimizing a cost function evaluating a difference between said calculated deflections and said approximation signal,
  • a monitoring module configured to monitor the vibratory behavior of said at least one blade from frequencies and/or amplitudes and/or phases of the sinusoidal signals forming said approximation signal.
  • the invention relates to a turbomachine monitoring system, said system comprising acquisition means comprising at least one fixed proximity sensor and configured to:
  • At least proximity sensor acquiring at least one analog time signal representative of a passage of at least one blade of a rotor equipping the turbomachine in front of said at least one proximity sensor, said at least proximity sensor being characterized by a response time adapted to that the time signal is representative of the progressive appearance and disappearance of said at least one blade during its passage in front of said sensor,
  • the invention relates to an aircraft comprising a turbine engine equipped with a rotor provided with blades as well as a monitoring system according to the invention.
  • FIG. 1 schematically represents, in its environment, an embodiment of a monitoring system according to the invention, said system being configured to monitor the operation of a turbine engine equipped with a rotor;
  • FIG. 2 is a graph showing an example of an analog time signal acquired using a proximity sensor and following the passage of a blade of the rotor in front of said proximity sensor;
  • FIG. 3 schematically represents an example of hardware architecture of a monitoring device belonging to the surveillance system of FIG. 1;
  • FIG. 4 represents, in the form of a flowchart, the main steps of a monitoring method according to the invention, as they are implemented by the surveillance system of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a graph representing an example of a shift between, on the one hand, an analog time signal acquired using a proximity sensor and following the passage of a blade of the rotor in front, and on the other hand a signal reference ;
  • FIG. 6 figure 6 schematically represents a particular mode of implementation of the monitoring method of figure 4.
  • the present invention finds its place in the field of monitoring the operation of a turbomachine.
  • turbomachine of the turbojet type fitted to an aircraft such as for example a civil aircraft capable of transporting passengers
  • aircraft such as for example a civil aircraft capable of transporting passengers
  • the invention remains applicable, with regard to the field of aeronautics, whatever the type of turbomachine considered (turboengine, a turbofan, etc.), as well as for any type of aircraft ( plane, helicopter, etc.).
  • the invention can be applied to any type of turbomachine, regardless of the industrial field for which this turbomachine is intended to be operated.
  • FIG. 1 schematically shows, in its environment, an embodiment of a monitoring system 10 according to the invention.
  • said monitoring system 10 is implemented in the aircraft, for example integrated into the full authority regulation system commonly referred to as FADEC (acronym of the English expression "Full Automatic Digital Engine Control) regulating the operation of the turbomachine.
  • FADEC full authority regulation system
  • no limitation is attached to the location of said surveillance system 10 within the aircraft.
  • Said monitoring system 10 is configured to determine, when the turbomachine is in operation, one or more quantities characteristic of the vibratory behavior of one or more blades equipping the rotor of said turbomachine.
  • the fact of determining such quantities amounts in particular to carrying out, when the turbomachine is in operation, a modal analysis of said blade or blades, thus making it possible to monitor the appearance and/or degradation of pre-existing faults.
  • the monitoring system 10 comprises acquisition means 11 configured to acquire at least one analog time signal representative of a passage of at least one blade of the rotor in front of at least one proximity sensor (again known as the “presence detector”).
  • the number of proximity sensors is less than or equal to three.
  • two proximity sensors belong to the acquisition means 11 and are distributed circumferentially so as to be spaced apart by 95° counterclockwise.
  • the acquisition means 11 comprise a single proximity sensor CAP.
  • the invention is now described for a single given PAL blade of the turbine engine rotor. It is nevertheless important to note that all of the technical considerations described below can be applied without distinction to each of the blades of the rotor. It emerges from these wording choices that the expression "at least one analogue time signal acquired” refers to the signal or signals acquired following one or more revolutions of the rotors (and therefore one or more passages of the blade PAL in front of the CAP proximity sensor).
  • Said CAP proximity sensor is mounted fixed on the turbomachine.
  • said CAP proximity sensor is fixedly arranged on the stator, so that the part of the blade which passes in front of the CAP sensor, at each turn of the rotor, corresponds to the distal end of the blade PAL (i.e. the opposite part at the foot of the PAL blade) seen along a line of sight orthogonal to the axis of rotation of the rotor.
  • the CAP proximity sensor forms a sensitive element configured to supply an electric signal according to the variations of a physical quantity with which said CAP sensor is associated. Said at least one analog time signal is then obtained in a manner known per se from said at least one electric signal.
  • the proximity sensor CAP used to detect the passage of the blade PAL is an optical sensor (or, equivalently, an optical probe).
  • the physical quantity associated with such an optical sensor corresponds to the light intensity reflected by the blade PAL towards said optical sensor, the light directed towards the blade PAL coming from a light beam according to arrangements known per se. .
  • optical sensor only constitutes a variant implementation of the invention. Also, other variants are possible, considering for example an inductive sensor, a capacitive sensor, an ultrasonic sensor, a magnetic sensor, etc.
  • the proximity sensor CAP is characterized by a response time adapted to the fact that the time signal acquired is representative of the progressive appearance and disappearance of the blade PAL during its passage in front of the CAP proximity sensor (ie in the field of said CAP sensor for the present embodiment).
  • the response time of the proximity sensor CAP also known as the "rise time”
  • the response time of the proximity sensor CAP is sufficiently low for the time signal acquired (which ultimately corresponds to the image of the relative position of the end of the blade PAL relative to the position (or field) of the sensor CAP) translates the progressive rise/fall of the physical quantity measured by the proximity sensor CAP.
  • the response time of the proximity sensor CAP is less than 35 nanoseconds. Of course, nothing excludes considering a response time greater than 35 nanoseconds, the choice of such a value essentially depending on the rotational speed of the blade PAL
  • FIG. 2 is a graph showing an example of an analog time signal acquired using the proximity sensor CAP.
  • the signal of FIG. 2 corresponds to the signal acquired following a single passage of the blade PAL in front of the proximity sensor CAP.
  • the abscissa and ordinate axes of the graph in figure 2 respectively represent the time and the light intensity reflected by the blade towards the proximity sensor CAP (in the present case, the light intensity is normalized so as to be between 0 and 1).
  • the acquired time signal takes on the appearance of a bell, with an ascending/descending phase (oblique and not vertical slope) corresponding to the progressive entry/exit of the blade PAL of the CAP proximity sensor field.
  • the response time of the proximity sensor CAP is here sufficiently low to prevent the acquired time signal from taking on the aspect of a square signal (slot).
  • a square signal (corresponding in fine to an “all or nothing” signal) does not make it possible to represent the progressiveness of the passage of the blade PAL in the field of the proximity sensor CAP. Consequently, such a square signal does not make it possible to obtain information on a possible shift between the dynamics of the blade PAL and that of a reference blade of the same type.
  • the invention for its part, due to the very fact of the profile of the signal acquired by means of the proximity sensor CAP (see FIG. 2), makes it possible to characterize such a shift, as will be described in more detail later.
  • the acquisition means 11 are not limited to the CAP proximity sensor. Indeed, and in a conventional manner, the acquisition means 11 comprise an acquisition chain in which the proximity sensor CAP is integrated. Said acquisition chain also comprises an acquisition card configured to condition said at least electrical signal supplied by the proximity sensor CAP, so as to finally deliver said at least one analog time signal corresponding to the variation in light intensity reflected by the blade PAL as it passes through the field of said proximity sensor CAP.
  • the conditioning implemented by the acquisition card comprises for example an amplification and/or a filtering.
  • Said acquisition means 11 also comprise, at the output of the acquisition chain, an analog/digital converter configured to digitize said at least one analog time signal. This digitization of said at least one analog time signal makes it possible to obtain a plurality of samples of the latter.
  • each sample is presented as a pair, a first component of which corresponds to an instant of acquisition, and the second component of which corresponds to the light intensity reflected by the PAL blade. to the proximity sensor CAP at said instant of acquisition.
  • the invention advantageously differs from the state of the art, and more particularly from the BTT method, in that it therefore proposes to combine a proximity sensor characterized by a low response time with obtaining a plurality of samples of said at least one acquired time signal.
  • This combination in fact makes it possible to have samples that are distinct from each other since said at least one acquired signal has a bell-shaped profile and not a square-shaped profile.
  • the fact of being able to transcribe the progressiveness of the passage of the blade PAL in front of the proximity sensor CAP advantageously makes it possible to obtain samples whose values, distinct from each other, will make it possible to characterize the vibratory behavior of the PAL blade as described below. If, on the contrary, the signal acquired was a square signal, as is the case in the BTT method, then it would be necessary to be satisfied with a single and unique sample since all the values taken on the upper part of the slot would be identical to each other.
  • the field of the proximity sensor CAP corresponds to a disc (“spot” in English) whose radius is equal to 1.5 mm.
  • the monitoring system 10 also comprises a monitoring device 12 configured to perform processing allowing, from the samples acquired in said at least one time signal, to monitor the vibration behavior of the blade PAL, by implementing steps of a monitoring method according to the invention.
  • the monitoring device 12 is integrated into the aircraft. Note, however, that this is only a variant implementation of the invention, and nothing excludes considering the case where the monitoring device 12 is implemented on the ground, by example in a room managed by personnel belonging to the company responsible for the design/control/monitoring of the turbine engine.
  • FIG 3 schematically shows an example of hardware architecture of the monitoring device 12 belonging to the monitoring system 10 of Figure 1.
  • the monitoring device 12 has the hardware architecture of a computer.
  • said monitoring device 12 comprises, in particular, a processor 1, a random access memory 2, a read only memory 3 and a non-volatile memory 4. It also has communication means 5.
  • the read only memory 3 of the monitoring device 12 constitutes a recording medium in accordance with the invention, readable by the processor 1 and on which is recorded a computer program PROG in accordance with the invention, comprising instructions for the execution of steps of the monitoring method according to the invention.
  • the program PROG defines functional modules of the monitoring device 12, which are based on or control the hardware elements 1 to 5 of the aforementioned monitoring device 12, and which include in particular:
  • MOD_OBT configured to obtain the plurality of samples of said at least one analog time signal acquired by the acquisition means 11,
  • a calculation module MOD_CALC configured to calculate a deflection of the blade PAL for each of the samples acquired
  • a determination module MOD_DET configured to determine, in the form of a linear combination of sinusoidal signals, a signal, called “approximation signal", minimizing a cost function evaluating a difference between said calculated deflections and said approximation signal ,
  • a monitoring module MOD_SUR configured to monitor the vibratory behavior of the blade PAL from (i.e. using) frequencies and/or amplitudes and/or phases of the sinusoidal signals forming said approximation signal.
  • the communication means 5 allow the monitoring device 12 in particular to receive data from other entities, in particular samples of said at least one time signal, after these samples have been acquired by said acquisition means. 11, themselves provided in this case with means of communication suitable for transmission. These means of communication 5 are based, in a manner known per se, on a communication interface capable of exchanging data between the monitoring device 12 and another entity.
  • the term “obtaining” of the MOD_OBT module refers to the reception, coming directly from the acquisition means 11, of the samples acquired for said at least one time signal. Consequently, in the present embodiment, the MODJOBT obtaining module is integrated into the means of communication 5.
  • the monitoring device 12 obtains, via its MOD_OBT obtaining module, the samples after the latter have been stored in storage means, such as for example a dedicated database, placed between the acquisition means 11 and said monitoring device 12.
  • the present invention also covers other embodiments in which the acquisition means 11 are integrated into the monitoring device 12.
  • the term "obtaining" means then reference to the acquisition as such of the samples of said at least one time signal.
  • FIG. 4 represents, in the form of a flowchart, the main steps of the monitoring method according to the invention, as they are implemented by the monitoring system 10 of FIG. 1.
  • a reference signal SIG_REF has been obtained beforehand and is stored by the monitoring device 12, for example in the non-volatile memory 4.
  • This reference signal SIG_REF is representative of a passage of the PAL blade in front of the CAP sensor when said PAL blade is not subjected to vibration. More particularly, in the present embodiment, the reference signal SIG_REF is associated with a sound blade (ie devoid of design defects, and having undergone no mechanical fatigue) of the same type as said blade PAL, and is generated by numerical simulation. None, however, precludes considering other modes of obtaining said reference signal SIG_REF, following a campaign of tests on a test bench.
  • the monitoring method initially comprises a step E10 of acquisition of a plurality of samples E j (j is an integer index). Said step E10 is implemented by the acquisition means 11.
  • the monitoring method also comprises a step E20 of transmission (transmission) of the samples E j acquired from the acquisition means 11 to the monitoring device 12.
  • Said step E20 is implemented by suitable communication means equipping the means of acquisition 11.
  • the monitoring method also includes a step E30 of obtaining (receiving), by the monitoring device 12, said plurality of samples E j .
  • Said step E30 is implemented by the MOD_OBT obtaining module equipping the monitoring device 12.
  • the monitoring method also comprises a step E60 of calculation, by the monitoring device 12, of a deflection of the blade PAL for each of the samples E j .
  • Said step E60 is implemented by the MOD_CALC module equipping the monitoring device 12.
  • the transmission of the samples E j acquired, from the acquisition means 11 to the monitoring device 12 can be carried out in different ways. For example, as soon as a sample is acquired, it is transmitted to the monitoring device 12 (ie the samples are transmitted one by one), and a deflection of the blade PAL is calculated for this transmitted sample.
  • G “obtaining said plurality of samples” results from the iteration, for each of the samples, of the reception of said sample and the calculation of a deflection for said sample.
  • a plurality of samples can be transmitted at one time to the monitoring device 12.
  • the deflection of the blade PAL, for a sample E j is calculated in accordance with the principles described in document WO 2018/002818 already mentioned previously.
  • t j the instant of acquisition associated with a sample E j of the signal SIG
  • t jr represents the instant of the reference signal SIG_REF in correspondence with said instant t j of the signal SIG
  • ie t jr is the instant of the reference signal SIG_REF in which the luminous intensity is equal to the luminous instant associated with the sample E j .
  • the quantity At makes it possible to evaluate, at constant light intensity, the offset between the signals SIG and SIG_REF.
  • FIG. 5 schematically represents an example of offset between the signals SIG and SIG_REF.
  • Points are represented on the rising parts of the curves associated with said signals SIG and SIG_REF. These points, as far as the SIG signal is concerned, correspond to the samples acquired on said rising part. The other points, as far as the reference signal SIG_REF is concerned, refer to the points in correspondence with the samples of the signal SIG.
  • the monitoring method includes a step E70 for determining, in the form of a linear combination of sinusoidal signals, a signal, called an "approximation signal » SIG_APPROX, minimizing a cost function evaluating a difference between said calculated deflections dj and said approximation signal SIG_APPROX.
  • Said step E70 is implemented by the determination module MOD_DET equipping the monitoring device 12.
  • - 1 is the time variable taking its values in an interval representative of the duration of the passage of the blade PAL in front of the proximity sensor CAP, for example an interval bounded by the minimum and the maximum of the acquisition times associated with the samples E j of the SIG signal,
  • the determination of the approximation signal SIG_APPROX is conventionally carried out by means of an interpolation and extrapolation algorithm by Discrete Fourier transformation, for example with a high temporal resolution.
  • F has a finite cardinality, and can be chosen according to the knowledge we have of the dynamics of blades such as the PAL blade (we understand that the larger the cardinality of F, the more the determination of SIG_APPROX consumes computing resources),
  • - Ci corresponds to the amplitude of the sinusoidal signal having frequency f.
  • the exponent p is for example between 0 and 2.
  • the inventors have in fact observed that choosing such an exponent p makes it possible to cancel a non-negligible part of the coefficients q, which contributes to reducing the calculation load.
  • the coefficient p is equal to 1.
  • the cost function can be minimized in accordance with any suitable optimization technique known to those skilled in the art.
  • the minimization of the cost function includes the execution of an algorithm of iteratively reweighted least squares, also called the IRLS algorithm (acronym of the Anglo-Saxon expression “Iterative Reweighted Least-Squares”).
  • said approximation signal SIG_APPROX in that it makes it possible to approximate the deflections d j calculated during rotation of the rotor (and therefore of the blade PAL), characterizes the vibratory behavior of said blade PAL. It is therefore possible to access the frequencies and/or amplitudes and/or phases of the sinusoidal signals forming said approximation signal SIG_APPROX.
  • the monitoring method comprises a step E80 of monitoring the blade PAL from frequencies and/or amplitudes and/or phases of the sinusoidal signals forming said approximation signal SIG_APPROX.
  • Said step E80 is implemented by the module MOD_SUR equipping the monitoring device 12.
  • said monitoring step E80 comprises an extraction of parameters (frequencies, amplitudes, phases) considered to be of interest in the approximation signal SIG_APPROX.
  • parameters frequencies, amplitudes, phases
  • the extraction of the parameters can also be supplemented by an analysis of the latter, in order to determine whether the vibratory behavior of the PAL blade is faulty or not.
  • This analysis of the parameters comprises for example a comparison of the quantitative parameters (amplitudes and/or phases) with given thresholds.
  • the monitoring step E80 can also include the transmission of an alert in the event that one or more anomalies (example threshold overrun) are observed for one or more parameters extracted from the approximation signal SIG_APPROX .
  • calculation E60, determination E70 and monitoring E80 can be executed during a flight of the aircraft, but also, according to another example, in a deferred manner (for example if the samples are stored by the monitoring device 12 in its non-volatile memory 4).
  • the monitoring device 12 determines a single approximation signal SIG_APPROX by taking into account all the deflections calculated from the samples of all the signals SIG_1, SIG_2 , etc.
  • the set of deflections forms a signal defined by pieces in time (each piece corresponds to a passage of the blade PAL in front of the proximity sensor CAP), an approximation of which is sought via the determination of said approximation signal SIG_APPROX.
  • step E10 can be seen as a “step for obtaining a plurality of samples” within the meaning of the invention.
  • the invention also covers other modes in which, when the acquisition means 11 are distinct from (and therefore not integrated into) the monitoring device 12, said steps E10 and E20 do not belong to the monitoring method. , and are carried out prior to the implementation of said monitoring method.
  • step E30 described above can be seen as a "step for obtaining a plurality of samples" within the meaning of the invention, and the monitoring method is then implemented by the single monitoring device 12.
  • monitoring step E80 being carried out by an operator on the ground rather than by the monitoring device 12.
  • FIG. 6 schematically represents a particular mode of implementation of the monitoring method of FIG. 4.
  • the monitoring method further comprises a step E40 of calculating, from (ie by using) samples of the signal SIG (ie the samples obtained by the monitoring device 12 following on execution of step E30), a quantity Q1 characterizing the duration of the passage of the blade PAL in front of the proximity sensor CAP (ie the duration of crossing of the field of said proximity sensor CAP by the blade PAL).
  • the monitoring step E80 is also executed using said quantity Q1.
  • said calculation step E40 comprises:
  • the determination of the input time tjni (respectively of the output time t_fin) can for example consist in selecting, among the samples E j of the signal SIG and by traversing these samples E j by acquisition times increasing, the first sample (respectively the last sample) whose associated light intensity value is non-zero.
  • the determination of the entry time tjni (respectively of the exit time t_fin) consists in selecting, among the samples E j of the signal SIG and by traversing these samples E j at increasing acquisition instants, the first sample (respectively the last sample) whose associated light intensity value is greater than a given threshold.
  • step E40 is not limited to determining the entry instant tjni (respectively the exit instant t_fin) among the samples E j acquired. Indeed, nothing excludes considering a sample of the signal SIG not corresponding to a sample acquired during step E10, and obtained for example by interpolation between two samples chosen from among said samples E j .
  • step E40 smoothing the measured signal SIG (for example by means of an adapted filtering), so as to prevent the profile of the signal SIG presents several instants of rise and/or exit for a single and same passage of the blade PAL in front of the proximity sensor CAP. Such false instants can result from noise likely to complicate the implementation of step E40.
  • Said quantity Q1 forms an indicator of the vibratory behavior of the blade PAL.
  • it provides an indication of the direction of the vibratory displacement at the time of the crossing of the field of the sensor CAP by the blade PAL. Consequently, if the crossing time of the signal SIG is small compared to that of the signal of reference SIG_REF, this means that the vibratory movement of the blade PAL takes place in the same direction as the rotation of the rotor (and conversely, in the opposite direction, if the crossing time of the SIG signal is long compared to that of the signal of reference SIG_REF).
  • the quantity Q1 it is also possible to determine, when the signals are normalized, an indicator corresponding to the area of the surface located below the curve of the signal SIG and comprised between the instants input tjni and output t_fin.
  • This indicator is “similar” to the quantity Q1 in that it also makes it possible to provide information on the direction of the vibratory movement of the blade PAL (by comparison with the corresponding area located under the curve of the reference signal SIG_REF).
  • the monitoring method also comprises a step E50 of calculating a quantity Q2 characterizing an advance or a delay of the time signal SIG with respect to the reference signal SIG_REF, the calculation of said quantity Q2 being implemented from samples of said signals SIG and SIG_REF. Moreover, the monitoring step E80 is also executed using said quantity Q2.
  • Said advance or delay of the signal SIG relative to the reference signal SIG_REF is also referred to as the “order of arrival” of the blade PAL in the field of the proximity sensor CAP.
  • said calculation step E50 comprises:
  • sub-step E50_l a determination (sub-step E50_l), for the time signal SIG, of an entry instant tjni of the blade PAL in the field of said proximity sensor CAP (in this case, this is a sub-step identical to sub-step E40_l described above),
  • the input time tjni_r represents the time of the reference signal SIG_REF in correspondence with said input time tjni of the signal SIG, i.e. tjni_r is the time of the reference signal SIG_REF at which the light intensity is equal to the light instant measured by the signal SIG at said input instant tjni.
  • Said quantity Q2 also forms an indicator of the vibratory behavior of the blade PAL. Indeed, if this indicator is positive, this means that the blade PAL arrived earlier (ie in advance) in the signal SIG than in the reference signal SIG_REF (and vice versa).
  • the two quantities Q1 and Q2 make it possible to obtain information on the overall speed of the blade PAL (speed of rotation and speed of vibration) as well as on the position of the blade PAL in the vibration cycle. This information is deduced and analyzed during the monitoring step E80.
  • the calculations of said quantities Q1 and Q2 are also advantageous in the case where the speed regime is constant and where the vibrations affecting the blade PAL are mono-frequency vibrations (i.e. uni-modal vibrations). Indeed, in this case, the quantities Q1 and Q2 make it possible to determine whether said vibrations are synchronous or indeed asynchronous.
  • the duration of crossing the field of the proximity sensor CAP that is to say the quantity Q1
  • the order of arrival of the blade PAL that is to say the quantity Q2
  • the order of arrival of the blade PAL is constant and of the same sign during the various revolutions of the rotor.
  • the crossing time of the field of the proximity sensor CAP that is to say the quantity Q1
  • the order of arrival of the blade PAL are variable.
  • the monitoring method of FIG. 6 has been described by considering that the steps E40 and E50 are executed before the steps the calculation steps E60 and the determination steps E70. However, this is only a variant implementation of the invention, and other variants are possible provided that the quantities Q1 and Q2 are calculated after obtaining the samples E j (step E30) and before the monitoring step E80.
  • the monitoring method of FIG. 6 has also been described considering that the quantities Q1 and Q2 were both calculated.
  • the invention nevertheless remains applicable in cases where only one of said two quantities Q1, Q2 is calculated.
  • the invention covers embodiments in which only step E40 or only step E50 is implemented.
  • the monitoring system 10 also comprises, with respect to the system illustrated by FIG. 1, a calculation module configured to calculate said quantity Q1 (respectively a calculation module configured to calculate said quantity Q2).
  • This calculation module is defined by specific additional instructions of the PROG program.
  • the calculation module configured to calculate said quantity Q1 is a dedicated module, distinct from the calculation module MOD_CALC configured to calculate the deflections d j .
  • the calculation module MOD_CALC configured to calculate the deflections d j is also configured to calculate the quantity Q1 (respectively the quantity Q2).

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Abstract

L'invention concerne un procédé de surveillance d'une turbomachine, ledit procédé comportant, pour au moins une pale (PAL) d'un rotor équipant la turbomachine, des étapes de : - obtention (E30) d'une pluralité d'échantillons (Ej) d'au moins un signal temporel analogique (SIG) acquis au moyen d'au moins un capteur de proximité fixe et représentatif d'un passage de ladite au moins une pale devant ledit au moins un capteur de proximité, - calcul (E60) d'une déflection (dj) de ladite au moins une pale pour chacun desdits échantillons, - détermination (E70), sous la forme d'une combinaison linéaire de signaux sinusoïdaux, d'un signal, dit « signal d'approximation » (SIG_APPROX), minimisant une fonction coût évaluant un écart entre lesdites déflections calculées et ledit signal d'approximation, - surveillance (E80) du comportement vibratoire de ladite au moins une pale à partir de fréquences et/ou d'amplitudes et/ou de phases des signaux sinusoïdaux formant ledit signal d'approximation.

Description

Description
PROCEDE, DISPOSITIF ET SYSTEME DE SURVEILLANCE D'UNE TURBOMACHINE
Technique antérieure
[0001] La présente invention appartient au domaine général de la surveillance du fonctionnement, et donc de l'état de santé, de turbomachines. Elle concerne plus particulièrement un procédé de surveillance d'une turbomachine par analyse de signaux vibratoires. Elle concerne également un dispositif de surveillance configuré pour mettre en oeuvre ledit procédé de surveillance. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, dans le domaine applicatif de l'aéronautique, plus particulièrement dans le contexte d'une surveillance du fonctionnement d'une turbomachine équipant un aéronef.
[0002] Les turbomachines sont utilisées dans une large variété d'applications, comme par exemple le transport (notamment le transport par voie aérienne), le génie civil, la production industrielle, l'énergie, etc. Elles sont conçues de manière à transformer l'énergie cinétique d'un fluide en énergie mécanique (et inversement) de sorte à remplir différentes fonctions (turbines, pompes, compresseurs, turbocompresseurs, etc.).
[0003] Plus particulièrement, la conception d'une turbomachine comprend classiquement un ensemble rotatif dénommé « rotor » (i.e. une roue montée sur un arbre), cet ensemble rotatif étant couplé, par l'intermédiaire de paliers (à roulements par exemple), à un boîtier fixe dénommé « stator ». Le rotor (ainsi qu'éventuellement le stator) est équipé de pales (encore dénommées « aubes ») réparties sur une ou plusieurs lignes circonférentielles. Ces pales, comme toute structure mécanique, sont sujettes à vibrer lorsqu'elles sont excitées. Les sources d'excitation peuvent être diverses : forces rotatives intrinsèques au fonctionnement de la turbomachine, défaut mécanique de la pale, excitation d'origine externe à la turbomachine (par exemple une excitation aérodynamique comme une turbulence), etc.
[0004] Quelle que soit la source d'excitation, la pale, en tant que structure mécanique, répond à ces excitations, ce qui génère des contraintes pouvant aboutir à son endommagement, voire à sa rupture (destruction). De telles conséquences sont bien entendu dommageables pour la pale en question, mais aussi potentiellement pour la turbomachine toute entière.
[0005] La surveillance du comportement vibratoire des pales lors de la phase de conception de la turbomachine ou pendant son fonctionnement opérationnel s'avère donc cruciale, et présente de nombreux intérêts, notamment en termes de prévisibilité d'opérations de réparation et/ou de remplacement, de sécurité (pour permettre l'arrêt d'équipements défectueux avant qu'un danger ne se présente), d'optimisation des opérations de maintenance (pour permettre notamment une maintenance prédictive), et de fiabilité. [0006] Pour réaliser une telle surveillance, il a pendant longtemps été fait usage de jauges de contrainte aptes à mesurer les contraintes appliquées sur une pale. Pour ce faire, un capteur de jauge de contrainte est installé sur une pale à surveiller, ce capteur étant par ailleurs relié à une chaîne d'acquisition par des moyens de télémétrie. Une telle mise en oeuvre se révèle néanmoins problématique, pour plusieurs raisons :
- son caractère intrusif. En effet, étant fixé à la pale, le capteur de jauge de contrainte affecte les caractéristiques modales de celle-ci, ce qui peut induire une erreur sur l'analyse du comportement vibratoire de la pale,
- le risque d'une diminution de la performance du rotor, le fonctionnement de ce dernier pouvant être affecté par la présence d'un ou plusieurs capteurs fixés aux pales,
- la complexité, le coût, le volume occupé et le temps d'installation d'un système de télémétrie. On comprend en outre que les problèmes liés à toutes les raisons susmentionnées s'amplifient avec le nombre de capteurs utilisés, étant entendu qu'il conviendrait de fixer sur chaque pale du rotor un tel capteur.
[0007] Aussi, pour pallier à ces problèmes, il a été proposé une technique non intrusive, dite « BTT » (acronyme de l'expression anglo-saxonne : « Blade Tip Timing »), correspondant à une technique de surveillance au moyen d'une synchronisation d'extrémité de pale. Cette technique BTT consiste, pour un régime de vitesse, à mesurer les instants réels de passage d'une pale devant un capteur de proximité fixe (typiquement agencé sur le stator) et à comparer ces instants avec des instants de référence obtenus pour une pale du même type ne subissant pas de vibration (par exemple une pale saine, c'est-à-dire une pale ne présentant pas de défaut mécanique). Ces instants de référence peuvent par exemple être obtenus théoriquement par simulation numérique ou bien encore suite à des essais menés préalablement (par exemple sur banc d'essai).
[0008] A partir de cette comparaison entre instants réels et de référence, il est possible d'en déduire, pour chaque instant réel mesuré, une quantité, dite « déflection », fournissant une information sur le comportement vibratoire de la pale dans son fonctionnement dynamique (avec de probables vibrations). Pour plus de détails sur la manière de calculer ladite quantité de déflection à partir d'un couple d'instants (instant réel et instant de référence) associé au passage d'une pale devant un capteur de proximité, on peut consulter le document WO 2018/002818.
[0009] Bien que non intrusive, la technique BTT n'en reste pas moins déficiente selon certains aspects. En effet, étant donné son principe de mise en oeuvre, elle ne permet d'obtenir qu'un seul échantillon de la déformation vibratoire (i.e. qu'une seule évaluation de déflection) par tour de la pale et par capteur. Dès lors, et en pratique, le signal temporel de déflection généré dans le temps, du fait des rotations successives de la pale, est très fortement sous- échantillonné (la fréquence moyenne d'échantillonnage du signal de déflexion est égale à la fréquence de rotation du rotor multiplié par le nombre de capteurs utilisés). Cela nuit à la précision de l'évaluation du comportement vibratoire de la pale, et donc in fine à la surveillance du fonctionnement de la turbomachine.
[0010] Afin de fournir davantage d'échantillons par tour de pale, il pourrait être envisagé, au moins théoriquement, d'utiliser un grand nombre de capteurs. Cette solution n'en reste pas moins désavantageuse, d'une part en termes de coûts, mais aussi surtout en termes de complexité d'installation (difficulté importante à agencer un grand nombre de capteurs sur une circonférence du bâti de la turbomachine en raison de l'encombrement de celle-ci ainsi que de contraintes fonctionnelles propres au bâti).
Exposé de l'invention
[0011] La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette de surveiller le comportement vibratoire de pales d'une turbomachine de manière plus efficace que les solutions de l'art antérieur.
[0012] Par « plus efficace », il est fait référence ici à une solution permettant d'évaluer de manière plus précise le comportement vibratoire des pales, et dont la complexité de mise en oeuvre est contenue tout en étant peu dispendieuse.
[0013] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de surveillance d'une turbomachine, ledit procédé comportant, pour au moins une pale d'un rotor équipant la turbomachine, des étapes de :
- obtention d'une pluralité d'échantillons d'au moins un signal temporel analogique acquis au moyen d'au moins un capteur de proximité fixe et représentatif d'un passage de ladite au moins une pale devant ledit au moins un capteur de proximité, ledit au moins un capteur de proximité étant caractérisé par un temps de réponse adapté à ce que le signal temporel est représentatif de la progressivité d'apparition et de disparition de ladite au moins une pale lors de son passage devant ledit capteur,
- calcul d'une déflection de ladite au moins une pale pour chacun desdits échantillons,
- détermination, sous la forme d'une combinaison linéaire de signaux sinusoïdaux, d'un signal, dit « signal d'approximation », minimisant une fonction coût évaluant un écart entre lesdites déflections calculées et ledit signal d'approximation,
- surveillance du comportement vibratoire de ladite au moins une pale à partir de fréquences et/ou d'amplitudes et/ou de phases des signaux sinusoïdaux formant ledit signal d'approximation. [0014] Conformément à l'invention, le temps de réponse dudit au moins un capteur de proximité (encore connu sous l'appellation « temps de montée ») est suffisamment faible, par exemple de l'ordre du millième de seconde au maximum, pour que ledit au moins un signal temporel acquis traduise la montée/descente progressive de la grandeur physique mesurée par ledit au moins un capteur de proximité.
[0015] Ainsi, contrairement aux capteurs traditionnellement utilisés pour mettre en oeuvre la méthode BTT, le temps de réponse dudit au moins un capteur de proximité est ici suffisamment faible pour éviter que ledit au moins un signal temporel acquis prenne l'aspect d'un signal carré (créneau). Un tel signal carré (correspondant in fine à un signal « tout ou rien ») ne permet en effet pas de représenter la progressivité du passage de ladite au moins une pale devant ledit au moins un capteur de proximité. En conséquence, un tel signal carré ne permet pas d'obtenir de renseignements sur un éventuel décalage entre la dynamique de ladite au moins une pale et celle d'une pale de référence du même type.
[0016] Le procédé de surveillance selon l'invention se distingue dès lors avantageusement de l'état de la technique, et plus particulièrement de la méthode BTT, en ce qu'il propose de combiner au moins un capteur de proximité caractérisé par un temps de réponse faible avec l'obtention d'une pluralité d'échantillons dudit au moins un signal temporel acquis. Cette combinaison permet en effet d'avoir des échantillons distincts les uns des autres puisque ledit au moins un signal acquis présente un profil en forme de cloche et non en forme de créneau.
[0017] Autrement dit, le fait d'être en mesure de retranscrire la progressivité du passage de ladite au moins une pale devant ledit au moins un capteur de proximité permet avantageusement d'obtenir des échantillons dont les valeurs, distinctes entre elles, permettent de caractériser finement le comportement vibratoire de ladite au moins une pale, en calculant avec précision lesdites valeurs de déflection. Il en résulte alors une grande précision dans l'évaluation de paramètres (fréquence, amplitude, phase) du signal temporel acquis.
[0018] Si au contraire le signal acquis était un signal carré, comme c'est le cas dans la méthode BTT, alors il faudrait se contenter d'un seul et unique échantillon puisque toutes les valeurs prises sur la partie haute du créneau seraient identiques entre elles.
[0019] En outre, si aucune limitation n'est attachée au nombre de capteurs de proximité pouvant être utilisé dans le cadre de la présente invention, il faut toutefois indiquer que la mise en oeuvre de celle-ci permet avantageusement d'utiliser un nombre de capteurs de proximité largement inférieur à celui conventionnellement utilisé dans la méthode BTT, tout en permettant d'atteindre une grande précision dans l'estimation des quantités caractéristiques du comportement vibratoire des pales.
[0020] A titre d'exemple, le nombre de capteurs de proximité est inférieur ou égal à trois. [0021] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé de surveillance peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0022] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, ledit procédé comporte en outre une étape de calcul, à partir d'échantillons dudit au moins signal temporel, d'une quantité caractérisant la durée du passage de ladite au moins une pale devant ledit au moins un capteur de proximité, l'étape de surveillance étant également exécutée en utilisant ladite quantité.
[0023] Ladite quantité relative à la durée de passage forme un indicateur du comportement vibratoire de ladite au moins une pale. En effet, en cas de vibration dans ledit au moins un signal temporel acquis, elle fournit une information sur le sens du déplacement vibratoire au moment où ladite au moins une pale passe devant ledit au moins un capteur. Dès lors, si la durée de passage est petite par rapport à celle obtenue théoriquement pour un signal de référence, cela signifie que le mouvement vibratoire de ladite au moins une pale se fait dans le même sens que la rotation du rotor (et inversement, dans le sens contraire, si la durée de passage est grande par rapport à celle du signal de référence).
[0024] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, ledit procédé comportant en outre une étape de calcul d'une quantité caractérisant une avance ou un retard dudit au moins un signal temporel par rapport à un signal de référence représentatif d'un passage devant ledit au moins un capteur de proximité d'une pale ne subissant pas de vibration et du même type que ladite au moins une pale à partir de laquelle ledit au moins un signal temporel a été acquis, le calcul de ladite quantité étant mis en œuvre à partir d'échantillons dudit au moins un signal temporel ainsi que dudit signal de référence, et l'étape de surveillance étant également exécutée en utilisant ladite quantité.
[0025] Ladite quantité relative à l'avance ou au retard dudit au moins un signal temporel forme également un indicateur du comportement vibratoire de ladite au moins une pale. En effet, si cet indicateur est positif, cela signifie que ladite au moins une pale est arrivée plus tôt (i.e. en avance) dans ledit au moins un signal temporel acquis que dans un signal de référence.
[0026] En définitive, lesdites deux quantités (durée de passage, avance ou retard) permettent d'obtenir des informations sur la vitesse globale de ladite au moins une pale (vitesse de rotation et vitesse de vibration) ainsi que sur la position de ladite au moins une pale dans le cycle vibratoire.
[0027] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l'écart entre lesdites déflections calculées et ledit signal d'approximation est évalué au moyen d'une norme Ip, p étant un réel strictement positif. [0028] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l'indice p de la norme Ip est strictement compris entre 0 et 2.
[0029] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, la minimisation de la fonction coût comporte l'exécution d'un algorithme de moindres carrés itérativement repondérés.
[0030] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, ledit au moins un capteur est un capteur optique.
[0031] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, une pluralité de signaux temporels analogiques sont acquis en raison d'une pluralité de passages de ladite au moins une pale devant chaque capteur de proximité.
[0032] D'une manière générale, les inventeurs ont constaté que le fait de considérer une pluralité de tours du rotor (et donc une pluralité de passages de ladite au moins une pale devant un même capteur de proximité) était avantageux en ce que cela permet d'estimer avec une grande précision les amplitudes des fréquences retenues pour le signal d'approximation, et donc in fine les fréquences de vibration de ladite au moins une pale.
[0033] Selon un autre aspect, l'invention concerne un programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d'un procédé de surveillance selon l'invention lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par un ordinateur.
[0034] Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
[0035] Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un support d'informations ou d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur selon l'invention.
[0036] Le support d'informations ou d'enregistrement peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur.
[0037] D'autre part, le support d'informations ou d'enregistrement peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. [0038] Alternativement, le support d'informations ou d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.
[0039] Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de surveillance d'une turbomachine, ledit dispositif comportant :
- un module d'obtention configuré pour obtenir une pluralité d'échantillons d'au moins un signal temporel analogique acquis au moyen d'au moins un capteur de proximité fixe et représentatif d'un passage d'au moins une pale d'un rotor équipant la turbomachine devant ledit au moins un capteur de proximité, ledit au moins un capteur de proximité étant caractérisé par un temps de réponse adapté à ce que le signal temporel est représentatif de la progressivité d'apparition et de disparition de ladite au moins une pale lors de son passage,
- un module de calcul configuré pour calculer une déflection de ladite au moins une pale pour chacun desdits échantillons,
- un module de détermination configuré pour déterminer, sous la forme d'une combinaison linéaire de signaux sinusoïdaux, un signal, dit « signal d'approximation », minimisant une fonction coût évaluant un écart entre lesdites déflections calculées et ledit signal d'approximation,
- un module de surveillance configuré pour surveiller le comportement vibratoire de ladite au moins une pale à partir de fréquences et/ou d'amplitudes et/ou de phases des signaux sinusoïdaux formant ledit signal d'approximation.
[0040] Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un système de surveillance d'une turbomachine, ledit système comportant des moyens d'acquisition comportant au moins un capteur de proximité fixe et configurés pour :
- acquérir au moins un signal temporel analogique représentatif d'un passage d'au moins une pale d'un rotor équipant la turbomachine devant ledit au moins un capteur de proximité, ledit au moins capteur de proximité étant caractérisé par un temps de réponse adapté à ce que le signal temporel est représentatif de la progressivité d'apparition et de disparition de ladite au moins une pale lors de son passage devant ledit capteur,
- échantillonner ledit au moins un signal temporel en une pluralité d'échantillons, ledit système comportant en outre un dispositif de surveillance selon l'invention.
[0041] Selon un autre aspect, l'invention concerne un aéronef comportant une turbomachine équipée d'un rotor muni de pales ainsi qu'un système de surveillance selon l'invention.
Brève description des dessins [0042] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
[Fig. 1] la figure 1 représente schématiquement, dans son environnement, un mode de réalisation d'un système de surveillance selon l'invention, ledit système étant configuré pour surveiller le fonctionnement d'une turbomachine équipée d'un rotor ;
[Fig. 2] la figure 2 est un graphique représentant un exemple de signal temporel analogique acquis grâce à un capteur de proximité et suite au passage d'une pale du rotor devant ledit capteur de proximité ;
[Fig. 3] la figure 3 représente schématiquement un exemple d'architecture matérielle d'un dispositif de surveillance appartenant au système de surveillance de la figure 1 ;
[Fig. 4] la figure 4 représente, sous forme d'ordinogramme, les principales étapes d'un procédé de surveillance selon l'invention, telles quelles sont mises en oeuvre par le système de surveillance de la figure 1 ;
[Fig. 5] la figure 5 est un graphique représentant un exemple de décalage entre, d'une part, un signal temporel analogique acquis grâce à un capteur de proximité et suite au passage d'une pale du rotor devant, et d'autre part un signal de référence ;
[Fig. 6] la figure 6 représente schématiquement un mode particulier de mise en oeuvre du procédé de surveillance de la figure 4.
Description des modes de réalisation
[0043] La présente invention trouve sa place dans le domaine de la surveillance du fonctionnement d'une turbomachine.
[0044] Pour la suite de la description, on considère de manière nullement limitative le cas d'une turbomachine du type turboréacteur équipant un aéronef, comme par exemple un avion civil apte à transporter des passagers. Il convient toutefois de noter que l'invention reste applicable, pour ce qui concerne le domaine de l'aéronautique, quel que soit le type de turbomachine considéré (turbomoteur, un turbofan, etc.), ainsi que pour tout type d'aéronef (avion, hélicoptère, etc.).
[0045] De manière encore plus générale, l'invention peut être appliquée à tout type de turbomachine, indépendamment du domaine industriel pour lequel cette turbomachine est destinée à être exploitée.
[0046] De manière conventionnelle, ladite turbomachine (non représentée sur les figures) est équipée d'un rotor muni d'une pluralité de pales ainsi que d'un stator. [0047] La figure 1 représente schématiquement, dans son environnement, un mode de réalisation d'un système de surveillance 10 selon l'invention.
[0048] Dans le présent mode de réalisation, ledit système de surveillance 10 est implémenté dans l'aéronef, par exemple intégré dans le système de régulation à pleine autorité couramment dénommé FADEC (acronyme de l'expression anglo-saxonne « Full Automatic Digital Engine Control) régulant le fonctionnement de la turbomachine. Aucune limitation n'est toutefois attachée à la localisation dudit système de surveillance 10 au sein de l'aéronef.
[0049] Ledit système de surveillance 10 est configuré pour déterminer, lorsque la turbomachine est en fonctionnement, une ou plusieurs quantités caractéristiques du comportement vibratoire d'une ou plusieurs pales équipant le rotor de ladite turbomachine. Le fait de déterminer de telles quantités revient notamment à effectuer, lorsque la turbomachine est en fonctionnement, une analyse modale de ladite ou lesdites pales, permettant ainsi de surveiller l'apparition et/ou la dégradation de défauts préexistants.
[0050] A cet effet, le système de surveillance 10 comporte des moyens d'acquisition 11 configurés pour acquérir au moins un signal temporel analogique représentatif d'un passage d'au moins une pale du rotor devant au moins un capteur de proximité (encore connu sous la dénomination « détecteur de présence »).
[0051] Aucune limitation n'est attachée au nombre de capteurs de proximité pouvant être utilisé dans le cadre de la présente invention. Il importe néanmoins de noter que la mise en oeuvre de celle-ci, telle que décrite plus en détail ultérieurement, permet avantageusement d'utiliser un nombre de capteurs de proximité largement inférieur à celui conventionnellement utilisé dans la méthode BTT, tout en permettant d'atteindre une grande précision dans l'estimation des quantités caractéristiques du comportement vibratoire des pales.
[0052] A titre d'exemple, le nombre de capteurs de proximité est inférieur ou égal à trois. Selon un exemple encore plus particulier, deux capteurs de proximité appartiennent aux moyens d'acquisition 11 et sont répartis de manière circonférentielle de sorte à être espacés de 95° dans le sens trigonométrique.
[0053] Pour la suite de la description, et afin de simplifier celle-ci, on considère désormais de manière nullement limitative que les moyens d'acquisition 11 comportent un unique capteur de proximité CAP.
[0054] En outre, dans le même but de simplification, l'invention est désormais décrite pour une seule pale PAL donnée du rotor de la turbomachine. Il importe néanmoins de noter que l'ensemble des considérations techniques décrites ci-après peuvent s'appliquer indistinctement à chacune des pales du rotor. [0055] Il ressort de ces choix de rédaction que l'expression « au moins un signal temporel analogique acquis » fait référence à le ou les signaux acquis suite à un ou plusieurs tours du rotors (et donc à un ou plusieurs passages de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP).
[0056] Ledit capteur de proximité CAP est monté fixe sur la turbomachine. Par exemple, ledit capteur de proximité CAP est agencé fixement sur le stator, de sorte que la partie de pale qui passe devant le capteur CAP, à chaque tour du rotor, correspond à l'extrémité distale de la pale PAL (i.e. la partie opposée au pied de la pale PAL) vue suivant une ligne de visée orthogonale à l'axe de rotation du rotor.
[0057] Rien n'exclut toutefois d'envisager, suivant d'autres exemples non détaillés ici, d'autres agencements du capteur de proximité CAP, dès lors que ce dernier est en mesure de détecter la présence de la pale PAL à chaque tour effectué par le rotor. D'une manière générale, l'homme du métier sait comment agencer ledit capteur de proximité CAP pour remplir cet objectif.
[0058] Le capteur de proximité CAP forme un élément sensible configuré pour fournir un signal électrique en fonction des variations d'une quantité physique à laquelle ledit capteur CAP est associé. Ledit au moins un signal temporel analogique est alors obtenu de manière connue en soi à partir dudit au moins un signal électrique.
[0059] Dans le mode de réalisation de la figure 1, le capteur de proximité CAP utilisé pour détecter le passage de la pale PAL est un capteur optique (ou, de manière équivalente, une sonde optique). En d'autres termes, la quantité physique associée à un tel capteur optique correspond à l'intensité lumineuse réfléchie par la pale PAL vers ledit capteur optique, la lumière dirigée vers la pale PAL provenant d'un faisceau lumineux suivant des dispositions connues en soi.
[0060] Le choix d'un capteur optique ne constitue cependant qu'une variante d'implémentation de l'invention. Aussi, d'autres variantes sont envisageables, en considérant par exemple un capteur inductif, un capteur capacitif, un capteur à ultrasons, un capteur magnétique, etc.
[0061] Conformément à l'invention, le capteur de proximité CAP est caractérisé par un temps de réponse adapté à ce que le signal temporel acquis est représentatif de la progressivité d'apparition et de disparition de la pale PAL lors de son passage devant le capteur de proximité CAP (i.e. dans le champ dudit capteur CAP pour ce qui du présent mode de réalisation). Autrement dit, le temps de réponse du capteur de proximité CAP (encore connu sous l'appellation « temps de montée ») est suffisamment faible pour que le signal temporel acquis (qui correspond in fine à l'image de la position relative du bout de la pale PAL par rapport à la position (ou champ) du capteur CAP) traduise la montée/descente progressive de la grandeur physique mesurée par le capteur de proximité CAP. [0062] A titre d'exemple nullement limitatif, le temps de réponse du capteur de proximité CAP est inférieur à 35 nanosecondes. Bien entendu, rien n'exclut d'envisager un temps de réponse supérieur à 35 nanosecondes, le choix d'une telle valeur dépendant essentiellement de la vitesse de rotation de la pale PAL
[0063] La figure 2 est un graphique représentant un exemple de signal temporel analogique acquis grâce au capteur de proximité CAP.
[0064] Plus particulièrement, le signal de la figure 2 correspond au signal acquis suite à un passage unique de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP. Les axes des abscisses et des ordonnées du graphique de la figure 2 représentent respectivement le temps et l'intensité lumineuse réfléchie par la pale vers le capteur de proximité CAP (dans le cas présent, l'intensité lumineuse est normalisée de sorte à être comprise entre 0 et 1).
[0065] Tel qu'illustré sur la figure 2, le signal temporel acquis prend l'aspect d'une cloche, avec une phase ascendante/descendante (pente oblique et non verticale) correspondant à l'entrée/la sortie progressive de la pale PAL du champ du capteur de proximité CAP.
[0066] Il est dès lors utile de remarquer que, contrairement aux capteurs traditionnellement utilisés pour mettre en oeuvre une méthode BTT, le temps de réponse du capteur de proximité CAP est ici suffisamment faible pour éviter que le signal temporel acquis prenne l'aspect d'un signal carré (créneau). Un tel signal carré (correspondant in fine à un signal « tout ou rien ») ne permet en effet pas de représenter la progressivité du passage de la pale PAL dans le champ du capteur de proximité CAP. En conséquence, un tel signal carré ne permet pas d'obtenir de renseignements sur un éventuel décalage entre la dynamique de la pale PAL et celle d'une pale de référence du même type. L'invention, quant à elle, du fait même du profil du signal acquis au moyen du capteur de proximité CAP (voir figure 2), permet de caractériser un tel décalage, comme cela est décrit plus en détail ultérieurement.
[0067] Il convient de noter que l'homme du métier sait choisir un capteur de proximité CAP caractérisé par un temps de réponse suffisamment faible au sens de l'invention, par exemple dans les catalogues des produits offerts par les fabricants spécialisés.
[0068] Les moyens d'acquisition 11 ne se limitent pas au capteur de proximité CAP. En effet, et de manière conventionnelle, les moyens d'acquisition 11 comportent une chaîne d'acquisition à laquelle est intégré le capteur de proximité CAP. Ladite chaîne d'acquisition comporte aussi une carte d'acquisition configurée pour conditionner ledit au moins signal électrique fourni par le capteur de proximité CAP, de sorte à délivrer finalement ledit au moins un signal temporel analogique correspondant à la variation d'intensité lumineuse réfléchie par la pale PAL lors de son passage dans le champ dudit capteur de proximité CAP. Le conditionnement mis en oeuvre par la carte d'acquisition comporte par exemple une amplification et/ou un filtrage. [0069] Lesdits moyens d'acquisition 11 comportent également, en sortie de la chaîne d'acquisition, un convertisseur analogique/numérique configuré pour numériser ledit au moins un signal temporel analogique. Cette numérisation dudit au moins un signal temporel analogique permet d'obtenir une pluralité d'échantillons de ce dernier.
[0070] Eu égard à la nature dudit au moins un signal temporel, chaque échantillon se présente comme un couple dont une première composante correspond à un instant d'acquisition, et dont la deuxième composante correspond à l'intensité lumineuse réfléchie par la pale PAL vers le capteur de proximité CAP en ledit instant d'acquisition.
[0071] Il est à noter que l'invention se distingue avantageusement de l'état de la technique, et plus particulièrement de la méthode BTT, en ce qu'elle propose donc de combiner un capteur de proximité caractérisé par un temps de réponse faible avec l'obtention d'une pluralité d'échantillons dudit au moins un signal temporel acquis. Cette combinaison permet en effet d'avoir des échantillons distincts les uns des autres puisque ledit au moins un signal acquis présente un profil en forme de cloche et non en forme de créneau. Autrement dit, le fait d'être en mesure de retranscrire la progressivité du passage de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP permet avantageusement d'obtenir des échantillons dont les valeurs, distinctes entre elles, vont permettre de caractériser le comportement vibratoire de la pale PAL comme décrit ci-après. Si au contraire le signal acquis était un signal carré, comme c'est le cas dans la méthode BTT, alors il faudrait se contenter d'un seul et unique échantillon puisque toutes les valeurs prises sur la partie haute du créneau seraient identiques entre elles.
[0072] A titre d'exemple numérique purement illustratif, on peut envisager que :
- le rayon R en bout de pale du rotor est de 45 mm,
- la vitesse W de rotation du rotor est de 10000 tours/min,
- le champ du capteur de proximité CAP correspond à un disque (« spot » en anglais) dont le rayon est égal à 1,5 mm.
On a alors que le temps de réponse T du capteur de proximité CAP est égal à (60 x r)/(n x R x W), de sorte que si on souhaite obtenir N=10 échantillons durant ledit temps de réponse T, alors la fréquence d'échantillonnage doit être fixée égale à N/T, soit donc ici environ 157 kHz.
[0073] Outre les moyens d'acquisition 11, le système de surveillance 10 comporte également un dispositif de surveillance 12 configuré pour réaliser des traitements permettant, à partir des échantillons acquis dans ledit au moins un signal temporel, de surveiller le comportement vibratoire de la pale PAL, en mettant en oeuvre des étapes d'un procédé de surveillance selon l'invention.
[0074] Dans le présent mode de réalisation, le dispositif de surveillance 12 est intégré à l'aéronef. On note cependant qu'il ne s'agit là que d'une variante d'implémentation de l'invention, et rien n'exclut d'envisager le cas où le dispositif de surveillance 12 est implémenté au sol, par exemple dans un local dont la gestion est assurée par du personnel appartenant à l'entreprise responsable de la conception/du contrôle/de la surveillance de la turbomachine.
[0075] La figure 3 représente schématiquement un exemple d'architecture matérielle du dispositif de surveillance 12 appartenant au système de surveillance 10 de la figure 1.
[0076] Tel qu'illustré par la figure 3, le dispositif 12 de surveillance selon l'invention dispose de l'architecture matérielle d'un ordinateur. Ainsi, ledit dispositif de surveillance 12 comporte, notamment, un processeur 1, une mémoire vive 2, une mémoire morte 3 et une mémoire non volatile 4. Il dispose en outre de moyens de communication 5.
[0077] La mémoire morte 3 du dispositif de surveillance 12 constitue un support d'enregistrement conforme à l'invention, lisible par le processeur 1 et sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur PROG conforme à l'invention, comportant des instructions pour l'exécution d'étapes du procédé de surveillance selon l'invention. Le programme PROG définit des modules fonctionnels du dispositif de surveillance 12, qui s'appuient ou commandent les éléments matériels 1 à 5 dudit dispositif de surveillance 12 cités précédemment, et qui comprennent notamment :
- un module d'obtention MOD_OBT configuré pour obtenir la pluralité d'échantillons dudit moins un signal temporel analogique acquis par les moyens d'acquisition 11,
- un module de calcul MOD_CALC configuré pour calculer une déflection de la pale PAL pour chacun des échantillons acquis,
- un module de détermination MOD_DET configuré pour déterminer, sous la forme d'une combinaison linéaire de signaux sinusoïdaux, un signal, dit « signal d'approximation », minimisant une fonction coût évaluant un écart entre lesdites déflections calculées et ledit signal d'approximation,
- un module de surveillance MOD_SUR configuré pour surveiller le comportement vibratoire de la pale PAL à partir de (i.e. en utilisant des) fréquences et/ou amplitudes et/ou phases des signaux sinusoïdaux formant ledit signal d'approximation.
[0078] Les moyens de communication 5 permettent notamment au dispositif de surveillance 12 de recevoir des données en provenance d'autres entités, en particulier des échantillons dudit au moins un signal temporel, après que ces échantillons aient été acquis par lesdits moyens d'acquisition 11, eux-mêmes pourvus dans ce cas de moyens de communication aptes à l'émission. Ces moyens de communication 5 s'appuient, de manière connue en soi, sur une interface de communication apte à l'échange de données entre le dispositif de surveillance 12 et une autre entité.
[0079] Aucune limitation n'est attachée à la nature de cette interface de communication (filaire, non filaire, bus informatique, unité de routage de messages dite « ACARS » (acronyme de l'expression anglosaxonne « Airline Communications, Addressing and Reporting System »), etc.), de sorte à permettre l'échange de données selon tout protocole connu de l'homme de l'art (Ethernet, Wifi, Bluetooth, 3G, 4G, 5G, TCP-IP, etc.).
[0080] Dans le présent mode de réalisation, le terme « obtention » du module MOD_OBT fait référence à la réception, en provenance directe des moyens d'acquisition 11, des échantillons acquis pour ledit au moins un signal temporel. En conséquence, dans le présent mode de réalisation, le module d'obtention MODJOBT est intégré aux moyens de communication 5.
[0081] Rien n'exclut non plus que le dispositif de surveillance 12 obtienne, via son module d'obtention MOD_OBT, les échantillons après que ces derniers aient été stockés dans des moyens de mémorisation, comme par exemple une base de données dédiée, placée entre les moyens d'acquisition 11 et ledit dispositif de surveillance 12.
[0082] Par ailleurs, la présente invention couvre encore d'autres modes de réalisation dans lesquels les moyens d'acquisition 11 sont intégrés au dispositif de surveillance 12. Dans de tels autres modes de réalisation, on comprend que le terme « obtention » fait alors référence à l'acquisition en tant que telle des échantillons dudit au moins un signal temporel.
[0083] D'une manière générale, aucune limitation n'est attachée à la manière dont le dispositif de surveillance 12 obtient les échantillons acquis par les moyens d'acquisition 11.
[0084] La figure 4 représente, sous forme d'ordinogramme, les principales étapes du procédé de surveillance selon l'invention, telles quelles sont mises en oeuvre par le système de surveillance 10 de la figure 1.
[0085] Dans le but de simplifier la description du procédé de surveillance, et sauf mention contraire, on considère désormais de manière non limitative le cas d'un unique tour du rotor, et donc, par conséquent, un unique passage de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP. Il convient toutefois de noter que la description du procédé de surveillance s'adapte bien entendu au cas d'une pluralité de tours du rotor.
[0086] Pour la suite de la description, on considère en outre qu'un signal de référence SIG_REF a été préalablement obtenu et est mémorisé par le dispositif de surveillance 12, par exemple dans la mémoire non volatile 4. Ce signal de référence SIG_REF est représentatif d'un passage de la pale PAL devant le capteur CAP lorsque ladite pale PAL ne subit pas de vibration. Plus particulièrement, dans le présent mode de mise en oeuvre, le signal de référence SIG_REF est associé à une pale saine (i.e. dépourvu de défauts de conception, et n'ayant subi aucune fatigue mécanique) du même type que ladite pale PAL, et est généré par simulation numérique. Rien n'exclut cependant d'envisager d'autres modes d'obtention dudit signal de référence SIG_REF, par suite à une campagne de tests sur banc d'essai. [0087] Tel qu'illustré par la figure 4, le procédé de surveillance comporte dans un premier temps une étape E10 d'acquisition d'une pluralité d'échantillons Ej (j est un indice entier). Ladite étape E10 est mise en oeuvre par les moyens d'acquisition 11.
[0088] Dans la mesure où le présent mode de mise en oeuvre est décrit en considérant un unique tour du rotor, on comprend que les échantillons Ej obtenus du fait de l'exécution de l'étape E10 appartiennent tous à un unique signal temporel analogique SIG. Bien entendu, si plusieurs tours de rotor sont pris en considération, alors des échantillons sont acquis pour une pluralité de signaux temporels analogiques (i.e. autant de signaux temporels que de tours de rotor).
[0089] Le procédé de surveillance comporte également une étape E20 de transmission (émission) des échantillons Ej acquis des moyens d'acquisition 11 vers le dispositif de surveillance 12. Ladite étape E20 est mise en oeuvre par des moyens de communication idoines équipant les moyens d'acquisition 11.
[0090] Le procédé de surveillance comporte également une étape E30 d'obtention (réception), par le dispositif de surveillance 12, de ladite pluralité d'échantillons Ej. Ladite étape E30 est mise en oeuvre par le module d'obtention MOD_OBT équipant le dispositif de surveillance 12.
[0091] Le procédé de surveillance comporte également une étape E60 de calcul, par le dispositif de surveillance 12, d'une déflection de la pale PAL pour chacun des échantillons Ej. Ladite étape E60 est mise en oeuvre par le module MOD_CALC équipant le dispositif de surveillance 12.
[0092] Il est à noter que la transmission des échantillons Ej acquis, des moyens d'acquisition 11 vers le dispositif de surveillance 12, peut s'effectuer de différentes manières. Par exemple, dès qu'un échantillon est acquis, il est transmis vers le dispositif de surveillance 12 (i.e. les échantillons sont transmis un à un), et une déflection de la pale PAL est calculée pour cet échantillon transmis. Dans ce cas, G « obtention de ladite pluralité d'échantillons » résulte de l'itération, pour chacun des échantillons, de la réception dudit échantillon et du calcul d'une déflection pour ledit échantillon.
[0093] En variante, une pluralité d'échantillons (possiblement la totalité des échantillons acquis) peut être transmise en une seule fois vers le dispositif de surveillance 12.
[0094] La déflection de la pale PAL, pour un échantillon Ej, est calculée conformément aux principes décrits dans le document WO 2018/002818 déjà mentionné auparavant.
[0095] En pratique, si on note tj l'instant d'acquisition associé à un échantillon Ej du signal SIG, la déflection dj calculée pour ledit échantillon Ej s'écrit : dj = R x W x (tj - tjr ) = R c W x At expression dans laquelle tjr représente l'instant du signal de référence SIG_REF en correspondance avec ledit instant tj du signal SIG, i.e. tjr est l'instant du signal de référence SIG_REF en lequel l'intensité lumineuse est égale à l'instant lumineuse associée à l'échantillon Ej. En d'autres termes, la quantité At permet d'évaluer, à intensité lumineuse constante, le décalage entre les signaux SIG et SIG_REF.
[0096] La figure 5 représente schématiquement un exemple de décalage entre les signaux SIG et SIG_REF.
[0097] Des points sont représentés sur les parties montantes des courbes associées auxdits signaux SIG et SIG_REF. Ces points, pour ce qui concerne le signal SIG, correspondent aux échantillons acquis sur ladite partie montante. Les autres points, pour ce qui concerne le signal de référence SIG_REF, font référence aux points en correspondance avec les échantillons du signal SIG.
[0098] Il est à noter qu'aucun point n'est illustré sur les parties descendantes des courbes de la figure 5. Il ne s'agit cependant là que d'une représentation simplifiée, étant entendu que des échantillons peuvent également être acquis sur la partie descendante du signal SIG.
[0099] Une fois les déflection dj calculées pour les échantillons Ej, le procédé de surveillance comporte une étape E70 de détermination, sous la forme d'une combinaison linéaire de signaux sinusoïdaux, d'un signal, dit « signal d'approximation » SIG_APPROX, minimisant une fonction coût évaluant un écart entre lesdites déflections dj calculées et ledit signal d'approximation SIG_APPROX. Ladite étape E70 est mise en oeuvre par le module de détermination MOD_DET équipant le dispositif de surveillance 12.
[0100] En pratique, le fait de rechercher une approximation des déflections dj par des signaux sinusoïdaux revient à considérer la formulation suivante : dj (t) = SIG_APPROX(t) + e(t) formulation dans laquelle :
- 1 est la variable temporelle prenant ses valeurs dans un intervalle représentatif de la durée du passage de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP, par exemple un intervalle borné par le minimum et le maximum des instants d'acquisition associés aux échantillons Ej du signal SIG,
- e(t) correspond à une erreur d'approximation.
[0101] La détermination du signal d'approximation SIG_APPROX s'effectue classiquement au moyen d'un algorithme d'interpolation et d'extrapolation par transformation de Fourier Discrète, par exemple avec une haute résolution temporelle.
[0102] En conséquence, le signal SIG APPROX s'écrit sous la forme suivante :
SIG t ecr(2]p x fj x t) expression dans laquelle : - j représente ici le nombre complexe tel que j2 = -1,
- F correspond à un ensemble donné de fréquences candidates pour l'approximation. Autrement dit, F est de cardinal fini, et peut être choisi en fonction de la connaissance qu'on a de la dynamique des pales telles que la pale PAL (on comprend que plus le cardinal de F est grand, plus la détermination de SIG_APPROX consomme des ressources de calcul),
- f, correspond à une fréquence de l'ensemble F,
- Ci correspond à l'amplitude du signal sinusoïdal ayant pour fréquence f.
[0103] En définitive, la minimisation de la fonction coût permettant de déterminer ledit signal d'approximation SIG_APPROX s'exprime de la manière suivante :
[0104] La norme 11.| | correspond par exemple à une norme Ip, p étant un réel strictement positif. Dans ce cas, la minimisation de la fonction coût s'écrit :
[0105] L'exposant p est par exemple compris entre 0 et 2. Les inventeurs ont en effet constaté que choisir un tel exposant p permet d'annuler une partie non négligeable des coefficients q, ce qui contribue à alléger la charge de calcul. A titre d'exemple plus particulier, le coefficient p est égal à 1.
[0106] Il est à noter que, d'une manière générale, aucune limitation n'est attachée au choix de l'exposant p, qui peut donc être supérieur à 2. Il faut néanmoins noter que le fait de considérer p compris entre 0 et 2 contribue à assurer une distribution statistique de l'erreur (i.e. bruit) plus fine que celle d'une loi de probabilité Gaussienne (cas où p est égal à 2). Or, dans la mesure où le bruit admet généralement une distribution non gaussienne et parcimonieuse, une valeur de p supérieure à 2 constitue un risque d'approximation moins performante des déflections.
[0107] De manière algorithmique, la minimisation de la fonction coût peut s'effectuer conformément à toute technique d'optimisation adaptée et connue de l'homme du métier. Par exemple, la minimisation de la fonction coût comporte l'exécution d'un algorithme de moindres carrés itérativement repondérés, encore dit algorithme IRLS (acronyme de l'expression anglo- saxonne « Itérative Reweighted Least-Squares »).
[0108] En définitive, ledit signal d'approximation SIG_APPROX, en ce qu'il permet d'approximer les déflections dj calculées lors du tour du rotor (et donc de la pale PAL), caractérise le comportement vibratoire de ladite pale PAL. Il est donc possible d'accéder aux fréquences et/ou d'amplitudes et/ou de phases des signaux sinusoïdaux formant ledit signal d'approximation SIG_APPROX.
[0109] A cet effet, le procédé de surveillance comporte une étape E80 de surveillance de la pale PAL à partir de fréquences et/ou d'amplitudes et/ou de phases des signaux sinusoïdaux formant ledit signal d'approximation SIG_APPROX. Ladite étape E80 est mise en oeuvre par le module MOD_SUR équipant le dispositif de surveillance 12.
[0110] Dans le présent mode de mise en oeuvre, ladite étape E80 de surveillance comporte une extraction de paramètres (fréquences, amplitudes, phases) considérés comme d'intérêt dans le signal d'approximation SIG_APPROX. Le fait de recueillir de tels paramètres permet de caractériser le comportement vibratoire de la pale PAL au cours du tour du rotor, ce qui participe donc à la surveillance de ladite pale PAL.
[0111] L'extraction des paramètres peut également être complétée par une analyse de ces derniers, afin de déterminer si le comportement vibratoire de la pale PAL est défaillant ou non.
[0112] Cette analyse des paramètres comporte par exemple une comparaison des paramètres quantitatifs (amplitudes et/ou phases) avec des seuils donnés.
[0113] Bien entendu, l'étape de surveillance E80 peut également comporter l'émission d'une alerte dans le cas où une ou plusieurs anomalies (exemple dépassement de seuil) sont constatées pour un ou plusieurs paramètres extraits du signal d'approximation SIG_APPROX.
[0114] Par ailleurs, on peut noter que les étapes de calcul E60, de détermination E70 ainsi que de surveillance E80 peuvent être exécutées au cours d'un vol de l'aéronef, mais aussi, selon un autre exemple, de manière différée (par exemple si les échantillons sont mémorisés par le dispositif de surveillance 12 dans sa mémoire non volatile 4).
[0115] Il est ici rappelé que le mode de mise en oeuvre de la figure 4 a été décrit en considérant un unique tour du rotor, et donc un unique passage de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP. Cela étant, et comme déjà mentionné auparavant, le fait de ne considérer qu'un seul tour du rotor ne constitue pas un facteur limitant de l'invention. Aussi, lorsqu'une pluralité de tours du rotor est considérée, une pluralité de signaux temporels analogiques SIG_1, SIG_2,... sont acquis par les moyens d'acquisition 11 (le nombre de signaux acquis est d'ailleurs encore plus élevé si on considère une pluralité de capteurs de proximité, voire aussi une pluralité de pales du rotor). Chaque signal SIGJ (i étant un indice entier) de ladite pluralité de signaux fournit des échantillons qui sont traités par le dispositif de surveillance 12.
[0116] Dès lors, et suivant un mode particulier de mise en oeuvre, le dispositif de surveillance 12 détermine un seul signal d'approximation SIG_APPROX en prenant en compte l'ensemble des déflections calculées à partir des échantillons de tous les signaux SIG_1, SIG_2, etc. Autrement dit, l'ensemble des déflections forme un signal défini par morceaux dans le temps (chaque morceau correspond à un passage de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP), dont une approximation est recherchée via la détermination dudit signal d'approximation SIG_APPROX.
[0117] D'une manière générale, les inventeurs ont constaté que le fait de considérer une pluralité de tours du rotor (et donc une pluralité de passages de la pale PAL devant un même capteur de proximité) était avantageux en ce que cela permet d'estimer avec une grande précision les amplitudes (i.e. les paramètres q) des fréquences retenues pour le signal d'approximation, et donc in fine les fréquences de vibration de ladite au moins une pale.
[0118] Rien n'exclut cependant d'envisager encore d'autres modes de mise en oeuvre, comme par un exemple un mode dans lequel le dispositif de surveillance 12 détermine, pour chaque signal SIGJ, un signal d'approximation SIG_APPROX_i qui approxime les déflections calculées à partir des échantillons dudit signal SIGJ. Dans ce cas, la surveillance du comportement vibratoire de la pale PAL peut être effectuée à chaque tour.
[0119] Le procédé de surveillance a également été décrit jusqu'à présent en considérant qu'il comprend lesdites étapes E10 d'acquisition et E20 d'émission. On note alors que ladite étape E10 peut être vue comme une « étape d'obtention d'une pluralité d'échantillons » au sens de l'invention.
[0120] L'invention couvre également d'autres modes dans lesquels, lorsque les moyens d'acquisition 11 sont distincts du (et donc non intégrés au) dispositif de surveillance 12, lesdites étapes E10 et E20 n'appartiennent pas au procédé de surveillance, et sont réalisées préalablement à la mise en oeuvre dudit procédé de surveillance. Dans ce cas, seul l'étape E30 décrite ci-avant peut être vue comme une « étape d'obtention d'une pluralité d'échantillons » au sens de l'invention, et le procédé de surveillance est alors mis en oeuvre par le seul dispositif de surveillance 12.
[0121] Suivant encore d'autres modes de mise en oeuvre, il est possible d'envisager que l'étape E80 de surveillance soit réalisée par un opérateur au sol plutôt que par le dispositif de surveillance 12.
[0122] La figure 6 représente schématique un mode particulier de mise en oeuvre du procédé de surveillance de la figure 4.
[0123] Dans le mode particulier de la figure 6, le procédé de surveillance comporte en outre une étape E40 de calcul, à partir (i.e. en utilisant) d'échantillons du signal SIG (i.e. les échantillons obtenus par le dispositif de surveillance 12 suite à l'exécution de l'étape E30), d'une quantité Q1 caractérisant la durée du passage de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP (i.e. la durée de traversée du champ dudit capteur de proximité CAP par la pale PAL). Par ailleurs, l'étape E80 de surveillance est également exécutée en utilisant ladite quantité Ql. [0124] Pour calculer la quantité Ql, et tel qu'illustré par la figure 6, ladite étape E40 de calcul comporte :
- une détermination (sous-étape E40_l), pour le signal temporel SIG, d'un instant d'entrée tjni de la pale PAL dans le champ dudit capteur de proximité CAP,
- une détermination (sous-étape E40_2), pour le signal temporel SIG, d'un instant de sortie t_fin de la pale PAL dans le champ dudit capteur de proximité CAP,
- un calcul (sous-étape E40_3) d'une différence entre ledit instant de sortie t_fin et ledit instant d'entrée tjni.
[0125] La détermination de l'instant d'entrée tjni (respectivement de l'instant de sortie t_fin) peut par exemple consister à sélectionner, parmi les échantillons Ej du signal SIG et en parcourant ces échantillons Ej par instants d'acquisitions croissants, le premier échantillon (respectivement le dernier échantillon) dont la valeur d'intensité lumineuse associée est non nulle.
[0126] Selon un exemple plus particulier de mise en oeuvre, la détermination de l'instant d'entrée tjni (respectivement de l'instant de sortie t_fin) consiste à sélectionner, parmi les échantillons Ej du signal SIG et en parcourant ces échantillons Ej par instants d'acquisitions croissants, le premier échantillon (respectivement le dernier échantillon) dont la valeur d'intensité lumineuse associée supérieure à un seuil donné.
[0127] Le fait de considérer un tel seuil est avantageux dans la mesure où le signal SIG mesuré est en règle générale bruité. En conséquence, l'utilisation d'un tel seuil permet d'éviter de considérer un échantillon associé à une valeur d'intensité lumineuse non nulle, alors qu'elle est en réalité nulle.
[0128] Il importe de noter que la mise en oeuvre de l'étape E40 ne se limite pas à déterminer l'instant d'entrée tjni (respectivement l'instant de sortie t_fin) parmi les échantillons Ej acquis. En effet, rien n'exclut de considérer un échantillon du signal SIG ne correspondant pas à un échantillon acquis lors de l'étape E10, et obtenu par exemple par interpolation entre deux échantillons choisis parmi lesdits échantillons Ej.
[0129] Il est également possible d'envisager, en combinaison ou non avec les précédents exemples de mise en oeuvre, de lisser le signal mesuré SIG (par exemple au moyen d'un filtrage adapté), de sorte à éviter que le profil du signal SIG présente plusieurs instants de montée et/ou de sortie pour un seul et même passage de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP. De tels faux instants peuvent résulter d'un bruitage susceptible de compliquer la mise en oeuvre de l'étape E40.
[0130] Ladite quantité Ql forme un indicateur du comportement vibratoire de la pale PAL. En effet, en cas de vibration dans le signal SIG, elle fournit une indication sur le sens du déplacement vibratoire au moment de la traversée du champ du capteur CAP par la pale PAL. Dès lors, si la durée de traversée du signal SIG est petite par rapport à celle du signal de référence SIG_REF, cela signifie que le mouvement vibratoire de la pale PAL se fait dans le même sens que la rotation du rotor (et inversement, dans le sens contraire, si la durée de traversée du signal SIG est grande par rapport à celle du signal de référence SIG_REF).
[0131] En alternative à la détermination de la quantité Ql, il est également envisageable de déterminer, lorsque les signaux sont normalisés, un indicateur correspondant à l'aire de la surface située en dessous de la courbe du signal SIG et comprise entre les instants d'entrée tjni et de sortie t_fin. Cet indicateur est « similaire » à la quantité Ql en ce qu'il permet également de fournir des renseignements sur le sens du mouvement vibratoire de la pale PAL (par comparaison avec l'aire correspondante située sous la courbe du signal de référence SIG_REF).
[0132] Dans le mode particulier de la figure 6, le procédé de surveillance comporte également une étape E50 de calcul d'une quantité Q2 caractérisant une avance ou un retard du signal temporel SIG par rapport au signal de référence SIG_REF, le calcul de ladite quantité Q2 étant mis en oeuvre à partir d'échantillons desdits signaux SIG et SIG_REF. Par ailleurs, l'étape E80 de surveillance est également exécutée en utilisant ladite quantité Q2.
[0133] Ladite avance ou retard du signal SIG par rapport au signal de référence SIG_REF est encore dite « ordre d'arrivée » de la pale PAL dans le champ du capteur de proximité CAP.
[0134] Pour calculer la quantité Q2, et tel qu'illustré par la figure 6, ladite étape E50 de calcul comporte :
- une détermination (sous-étape E50_l), pour le signal temporel SIG, d'un instant d'entrée tjni de la pale PAL dans le champ dudit capteur de proximité CAP (en l'espèce, il s'agit ici d'une sous-étape identique à la sous-étape E40_l décrite ci-avant),
- une détermination (sous-étape E50_2), pour le signal de référence SIG_REF, d'un instant d'entrée t_ini_r de la pale PAL dans le champ dudit capteur de proximité CAP,
- un calcul (sous-étape E50_3) d'une différence entre lesdits instants tjni et tjni_r.
[0135] L'instant d'entrée tjni_r représente l'instant du signal de référence SIG_REF en correspondance avec ledit instant d'entrée tjni du signal SIG, i.e. tjni_r est l'instant du signal de référence SIG_REF en lequel l'intensité lumineuse est égale à l'instant lumineuse mesurée par le signal SIG en ledit instant d'entrée tjni.
[0136] Les considérations techniques évoquées ci-avant en relation avec l'étape E40 de calcul et qui concernent la possibilité de prendre en compte un seuil et/ou un lissage du signal SIG et/ou une interpolation entre échantillons peuvent bien entendu encore s'appliquer pour ce qui est de l'exécution de ladite étape E50 de calcul. [0137] Ladite quantité Q2 forme également un indicateur du comportement vibratoire de la pale PAL. En effet, si cet indicateur est positif, cela signifie que la pale PAL est arrivée plus tôt (i.e. en avance) dans le signal SIG que dans le signal de référence SIG_REF (et inversement).
[0138] En définitive, les deux quantités Q1 et Q2 permettent d'obtenir des informations sur la vitesse globale de la pale PAL (vitesse de rotation et vitesse de vibration) ainsi que sur la position de la pale PAL dans le cycle vibratoire. Ces informations sont déduites et analysées lors de l'étape de surveillance E80.
[0139] Les calculs desdites quantités Q1 et Q2 sont également avantageux dans le cas où le régime de vitesse est constant et où les vibrations affectant la pale PAL sont des vibrations mono-fréquentielles (i.e. des vibrations uni-modales). En effet, dans ce cas, les quantités Q1 et Q2 permettent de déterminer si lesdites vibrations sont synchrones ou bien asynchrones.
[0140] En effet, pour une vibration synchrone, la durée de traversée du champ du capteur de proximité CAP, c'est-à-dire la quantité Ql, est constante au cours des différents tours du rotor (i.e. au cours des différents passages de la pale PAL devant le capteur de proximité CAP). De même, l'ordre d'arrivée de la pale PAL, c'est-à-dire la quantité Q2, est constant et de même signe au cours des différents tours du rotor.
[0141] A contrario, pour une vibration asynchrone, la durée de traversée du champ du capteur de proximité CAP, c'est-à-dire la quantité Ql, et l'ordre d'arrivée de la pale PAL sont variables.
[0142] Il convient de noter que le procédé de surveillance de la figure 6 a été décrit en considérant que les étapes E40 et E50 sont exécutées avant les étapes les étapes de calcul E60 et de détermination E70. Il ne s'agit cependant là que d'une variante d'implémentation de l'invention, et d'autres variantes sont envisageables dès lors que les quantités Ql et Q2 sont calculées après l'obtention des échantillons Ej (étape E30) et avant l'étape de surveillance E80.
[0143] Le procédé de surveillance de la figure 6 a également été décrit en considérant que les quantités Ql et Q2 étaient toutes les deux calculées. L'invention reste néanmoins applicable dans les cas où seule une desdites deux quantités Ql, Q2 est calculée. Autrement dit, l'invention couvre des modes de mise en oeuvre dans lesquels seule l'étape E40 ou seul l'étape E50 est mise en oeuvre.
[0144] On note par ailleurs que pour mettre en oeuvre l'étape E40 (respectivement l'étape E50), le système de surveillance 10 comporte également, par rapport au système illustré par la figure 1, un module de calcul configuré pour calculer ladite quantité Ql (respectivement un module de calcul configuré pour calculer ladite quantité Q2). Ce module de calcul est défini par des instructions spécifiques additionnelles du programme PROG.
[0145] Dans une variante de réalisation, le module de calcul configuré pour calculer ladite quantité Ql (respectivement un module de calcul configuré pour calculer ladite quantité Q2) est un module dédié, distinct du module de calcul MOD_CALC configuré pour calculer les déflections dj.
[0146] Dans une autre variante de réalisation, le module de calcul MOD_CALC configuré pour calculer les déflections dj est également configuré pour calculer la quantité Q1 (respectivement la quantité Q2).

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de surveillance d'une turbomachine, ledit procédé comportant, pour au moins une pale (PAL) d'un rotor équipant la turbomachine, des étapes de :
- obtention (E30) d'une pluralité d'échantillons (Ej) d'au moins un signal temporel analogique (SIG) acquis au moyen d'au moins un capteur de proximité fixe et représentatif d'un passage de ladite au moins une pale devant ledit au moins un capteur de proximité, ledit au moins un capteur de proximité étant caractérisé par un temps de réponse adapté à ce que le signal temporel est représentatif de la progressivité d'apparition et de disparition de ladite au moins une pale lors de son passage,
- calcul (E60) d'une déflection (dj) de ladite au moins une pale pour chacun desdits échantillons,
- détermination (E70), sous la forme d'une combinaison linéaire de signaux sinusoïdaux, d'un signal, dit « signal d'approximation » (SIG_APPROX), minimisant une fonction coût évaluant un écart entre lesdites déflections calculées et ledit signal d'approximation,
- surveillance (E80) du comportement vibratoire de ladite au moins une pale à partir de fréquences et/ou d'amplitudes et/ou de phases des signaux sinusoïdaux formant ledit signal d'approximation.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, ledit procédé comportant en outre une étape de calcul (E40), à partir d'échantillons dudit au moins signal temporel (SIG), d'une quantité (Ql) caractérisant la durée du passage de ladite au moins une pale (PAL) devant ledit au moins un capteur de proximité, l'étape de surveillance (E80) étant également exécutée en utilisant ladite quantité.
[Revendication 3] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, ledit procédé comportant en outre une étape de calcul (E50) d'une quantité (Q2) caractérisant une avance ou un retard dudit au moins un signal temporel (SIG) par rapport à un signal de référence (SIG_REF) représentatif d'un passage devant ledit au moins un capteur de proximité d'une pale ne subissant pas de vibration et du même type que ladite au moins une pale à partir de laquelle ledit au moins un signal temporel a été acquis, le calcul de ladite quantité étant mis en oeuvre à partir d'échantillons dudit au moins un signal temporel ainsi que dudit signal de référence, et l'étape de surveillance (E80) étant également exécutée en utilisant ladite quantité.
[Revendication 4] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'écart entre lesdites déflections calculées et ledit signal d'approximation est évalué au moyen d'une norme Ip, p étant un réel strictement positif.
[Revendication 5] Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'indice p de la norme Ip est strictement compris entre 0 et 2.
[Revendication 6] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la minimisation de la fonction coût comporte l'exécution d'un algorithme de moindres carrés itérativement repondérés.
[Revendication 7] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit au moins un capteur est un capteur optique.
[Revendication 8] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le nombre de capteurs de proximité est inférieur ou égal à trois.
[Revendication 9] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel une pluralité de signaux temporels analogiques sont acquis en raison d'une pluralité de passages de ladite au moins une pale devant chaque capteur de proximité.
[Revendication 10] Programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en oeuvre d'au moins les étapes de calcul, de détermination et de surveillance d'un procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par un ordinateur.
[Revendication 11] Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur selon la revendication 10.
[Revendication 12] Dispositif de surveillance (12) d'une turbomachine, ledit dispositif comportant :
- un module d'obtention (MOD_OBT) configuré pour obtenir une pluralité d'échantillons (Ej) d'au moins un signal temporel analogique (SIG) acquis au moyen d'au moins un capteur de proximité fixe et représentatif d'un passage d'au moins une pale (PAL) d'un rotor équipant la turbomachine devant ledit au moins un capteur de proximité, ledit au moins un capteur de proximité étant caractérisé par un temps de réponse adapté à ce que le signal temporel est représentatif de la progressivité d'apparition et de disparition de ladite au moins une pale lors de son passage,
- un module de calcul (MOD_CALC) configuré pour calculer une déflection (dj) de ladite au moins une pale pour chacun desdits échantillons,
- un module de détermination (MOD_DET) configuré pour déterminer, sous la forme d'une combinaison linéaire de signaux sinusoïdaux, un signal, dit « signal d'approximation » (SIG_APPROX), minimisant une fonction coût évaluant un écart entre lesdites déflections calculées et ledit signal d'approximation,
- un module de surveillance (MOD_SUR) configuré pour surveiller le comportement vibratoire de ladite au moins une pale à partir de fréquences et/ou d'amplitudes et/ou de phases des signaux sinusoïdaux formant ledit signal d'approximation.
[Revendication 13] Système de surveillance (10) d'une turbomachine, ledit système comportant des moyens d'acquisition (11) comportant au moins un capteur de proximité fixe et configurés pour :
- acquérir au moins un signal temporel analogique (SIG) représentatif d'un passage d'au moins une pale (PAL) d'un rotor équipant la turbomachine devant ledit au moins un capteur de proximité, ledit au moins capteur de proximité étant caractérisé par un temps de réponse adapté à ce que le signal temporel est représentatif de la progressivité d'apparition et de disparition de ladite au moins une pale dans lors de son passage,
- échantillonner ledit au moins un signal temporel en une pluralité d'échantillons (Ej), ledit système comportant en outre un dispositif (12) de surveillance selon la revendication 12. [Revendication 14] Aéronef comportant une turbomachine équipée d'un rotor muni de pales ainsi qu'un système (10) de surveillance selon la revendication 13.
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