FR3064064A1 - Equilibrage de rotor de turbomachine - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine, comprenant • une unité de contrôle (UC), • un dispositif de balourdage apte à équilibrer ledit rotor, connecté à l'unité de contrôle (UC), • des moyens de mesure (CV1, CV2) d'un niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine, connectés à l'unité de contrôle (UC), • des moyens de comparaison du niveau de vibration mesuré avec un seuil de vibration, intégrés à l'unité de contrôle (UC), • des moyens de détermination d'une configuration d'équilibrage en fonction d'une sensibilité prédéterminée de la turbomachine, intégrés à l'unité de contrôle (UC), • l'unité de contrôle (UC) étant configuré pour commander les moyens de détermination d'une configuration d'équilibrage lorsque le niveau de vibration est supérieur au seuil de vibration, et • l'unité de contrôle (UC) étant configurée pour commander le dispositif de balourdage en fonction de la configuration d'équilibrage..
Description
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne l'équilibrage de rotor de turbomachine d'aéronef.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Une turbomachine d'aéronef comporte un ou plusieurs rotors. Un tel rotor doit être équilibré au mieux pour minimiser les efforts de balourd qu'il génère, l'usure du moteur et le bruit cabine.
Avant la livraison d'un moteur neuf, des opérations d'équilibrage sont d'abord réalisées à l'échelle de la pièce puis à celle du module, pour chaque rotor.
L'équilibrage moteur est réalisé par ajout de masses déportées par rapport à l'axe moteur, en plusieurs positions axiales pour chaque rotor. Son objectif est de compenser le balourd résiduel ayant échappé aux équilibrages primaires et modulaires. Les équilibrages primaires sont réalisés sur chaque étage de rotor. Les équilibrages modulaires sont relatifs à chaque module de la turbomachine, un module étant lui-même composé de plusieurs étages.
En fonction de l'architecture de la turbomachine, un rotor peut être accessible sans démontage, ou au contraire inaccessible sans démontage, c'est-à-dire qu'un démontage complet du moteur est nécessaire pour accéder à ce rotor. Pour un rotor accessible sans démontage, un équilibrage moteur est possible avant livraison du moteur au client. Si le balourd d'un rotor inaccessible sans démontage est trop important, un démontage complet du moteur est nécessaire pour effectuer un nouvel équilibrage.
Les niveaux de balourd et donc de charge transitant dans les structures sont connus grâce aux mesures de vibration fournies par des accéléromètres de surveillance.
Au cours de sa vie, l'usure normale du moteur (usure des aubes notamment) et des événements divers (ingestion d'oiseau, de glace, de sable, etc..) provoquent une augmentation des niveaux vibratoires.
En cas de niveaux vibratoires trop importants, des actions sont attendues du pilote en vol, notamment une modification du régime moteur, et des rééquilibrages deviennent obligatoires pour les compagnies aériennes. Un rééquilibrage constitue une contrainte opérationnelle forte:
- Dans le cas d'un équilibrage de rotor accessible sans démontage, l'avion est immobilisé quelques heures et un technicien formé à la procédure doit manuellement installer les vis et épingles aux positions déterminées par le calculateur.
- Dans le cas d'un équilibrage de rotor inaccessible sans démontage, le moteur doit retourner en atelier pour démontage et rééquilibrage des modules.
De plus, pour certifier une turbomachine, il est nécessaire de démontrer qu'elle est capable de supporter, en vie infinie, des niveaux vibratoires correspondant aux balourds maximaux non détectables. Pour cela, un essai d'endurance vibratoire est réalisé. Le niveau vibratoire mesuré lors de cet essai permet de fixer un seuil de vibrations admissibles en flotte.
La configuration de balourd d'un rotor non accessible sans démontage est fixée à l'avance car le balourd n'est pas modifiable sans démontage du moteur.
Si l'objectif sur les niveaux de rotor non accessible sans démontage n'est pas atteint, deux solutions sont possibles :
démonter le moteur au cours de l'essai pour changer le niveau de balourd. Cela requiert plusieurs semaines d'intervention.
certifier le moteur à un niveau différent de celui initialement souhaité, ce qui diminue la future disponibilité des moteurs en service.
De multiples essais dits « vibration surveys » sont réalisées lors d'une campagne de développement. Ces essais sont nécessaires notamment pour estimer la sensibilité du moteur.
Par ailleurs, dans les procédures actuelles d'équilibrage manuel en atelier pour les moteurs en service, un rotor est équilibré de manière à minimiser la réponse vibratoire du moteur aux fréquences spécifiques des modes du rotor dans la plage de fonctionnement.
Néanmoins, cette solution d'équilibrage n'est pas optimisée pour minimiser la réponse vibratoire sur les régimes stationnaires courants, par exemple en régime de croisière ou au ralenti, notamment. Cette situation peut devenir problématique pour des avionneurs soumis à des enjeux importants de bruit cabine, auxquels les vibrations moteur contribuent.
Par exemple, lors de la traversée d'un nuage, de la glace peut s'accumuler sur les aubes basse pression. Cette accumulation de glace peut générer un balourd important et se répercuter sur les niveaux vibratoires du moteur.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention vise à résoudre les problèmes de la technique antérieure en fournissant un dispositif d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine, comprenant • une unité de contrôle, • un dispositif de balourdage apte à équilibrer ledit rotor, connecté à l'unité de contrôle, • des moyens de mesure d'un niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine, connectés à l'unité de contrôle, • des moyens de comparaison du niveau de vibration mesuré avec un seuil de vibration, intégrés à l'unité de contrôle, • des moyens de détermination d'une configuration d'équilibrage en fonction d'une sensibilité prédéterminée de la turbomachine, intégrés à l'unité de contrôle, • l'unité de contrôle étant configuré pour commander les moyens de détermination d'une configuration d'équilibrage lorsque le niveau de vibration est supérieur au seuil de vibration, et • l'unité de contrôle étant configurée pour commander le dispositif de balourdage en fonction de la configuration d'équilibrage.
Grâce à l'invention, il est possible d'effectuer un équilibrage automatique de rotor sans démontage de la turbomachine. L'équilibrage peut donc être réalisé non seulement au sol, mais aussi en vol.
L'équilibrage est réalisé plus rapidement, ce qui augmente la disponibilité de la turbomachine. Corrélativement, les opérations de maintenance et leurs coûts sont diminués.
L'invention permet d'atteindre des plans d'équilibrage qui ne seraient sinon accessibles qu'au prix d'un démontage de la turbomachine. Grâce à l'invention, la dépose de la turbomachine pour équilibrage est évitée.
Les niveaux d'alarme vibratoire peuvent être diminués, ce qui implique que le balourd maximal acceptable en vol, les charges et les environnements vibratoires associés, et qui dimensionnent mécaniquement le moteur, peuvent être réduits. Cela permet d'envisager une diminution de la masse de l'ensemble propulsif.
Les contraintes sur l'équilibrage primaire et modulaire sont limitées notamment pour les rotors qui étaient jusqu'alors inaccessibles une fois la turbomachine assemblée.
La configuration d'équilibrage est adaptable en fonction de l'individu moteur et même de la phase de vol par optimisation continue de l'équilibrage. En effet, les niveaux vibratoires peuvent également varier au cours d'une mission sur un moteur neuf. Cela contribue notamment au bruit perçu en cabine. Par exemple, l'équilibrage automatique sur un régime stationnaire permet de minimiser en continu les niveaux vibratoires du moteur dus à un phénomène de givrage.
En ce qui concerne le développement d'une turbomachine, la modification des balourds sans démontage permise par l'invention limite les risques de la certification en ce qui concerne la campagne de « vibration survey » pour un rotor inaccessible sans démontage. Le temps nécessaire et le coût sont également réduits.
Les opérations de « vibration survey » nécessitent moins de temps, il est donc possible d'en réaliser plus, sur plus de turbomachines différentes, et de connaître au mieux le comportement vibratoire de la turbomachine.
Selon une caractéristique préférée, la turbomachine est apte à fonctionner selon une pluralité de régimes dont un régime stationnaire, et l'unité de contrôle est configurée pour fonctionner dans l'un quelconques desdits régimes.
Selon une caractéristique préférée, le dispositif d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine est caractérisé en ce que :
- les moyens de mesure sont aptes à mesurer un premier niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,
- les moyens de comparaison sont aptes à comparer le premier niveau de vibration mesuré avec un seuil de vibration,
- les moyens de détermination sont aptes à déterminer une première configuration d'équilibrage en fonction d'une sensibilité prédéterminée de la turbomachine, si le premier niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration,
- l'unité de contrôle est apte à commander le dispositif de balourdage en fonction de la première configuration d'équilibrage déterminée,
- les moyens de mesure sont aptes à mesurer un deuxième niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,
- les moyens de comparaison sont aptes à comparer le deuxième niveau de vibration mesuré avec le seuil de vibration,
- les moyens de détermination sont aptes à déterminer une deuxième configuration d'équilibrage par une méthode vectorielle, si le deuxième niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration, et
- l'unité de contrôle est apte à commander le dispositif de balourdage en fonction de la deuxième configuration d'équilibrage déterminée.
Selon une caractéristique préférée, le dispositif d'équilibrage est apte à réitérer le fonctionnement :
- des moyens de mesure du deuxième niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,
- des moyens de comparaison du deuxième niveau de vibration mesuré avec le seuil de vibration,
- des moyens de détermination d'une deuxième configuration d'équilibrage par une méthode vectorielle, si le deuxième niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration, et
- de l'unité de contrôle pour commander le dispositif de balourdage en fonction de la deuxième configuration d'équilibrage déterminée.
L'invention concerne aussi une turbomachine comportant un dispositif d'équilibrage tel que présenté précédemment.
L'invention concerne aussi un procédé d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine, le rotor étant équipé d'un dispositif de balourdage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :
- mesure d'un premier niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,
- comparaison du premier niveau de vibration mesuré avec un seuil de vibration,
- détermination d'une première configuration d'équilibrage en fonction d'une sensibilité prédéterminée de la turbomachine, si le premier niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration,
- commande du dispositif de balourdage en fonction de la première configuration d'équilibrage déterminée,
- mesure d'un deuxième niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,
- comparaison du deuxième niveau de vibration mesuré avec le seuil de vibration,
- détermination d'une deuxième configuration d'équilibrage par une méthode vectorielle, si le deuxième niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration, et
- commande du dispositif de balourdage en fonction de la deuxième configuration d'équilibrage déterminée.
Selon une caractéristique préférée, le procédé d'équilibrage est mis en œuvre en régime stationnaire ou sur une plage de régimes de la turbomachine.
Selon une caractéristique préférée, le procédé d'équilibrage comporte une réitération des étapes de :
- mesure du deuxième niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,
- comparaison du deuxième niveau de vibration mesuré avec le seuil de vibration,
- détermination d'une deuxième configuration d'équilibrage par une méthode vectorielle, si le deuxième niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration, et
- commande du dispositif de balourdage en fonction de la deuxième configuration d'équilibrage déterminée.
Le procédé et la turbomachine présentent des avantages analogues à ceux précédemment présentés.
Dans un mode particulier de réalisation, les étapes du procédé selon l'invention sont mises en œuvre par des instructions de programme d'ordinateur.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus.
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.
L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions de programme d'ordinateur adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessus.
Le support d'informations 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 une mémoire Flash, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple un disque dur.
D'autre part, le support d'informations 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.
Alternativement, le support d'informations 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 selon l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, décrit en référence aux figures dans lesquelles :
La figure 1 représente schématiquement une turbomachine équipée d'un système d'équilibrage de rotor selon un mode de réalisation de l'invention,
La figure 2 représente un procédé d'équilibrage de rotor selon un premier mode de réalisation de l'invention,
La figure 3 représente un procédé d'équilibrage de rotor selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
La figure 4 représente un dispositif d'équilibrage de rotor selon un mode de réalisation de l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Selon un mode de réalisation préféré, représenté à la figure 1, une turbomachine comporte deux rotors coaxiaux. L'invention n'est pas limitée à une turbomachine à deux rotors et s'applique aussi à des turbomachines comportant un nombre quelconque de rotors. La turbomachine est équipée d'un système d'équilibrage.
Seuls les éléments utiles à la compréhension de l'invention ont été représentés, afin de simplifier la figure.
La turbomachine comporte de l'amont à gauche de la figure 1 vers l'aval à droite de la figure 1 :
- Une partie basse pression comportant un compresseur basse pression
CBP;
- Une partie haute pression comportant un compresseur haute pression CHP et une turbine haute pression THP ;
- Une partie basse pression comportant une turbine basse pression TBP.
Ainsi, les deux rotors de la turbomachine sont :
- Un rotor basse pression comportant le compresseur basse pression CBP et la turbine basse pression TBP ;
- Un rotor haute pression comportant le compresseur haute pression CHP et la turbine haute pression THP. Le rotor haute pression est inaccessible sans démontage de la turbomachine.
La turbomachine comporte des capteurs de vibration CVi à CVN, où N est un entier, sous la forme d'accéléromètres placés sur des parties statiques du turbopropulseur, dans les parties basse pression et la partie haute pression. Deux accéléromètres CVi et CV2 ont été représentés à titre d'exemple, mais bien entendu leur nombre peut être différent.
Les accéléromètres sont reliés à une unité de contrôle UC qui est par exemple intégrée au système FADEC (acronyme anglais de Full Authority Digital Engine Control) de régulation numérique de la turbomachine. Le système FADEC comporte notamment un calculateur.
Plusieurs plans d'équilibrage orthogonaux à l'axe de rotation sont intégrés dans la turbomachine. Ainsi deux plans d'équilibrage PE1 et PE2 sont situés respectivement à l'amont et à l'aval de la turbomachine, sur le rotor basse pression.
D'autres plans d'équilibrage PE3 et PE4 sont situés sur le rotor haute pression. Bien entendu, le nombre de plans d'équilibrage peut être différent aussi bien pour le rotor basse pression que pour le rotor haute pression.
Les plans d'équilibrage comportent des dispositifs de balourdage Bi à Bm, représentés schématiquement à la figure 4, où M est un entier, par exemple du type de ceux décrits dans FR 3 004 418 ou FR 3 005 095. Un dispositif de balourdage comporte des masses déplaçables soit radialement, soit angulairement et radialement, pour définir une position de balourd souhaitée. La fonction d'un dispositif de balourdage est d'équilibré le rotor auquel il est associé.
Les dispositifs de balourdage sont reliés à l'unité de contrôle UC, par exemple par radiocommunication en haute fréquence ou en Wifi. Le déplacement des masses est commandé par l'unité de contrôle UC de manière à équilibrer les rotors.
En référence à la figure 2, un premier mode de réalisation de procédé d'équilibrage de rotor d'une turbomachine mis en œuvre dans l'unité de contrôle comporte des étapes El à E6, E10-E11, et E40-E41.
Ce mode de réalisation concerne plus particulièrement un équilibrage de rotor effectué au sol. Le procédé est par exemple mis en œuvre sur banc d'essai, en sortie de production ou lors d'un essai en développement ou encore après la mise sous aile de la turbomachine.
A l'étape El, le pilote envoie à la turbomachine des commandes d'accélération et décélération successives jusqu'à atteindre l'accélération et la décélération maximales.
Simultanément, l'étape E10 est une mesure des niveaux de vibration des parties haute pression et basse pression par les différents capteurs de vibration CVi à CVN. Les capteurs de vibration mesurent des accélérations, qui sont transmises à l'unité de contrôle UC.
A l'étape suivante Eli, les mesures transmises par les capteurs de vibration sont analysées par l'unité de contrôle UC.
L'unité de contrôle UC analyse les niveaux de vibration qu'elle reçoit, c'est-à-dire qu'elle effectue un filtrage par rotor basse pression et haute pression et par capteur, pour décorréler et identifier les niveaux de vibration selon les régimes des corps basse pression et haute pression.
Les niveaux de vibration sont enregistrés en fonction du régime moteur par l'unité de contrôle UC.
Les niveaux de vibration sont comparés à un seuil donné par rotor basse pression et haute pression. Un seuil définit un niveau de vibration limite au-delà duquel une action correctrice est à entreprendre.
L'unité de contrôle UC transmet une alerte au pilote si un niveau de vibration basse pression ou haute pression dépasse le seuil donné respectif.
Les étapes E10 et Eli sont effectuées en continu lors du fonctionnement de la turbomachine. Il y a donc un re-bouclage de l'étape Eli sur l'étape E10 tant que l'étape El est en cours d'exécution.
Si aucun niveau de vibration supérieur au seuil donné n'est détecté, l'équilibrage est terminé.
Lorsqu'un niveau de vibration supérieur à un seuil donné est détecté à l'étape Eli, l'étape Eli est suivie de l'étape E2 à laquelle l'unité de contrôle détermine une première configuration d'équilibrage corrective en fonction des mesures effectuées par les capteurs de vibration et d'une configuration prédéfinie pour le type de turbomachine. Cette configuration prédéfinie correspond à une sensibilité moyenne des turbomachines de même type que celle en cours d'équilibrage.
En se basant sur les niveaux de vibration enregistrés en fonction du régime moteur, l'unité de contrôle détermine une configuration de balourd correctif qui diminue les vibrations sur les principaux modes de fonctionnement du moteur.
L'étape suivante E3 est la commande des dispositifs de balourdage Bi à Bm par l'unité de contrôle UC. Les dispositifs de balourdage sont ainsi réglés en fonction des niveaux de vibration de la turbomachine et d'une configuration d'équilibrage prédéfinie pour le type de turbomachine, de manière à diminuer les niveaux de vibration.
L'étape suivante E4 est similaire à l'étape El. Le pilote envoie à la turbomachine des commandes d'accélération et décélération successives jusqu'à atteindre l'accélération et la décélération maximales. Les étapes E40 et E41 respectivement similaires aux étapes E10 et Eli précédemment décrites sont parcourues pendant l'exécution de l'étape E4, pour déterminer s'il y a encore des niveaux de vibration supérieurs au seuil donné par rotor basse pression et haute pression.
Si aucun niveau de vibration supérieur à un seuil donné n'est détecté, l'équilibrage de la turbomachine est terminé.
Lorsqu'un niveau de vibration supérieur à un seuil donné est détecté à l'étape E41, l'étape E41 est suivie de l'étape E5 à laquelle l'unité de contrôle détermine une deuxième configuration d'équilibrage corrective par une méthode vectorielle. Ce calcul repose sur le ratio entre la différence de niveaux de vibration et la différence de balourd appliqué. Ce ratio permet de connaître la sensibilité propre du moteur et de définir une configuration d'équilibrage plus fine que la première configuration.
L'étape suivante E6 est la commande des dispositifs de balourdage Bi à Bm par l'unité de contrôle UC. Les dispositifs de balourdage sont ainsi réglés en fonction des vibrations de la turbomachine et d'une configuration d'équilibrage spécifique à la turbomachine.
De préférence, les étapes E4 à E6 sont répétées au moins une fois. Si des niveaux supérieurs à un seuil donné sont à nouveau détectés, un nouveau calcul vectoriel est effectué en prenant en compte les nouvelles valeurs de fréquence dépassant les seuils acceptables. Une nouvelle commande d'équilibrage est alors appliquée.
En référence à la figure 3, un deuxième mode de réalisation de procédé d'équilibrage de rotor d'une turbomachine mis en œuvre dans l'unité de contrôle comporte des étapes E20 à E26 et E230-E231.
Ce mode de réalisation concerne plus particulièrement un équilibrage de rotor effectué en vol. Le procédé s'applique ici pour un régime stationnaire donné.
L'étape E20 est similaire à l'étape E10 précédemment décrite. Elle comporte une mesure des niveaux de vibration des parties haute pression et basse pression par les différents capteurs de vibration CVi à CVN.
Les mesures sont transmises à l'unité de contrôle UC.
A l'étape suivante E21, similaire à l'étape Eli précédemment décrite, les mesures transmises par les capteurs de vibration sont analysées par l'unité de contrôle UC.
L'unité de contrôle UC analyse les niveaux de vibration qu'elle reçoit, c'est-à-dire qu'elle effectue un filtrage par rotor basse pression et haute pression et par capteur, pour décorréler et identifier les niveaux de vibration des corps haute pression et basse pression pour le régime stationnaire considéré.
Les niveaux de vibration sont enregistrés pour le régime stationnaire considéré par l'unité de contrôle.
Les niveaux de vibration sont comparés à un seuil donné par rotor basse pression et haute pression. Un seuil définit un niveau de vibration limite au-delà duquel une action correctrice est à entreprendre.
L'unité de contrôle UC transmet une alerte au pilote si un niveau de vibration basse pression ou haute pression dépasse le seuil donné respectif.
Une alerte cockpit est alors générée.
Les étapes E20 et E21 sont effectuées en continu lors du fonctionnement de la turbomachine. Il y a donc un re-bouclage de l'étape E21 sur l'étape E20.
Si aucun niveau de vibration supérieur au seuil donné n'est détecté, l'équilibrage de la turbomachine est terminé.
Lorsqu'un niveau de vibration supérieur à un seuil donné est détecté à l'étape E21, cette étape est suivie de l'étape E22 à laquelle l'unité de contrôle UC détermine une première configuration d'équilibrage corrective en fonction des mesures effectuées par les capteurs de vibration et d'une configuration prédéfinie pour le type de turbomachine. L'étape E22 est similaire à l'étape E2 précédemment décrite.
Cette configuration prédéfinie correspond à une sensibilité moyenne des turbomachines de même type que celle en cours d'équilibrage.
L'étape suivante E23 est la commande des dispositifs d'équilibrage par l'unité de contrôle. Les dispositifs d'équilibrage sont ainsi réglés en fonction des vibrations de la turbomachine et d'une configuration d'équilibrage prédéfinie pour le type de turbomachine. L'étape E23 est similaire à l'étape E3 précédemment décrite.
L'étape E23 est suivie des étapes E230 et E231 qui sont identiques aux étapes E20 et E21 précédemment décrites, pour déterminer s'il y a encore des niveaux de vibration supérieurs au seuil donné.
Si aucun niveau de vibration supérieur au seuil donné n'est détecté, l'équilibrage de la turbomachine est terminé.
Lorsqu'un niveau de vibration supérieur au seuil donné est détecté à l'étape E231, l'étape E231 est suivie de l'étape E25 à laquelle l'unité de contrôle détermine une deuxième configuration d'équilibrage corrective par une méthode vectorielle. Ce calcul repose sur le ratio entre la différence de vibration et la différence de balourd appliqué. Ce ratio permet de connaître la sensibilité propre du moteur et de définir une configuration d'équilibrage plus fine que la première configuration. L'étape E25 est similaire à l'étape E5 précédemment décrite.
L'étape suivante E26 est la commande des dispositifs de balourdage Bi à Bm par l'unité de contrôle UC. Les dispositifs de balourdage sont ainsi réglés en fonction des vibrations de la turbomachine et d'une configuration d'équilibrage spécifique à la turbomachine. L'étape E26 est similaire à l'étape E6 précédemment décrite.
La figure 4 représente un mode de réalisation particulier de mise en œuvre de dispositif d'équilibrage de rotor d'une turbomachine selon l'invention.
Le dispositif d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine, le rotor étant équipé d'un dispositif de balourdage, comporte :
- des moyens de mesure d'un premier niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,
- des moyens de comparaison du premier niveau de vibration mesuré avec un seuil de vibration,
- des moyens de détermination d'une première configuration d'équilibrage en fonction d'une sensibilité prédéterminée de la turbomachine, si le premier niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration,
- des moyens de commande du dispositif de balourdage en fonction de la première configuration d'équilibrage déterminée,
- des moyens de mesure d'un deuxième niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,
- des moyens de comparaison du deuxième niveau de vibration mesuré avec le seuil de vibration,
- des moyens de détermination d'une deuxième configuration d'équilibrage par une méthode vectorielle, si le deuxième niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration, et
- des moyens de commande du dispositif de balourdage en fonction de la deuxième configuration d'équilibrage déterminée.
Selon ce mode de réalisation, le dispositif d'équilibrage de rotor d'une turbomachine comporte les capteurs de vibration CVi à CVN et l'unité de contrôle qui a la structure générale d'un ordinateur. L'unité de contrôle comporte notamment un processeur 100 exécutant un programme d'ordinateur mettant en œuvre le procédé selon l'invention, une mémoire 101, une interface d'entrée 102 et une interface de sortie
103.
Ces différents éléments sont classiquement reliés par un bus 105.
L'interface d'entrée 102 est reliée aux capteurs de vibration CVi à CVN et est destinée à recevoir les données représentant les niveaux de vibration mesurés par les capteurs de vibration.
Le processeur 100 exécute les traitements précédemment exposés. Ces traitements sont réalisés sous la forme d'instructions de code du programme d'ordinateur qui sont mémorisées par la mémoire 101 avant d'être exécutées par le processeur 100.
La mémoire 101 peut en outre mémoriser les résultats des traitements effectués.
L'interface de sortie 103 est reliée aux dispositifs de balourdage Bi à BM pour leur transmettre des commandes de réglage.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine, comprenant • une unité de contrôle (UC), • un dispositif de balourdage (Bi, BM) apte à équilibrer ledit rotor, connecté à l'unité de contrôle (UC), • des moyens de mesure (CVi, CV2) d'un niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine, connectés à l'unité de contrôle (UC), • des moyens de comparaison du niveau de vibration mesuré avec un seuil de vibration, intégrés à l'unité de contrôle (UC), • des moyens de détermination d'une configuration d'équilibrage en fonction d'une sensibilité prédéterminée de la turbomachine, intégrés à l'unité de contrôle (UC), • l'unité de contrôle (UC) étant configuré pour commander les moyens de détermination d'une configuration d'équilibrage lorsque le niveau de vibration est supérieur au seuil de vibration, et • l'unité de contrôle (UC) étant configurée pour commander le dispositif de balourdage en fonction de la configuration d'équilibrage.
- 2. Dispositif d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine selon la revendication 1, la turbomachine étant apte à fonctionner selon une pluralité de régimes dont un régime stationnaire, l'unité de contrôle étant configurée pour fonctionner dans l'un quelconques desdits régimes.
- 3. Dispositif d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que :- les moyens de mesure (CVi, CV2) sont aptes à mesurer un premier niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,- les moyens de comparaison (UC) sont aptes à comparer le premier niveau de vibration mesuré avec un seuil de vibration,- les moyens de détermination (UC) sont aptes à déterminer une première configuration d'équilibrage en fonction d'une sensibilité prédéterminée de la turbomachine, si le premier niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration,- l'unité de contrôle (UC) est apte à commander le dispositif de balourdage en fonction de la première configuration d'équilibrage déterminée,- les moyens de mesure (CVi, CV2) sont aptes à mesurer un deuxième niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,- les moyens de comparaison (UC) sont aptes à comparer le deuxième niveau de vibration mesuré avec le seuil de vibration,- les moyens de détermination (UC) sont aptes à déterminer une deuxième configuration d'équilibrage par une méthode vectorielle, si le deuxième niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration, et- l'unité de contrôle (UC) est apte à commander le dispositif de balourdage en fonction de la deuxième configuration d'équilibrage déterminée.
- 4. Dispositif d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est apte à réitérer le fonctionnement :- des moyens de mesure (CVi, CV2) pour mesurer le deuxième niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,- des moyens de comparaison (UC) pour comparer le deuxième niveau de vibration mesuré avec le seuil de vibration,- des moyens de détermination (UC) pour déterminer une deuxième configuration d'équilibrage par une méthode vectorielle, si le deuxième niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration, et- de l'unité de contrôle (UC) pour commander le dispositif de balourdage en fonction de la deuxième configuration d'équilibrage déterminée.
- 5. Turbomachine comportant un dispositif d'équilibrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
- 6. Procédé d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine, le rotor étant équipé d'un dispositif de balourdage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :- mesure (E10, E20) d'un premier niveau de vibration pendant le fonctionnement (El) de la turbomachine,- comparaison (Eli, E21) du premier niveau de vibration mesuré avec un seuil de vibration,- détermination (E2, E22) d'une première configuration d'équilibrage en fonction d'une sensibilité prédéterminée de la turbomachine, si le premier niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration,- commande (E3, E23) du dispositif de balourdage en fonction de la première configuration d'équilibrage déterminée,- mesure (E40, E230) d'un deuxième niveau de vibration pendant le fonctionnement (E4) de la turbomachine,- comparaison (E41, E231) du deuxième niveau de vibration mesuré avec le seuil de vibration,- détermination (E5, E25) d'une deuxième configuration d'équilibrage par une méthode vectorielle, si le deuxième niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration, et- commande (E6, E26) du dispositif de balourdage en fonction de la deuxième configuration d'équilibrage déterminée.
- 7. Procédé d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre en régime stationnaire ou sur une plage de régimes de la turbomachine.
- 8. Procédé d'équilibrage d'un rotor d'une turbomachine selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte une réitération des étapes de :- mesure (E40) du deuxième niveau de vibration pendant le fonctionnement de la turbomachine,- comparaison (E41) du deuxième niveau de vibration mesuré avec le seuil de vibration,5 - détermination (E5) d'une deuxième configuration d'équilibrage par une méthode vectorielle, si le deuxième niveau de vibration mesuré est supérieur au seuil de vibration, et- commande (E6) du dispositif de balourdage en fonction de la deuxième configuration d'équilibrage déterminée.
- 9. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.15
- 10. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8.S.594281 /4PE1CBP
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