FR3099789A1 - Method for detecting failures of a regulation system and protection against overspeed for a turbomachine - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de détection de pannes d’un système de régulation et de protection contre la survitesse d’une partie d’une turbomachine, le système de régulation et de protection contre la survitesse à l’aide d’une roue phonique (10) et de capteurs (12, 14, 16, 18) mesurant cycliquement la valeur de la période de passage de dents en vis-à-vis des capteurs (12, 14, 16, 18). Figure à publier avec l’abrégé : Figure n°2The invention relates to a method for detecting failures of a system for regulating and protecting against overspeed of a part of a turbomachine, the system for regulating and protecting against overspeed using a tone wheel. (10) and sensors (12, 14, 16, 18) cyclically measuring the value of the period of passage of teeth vis-à-vis the sensors (12, 14, 16, 18). Figure to be published with the abstract: Figure n ° 2
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
Le présent document concerne les turbomachines, et en particulier, les systèmes de régulation et de protection contre la survitesse pour turbomachine.This document concerns turbomachines, and in particular, the regulation and protection systems against overspeed for turbomachines.
Etat de la technique antérieureState of the prior art
Afin d’empêcher qu’un phénomène de survitesse de la turbomachine intervienne sur l’apparition de pannes simples, un système de protection contre la survitesse, indépendant du système de régulation de la vitesse de la turbomachine, est intégré au calculateur embarqué de la turbomachine voire implémenté dans un calculateur séparé.In order to prevent a turbomachine overspeed phenomenon from occurring on the appearance of simple failures, a protection system against overspeed, independent of the turbomachine speed regulation system, is integrated into the on-board computer of the turbomachine. or even implemented in a separate calculator.
Le système de régulation et le système de protection contre la survitesse s’appuient chacun sur les mesures des vitesses de rotation N1 et N2 respectivement de l’arbre du compresseur basse pression (BP), et de l’arbre du compresseur haute pression (HP). Ainsi, lorsque l’une des vitesses de rotation, N1 ou N2, dépasse le seuil de survitesse, le système de protection contre la survitesse envoie une commande de coupure au moteur. L’objectif est d’arrêter le moteur lorsqu’un évènement critique tel que la survitesse des arbres des compresseurs haute pression et/ou basse pression survient. Ces évènements critiques pourraient provoquer par exemple, l’éclatement du disque de turbine soumis à des efforts centrifuges supérieurs aux valeurs acceptables, ou encore le détachement d’une aube de fan.The regulation system and the overspeed protection system are each based on the measurements of rotational speeds N1 and N2 respectively of the low pressure compressor shaft (LP), and of the high pressure compressor shaft (HP ). Thus, when one of the rotation speeds, N1 or N2, exceeds the overspeed threshold, the overspeed protection system sends a cut-off command to the motor. The objective is to stop the engine when a critical event such as the overspeed of the shafts of the high pressure and/or low pressure compressors occurs. These critical events could cause, for example, the bursting of the turbine disk subjected to centrifugal forces greater than acceptable values, or even the detachment of a fan blade.
Un exemple de système de protection contre la survitesse comprend une carte électronique indépendante, appelée « carte de protection survitesse », gérant la totalité de la protection à la survitesse. La vitesse de rotation d’au moins un des arbres BP ou HP, c’est-à-dire le régime N1 ou le régime N2, est mesurée à l’aide de capteurs disposés autour d’une roue phonique, comprenant des dents régulièrement réparties à son extrémité circonférentielle : la roue phonique étant solidaire de l’arbre BP ou HP, ou étant indirectement entraînée en rotation par l’arbre, le passage d’une dent devant un capteur entraine une variation de flux magnétique dans le capteur. La fréquence du signal pseudo-sinusoïdal produit aux bornes du capteur est proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue phonique et donc de l’arbre BP ou HP. Un exemple d’association de roue phonique avec des capteurs est illustré à la figure 1. La roue phonique 10 est destinée à être entrainée en rotation par un arbre (non représenté) de la turbomachine. Dans cet exemple, elle a une forme générale cylindrique, et comprend à une de ses extrémités axiales des dents 11 qui dans cette réalisation s’étendent axialement de sorte à présenter une face externe et un face interne, et sont régulièrement réparties circonférentiellement. Des premier 12, deuxième 14, troisième 16 et quatrième 18 capteurs sont disposés autour de la roue phonique 10. Les capteurs 12, 14, 16, 18 sont ainsi disposés en regard des faces externes des dents 11 de la roue phonique 10, de sorte que chaque capteur est apte à détecter en face de lui la présence d’une dent 11 ou d’un creux inter-dents. Les capteurs 12, 14, 16, 18 sont de type électromagnétique, qui associés à la roue phonique 10 aussi appelée roue dentée, génèrent un signal alternatif proportionnel au nombre de tours. Ce capteur 12, 14, 16, 18 comprend une bobine et un aimant permanent créant un champ magnétique dans la bobine. La variation de l’entrefer, c’est-à-dire de l’espace entre la roue dentée 10 et le capteur12, 14, 16, 18, lors de la rotation de la roue dentée 10, entre des variations de flux magnétique dans la bobine. La variation de flux magnétique induit une tension alternative, proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue dentée 20, dont la fréquence est égale à la fréquence de passage des dents de la roue phonique 10 à la verticale du capteur 12, 14, 16, 18 et dont l’amplitude dépend de l’entrefer et de la fréquence.An example of an overspeed protection system comprises an independent electronic card, called an "overspeed protection card", managing all of the overspeed protection. The speed of rotation of at least one of the LP or HP shafts, that is to say the N1 speed or the N2 speed, is measured using sensors arranged around a phonic wheel, comprising teeth regularly distributed at its circumferential end: the phonic wheel being integral with the LP or HP shaft, or being indirectly driven in rotation by the shaft, the passage of a tooth in front of a sensor causes a variation in magnetic flux in the sensor. The frequency of the pseudo-sinusoidal signal produced at the terminals of the sensor is proportional to the speed of rotation of the tone wheel and therefore of the LP or HP shaft. An example of association of a phonic wheel with sensors is illustrated in FIG. 1. The phonic wheel 10 is intended to be driven in rotation by a shaft (not shown) of the turbomachine. In this example, it has a generally cylindrical shape, and comprises at one of its axial ends teeth 11 which in this embodiment extend axially so as to present an external face and an internal face, and are regularly distributed circumferentially. First 12, second 14, third 16 and fourth 18 sensors are arranged around the tone wheel 10. The sensors 12, 14, 16, 18 are thus arranged facing the outer faces of the teeth 11 of the tone wheel 10, so that each sensor is capable of detecting opposite it the presence of a tooth 11 or of an inter-tooth hollow. The sensors 12, 14, 16, 18 are of the electromagnetic type, which associated with the phonic wheel 10, also called a toothed wheel, generate an alternating signal proportional to the number of turns. This sensor 12, 14, 16, 18 comprises a coil and a permanent magnet creating a magnetic field in the coil. The variation of the air gap, that is to say the space between the toothed wheel 10 and the sensor 12, 14, 16, 18, during the rotation of the toothed wheel 10, between magnetic flux variations in the coil. The variation in magnetic flux induces an alternating voltage, proportional to the speed of rotation of the toothed wheel 20, the frequency of which is equal to the frequency of passage of the teeth of the phonic wheel 10 vertically from the sensor 12, 14, 16, 18 and whose amplitude depends on the air gap and the frequency.
Les signaux de deux de ces capteurs 12, 14, 16, 18 sont utilisés pour la régulation de la turbomachine et les signaux des deux autres capteurs sont utilisés pour la protection contre la survitesse, permettant une mesure indépendante de la vitesse de rotation de l’arbre. Les signaux sont transmis à la carte électronique par le biais d’un harnais.The signals from two of these sensors 12, 14, 16, 18 are used for turbomachine regulation and the signals from the other two sensors are used for overspeed protection, allowing independent measurement of the engine's rotational speed. TREE. The signals are transmitted to the electronic card through a harness.
Néanmoins, un tel système de protection contre la survitesse peut être l’origine d’erreur dans la détermination de la vitesse de rotation de l’arbre. En effet, dans le cas d’une panne touchant le système de protection à survitesse, pouvant par exemple être une perte d’une dent au niveau de la roue phonique et/ou la présence de contacts intermittents au niveau du harnais reliant le capteur, la vitesse de rotation déterminée peut être erronée.Nevertheless, such an overspeed protection system can be the source of error in determining the rotational speed of the shaft. Indeed, in the event of a failure affecting the overspeed protection system, which could for example be a loss of a tooth at the level of the phonic wheel and/or the presence of intermittent contacts at the level of the harness connecting the sensor, the rotational speed determined may be incorrect.
Tous les capteurs 12, 14, 16, 18 détectant les dents 11 d’une même roue 10 phonique, cette dernière constitue un mode commun, c’est-à-dire qu’il s’agit un élément dont la panne impacte à la fois la régulation et la protection contre la survitesse. Une perte d’une dent 11 entrainera alors une sous-estimation de la vitesse de rotation de l’arbre par le système de régulation, qui réagira comme si le régime moteur avait diminué par rapport à la consigne de régime. Ainsi, dans pareil cas, le système de régulation fera accélérer le moteur pour que le régime mesuré se recale sur la consigne. Le régime mesuré étant sous-estimé, il y a un risque que le régime réel dépasse le seuil de survitesse du moteur, en particulier dans une phase de pleine puissance du moteur (par exemple au décollage) où la consigne de régime n’est pas très éloignée du seuil de survitesse. Et puisque le système de protection contre la survitesse acquiert également le régime mesuré qui est sous-estimé, il ne détectera pas l’état réel de survitesse et ne coupera pas le moteur.All the sensors 12, 14, 16, 18 detecting the teeth 11 of the same phonic wheel 10, the latter constitutes a common mode, that is to say it is an element whose failure impacts the both regulation and overspeed protection. A loss of a tooth 11 will then cause the speed of rotation of the shaft to be underestimated by the regulation system, which will react as if the engine speed had decreased in relation to the speed setpoint. Thus, in such a case, the control system will cause the engine to accelerate so that the measured speed is readjusted to the setpoint. The measured speed being underestimated, there is a risk that the real speed exceeds the engine overspeed threshold, in particular in a phase of full engine power (for example at takeoff) where the speed setpoint is not very far from the overspeed threshold. And since the overspeed protection system also acquires the measured rpm which is underestimated, it will not detect the actual overspeed condition and shut down the engine.
Aujourd’hui, pour éviter ce genre d’évènement potentiellement critique, il existe deux solutions principales :
- Classer la roue comme pièce critique. Cela permet de garantir de par sa fabrication, qu’il n’y aura pas de perte de dents. Néanmoins, les pièces critiques présentent un coût élevé non négligeable.
- Utiliser un autre type de mesure pour la protection. Par exemple, on peut combiner l’utilisation d’une roue phonique avec la lecture d’un paramètre électrique, comme une tension, produit par un alternateur entraîné par un arbre rotatif dont la vitesse de rotation est proportionnelle au régime de l’arbre HP moteur, par exemple un alternateur de type PMA (Permanent Magnet Alternator), pour avoir une détection de la survitesse au niveau de l’arbre HP qui soit réalisée en parallèle par deux moyens indépendants. On peut aussi, pour la détection de la survitesse au niveau de l’arbre BP, combiner l’utilisation d’une roue phonique et la mesure du couple exercé sur l’arbre BP. Cependant, aussi bien pour la survitesse HP que pour la survitesse BP, cela nécessite d’avoir deux chaînes de mesure indépendantes en parallèle, ce qui est coûteux et encombrant.Today, to avoid this kind of potentially critical event, there are two main solutions:
- Classify the wheel as a critical part. This makes it possible to guarantee by its manufacture, that there will be no loss of teeth. Nevertheless, critical parts have a significant high cost.
- Use another type of measure for protection. For example, one can combine the use of a phonic wheel with the reading of an electrical parameter, such as a voltage, produced by an alternator driven by a rotating shaft whose speed of rotation is proportional to the speed of the HP shaft. motor, for example an alternator of the PMA (Permanent Magnet Alternator) type, in order to have detection of the overspeed at the level of the HP shaft which is carried out in parallel by two independent means. It is also possible, for the detection of overspeed at the level of the LP shaft, to combine the use of a phonic wheel and the measurement of the torque exerted on the LP shaft. However, both for the HP overspeed and for the LP overspeed, this requires having two independent measuring chains in parallel, which is costly and cumbersome.
Egalement, comme pour une panne au niveau de la roue phonique, une panne au niveau des harnais reliant les capteurs à la carte électronique peut entrainer une survitesse non contrôlée si plusieurs mesures du régime N1 transitent par le même harnais. En effet, une panne au niveau d’un harnais consiste généralement en des contacts intermittents, qui vont avoir pour effet de masquer ou raccourcir le passage d’une ou plusieurs dents devant un capteur.Also, as for a fault in the phonic wheel, a fault in the harnesses connecting the sensors to the electronic card can lead to an uncontrolled overspeed if several measurements of engine speed N1 pass through the same harness. Indeed, a fault in a harness generally consists of intermittent contacts, which will have the effect of masking or shortening the passage of one or more teeth in front of a sensor.
Pour éviter que les harnais soient un mode commun, il est connu d’utiliser un harnais par capteur, ou un harnais pour chaque mesure de régulation et un harnais commun pour les deux mesures de protection contre la survitesse.To avoid the harnesses being a common mode, it is known to use one harness per sensor, or one harness for each regulation measure and a common harness for the two overspeed protection measures.
La carte électronique de protection survitesse est de manière générale un FPGA (acronyme anglais pour Field Programmable Gate Arrays). La programmation des fonctions effectuées par cette carte n’est donc pas facilement modifiable et ne peut pas contenir des tests poussés sur les acquisitions, c’est-à-dire sur les signaux provenant des capteurs. Par conséquent, la carte électronique n’étant pas apte à détecter un contact intermittent et/ou une perte de dent, elle devient inopérante dans ces cas-là.The electronic overspeed protection card is generally an FPGA (English acronym for Field Programmable Gate Arrays). The programming of the functions carried out by this card is therefore not easily modifiable and cannot contain extensive tests on the acquisitions, that is to say on the signals coming from the sensors. Consequently, the electronic card not being able to detect intermittent contact and/or tooth loss, it becomes inoperative in these cases.
Il apparait donc nécessaire de proposer une solution remédiant aux inconvénient précités, c’est-à-dire une solution de détection de dysfonctionnements l’un des d’un système de régulation et de protection contre la survitesse d’une turbomachine, économique, peu encombrant et facilement intégrable dans l’environnement actuel d’une turbomachine.It therefore appears necessary to propose a solution remedying the aforementioned drawbacks, that is to say a solution for detecting malfunctions of one of the systems for regulating and protecting against overspeed of a turbomachine, economical, little bulky and easily integrated into the current environment of a turbomachine.
Le présent document porte sur un procédé de détection d’un état de panne d’un système de régulation et d’un système de protection contre la survitesse d’une partie d’une turbomachine, le système de régulation et le système de protection contre la survitesse comprenant :
- au moins un organe rotatif destiné à être entrainée en rotation par un arbre de la turbomachine à une vitesse de rotation égale ou proportionnelle à celle dudit arbre, et comprenant sur une circonférence des éléments d’indication de position;
- au moins un premier, deuxième, troisième et quatrième capteurs, lesdits capteurs étant disposés en regard de l’organe rotatif et étant chacun aptes à détecter le passage d’un élément d’indication de position devant le capteur;
- au moins une première et une seconde voies configurées, de sorte que :
- la première voie est apte à recevoir les signaux dudit premier capteur et desdits troisième et quatrième capteurs;
- la seconde voie est apte à recevoir les signaux dudit deuxième capteur et desdits troisième et quatrième capteurs;
- au moins un premier harnais reliant lesdits premier et troisième capteurs aux première et/ou seconde voies et un second harnais reliant lesdits deuxième et quatrième capteurs aux première et/ou seconde voies ;This document relates to a method for detecting a state of failure of a regulation system and of a protection system against overspeed of a part of a turbomachine, the regulation system and the protection system against overspeed including:
- at least one rotary member intended to be driven in rotation by a shaft of the turbomachine at a rotational speed equal to or proportional to that of said shaft, and comprising on a circumference position indicating elements;
- at least a first, second, third and fourth sensor, said sensors being arranged facing the rotary member and each being capable of detecting the passage of a position indicating element in front of the sensor;
- at least one first and one second channel configured, so that:
- the first channel is adapted to receive the signals from said first sensor and from said third and fourth sensors;
- the second channel is adapted to receive the signals from said second sensor and from said third and fourth sensors;
- at least a first harness connecting said first and third sensors to the first and/or second channels and a second harness connecting said second and fourth sensors to the first and/or second channels;
le procédé de détection d’un état de panne comprenant au moins un cycle comportant les étapes suivantes :
a) pour chaque signal émis par lesdits capteurs, mesurer, cycliquement, la période du signal ;
b) comparer chaque période mesurée à un cycle donné à au moins une période antérieure mesurée dans un cycle précédent, cette étape consistant à :
- comparer la période mesurée à un seuil haut et un seuil bas qui sont calculés chacun comme une fonction de ladite période antérieure ;
- identifier le signal comme erroné si une valeur de la période mesurée n’est pas comprise entre le seuil bas et le seuil haut ;
c) déduire, en fonction du résultat de l’étape b), la présence ou non d’une panne dans le système de régulation, cette étape consistant à :
- établir un état de panne si les signaux desdits premier et deuxième capteurs et au moins l’un des signaux desdits troisième et quatrième capteurs sont identifiés comme erronés.the method for detecting a fault state comprising at least one cycle comprising the following steps:
a) for each signal emitted by said sensors, measuring, cyclically, the period of the signal;
b) comparing each period measured in a given cycle with at least one previous period measured in a previous cycle, this step consisting of:
- comparing the measured period with a high threshold and a low threshold which are each calculated as a function of said previous period;
- identify the signal as erroneous if a value of the measured period is not between the low threshold and the high threshold;
c) deducing, depending on the result of step b), the presence or absence of a fault in the regulation system, this step consisting of:
- establishing a fault condition if the signals from said first and second sensors and at least one of the signals from said third and fourth sensors are identified as erroneous.
Ainsi, un tel procédé mis en œuvre par cette architecture des deux systèmes de régulation et de protection contre la survitesse, permet de compléter la détection de survitesse avec la détection de pannes au niveau de la roue phonique ou des harnais. La mise en œuvre du test de comparaison de l’étape b), permet d’indiquer qu’une panne soit au niveau du harnais soit au niveau de la roue phonique est détectée. Dès lors, les calculateurs, peuvent alors émettre une commande de coupure du moteur préventive pour éviter que la turbomachine ne parte en survitesse avec une protection contre la survitesse inopérante. Cette logique de détection permet de s’assurer que les modes communs que sont les harnais et la roue phonique ne deviennent pas source de survitesse non contrôlée. De plus, de tels système de régulation et système de protection contre la survitesse permettent de faire de réduire d’un, voire de deux, harnais par rapport aux architectures existantes.Thus, such a method implemented by this architecture of the two overspeed regulation and protection systems makes it possible to complete the overspeed detection with the detection of failures at the level of the phonic wheel or the harnesses. The implementation of the comparison test of step b), makes it possible to indicate that a failure either at the level of the harness or at the level of the phonic wheel is detected. Consequently, the computers can then issue a preventive engine shutdown command to prevent the turbomachine from going into overspeed with inoperative overspeed protection. This detection logic ensures that the common modes of harnesses and tone wheel do not become a source of uncontrolled overspeed. In addition, such regulation systems and overspeed protection systems make it possible to reduce one, or even two, harnesses compared to existing architectures.
Le cycle peut être répété tant qu’aucune panne n’est détectée.The cycle can be repeated as long as no failure is detected.
La période mesurée dans l’étape b) peut être comparée à une période mesurée dans le cycle immédiatement précédent.The period measured in step b) can be compared to a period measured in the immediately preceding cycle.
Le seuil bas et le seuil haut peuvent être égaux chacun à un pourcentage prédéterminé de la période mesurée dans le cycle immédiatement précédent.The low threshold and the high threshold can each be equal to a predetermined percentage of the period measured in the immediately preceding cycle.
Le seuil bas peut être égal à 75% de la période mesurée dans le cycle immédiatement précédent. Le seuil haut peut être égal à 125% de la période mesurée dans le cycle immédiatement précédent.The low threshold can be equal to 75% of the period measured in the immediately preceding cycle. The high threshold can be equal to 125% of the period measured in the immediately preceding cycle.
La perte d’une dent a la même signature qu’un contact intermittent au niveau d’un harnais qui couperait complètement le signal sur aux moins une partie de la période du signal de détection d’une dent par un capteur. La signature d’une perte de dent se traduisant par une même signature au niveau du signal transmis par le capteur à la carte électronique, une même logique de détection est utilisée pour les deux types de modes communs c’est-à-dire des contacts intermittents et d’une perte de dent.The loss of a tooth has the same signature as an intermittent contact at the level of a harness which would completely cut off the signal for at least part of the period of the signal of detection of a tooth by a sensor. The signature of a loss of tooth resulting in the same signature at the level of the signal transmitted by the sensor to the electronic card, the same detection logic is used for the two types of common modes, i.e. contacts intermittent and tooth loss.
La logique du procédé permet en particulier d’envoyer une commande de coupure du moteur de manière préventive quand il y a un risque de survitesse, et non quand une survitesse est avérée.The logic of the process makes it possible in particular to send a command to cut off the motor preventively when there is a risk of overspeed, and not when overspeed is proven.
La panne peut être soit un contact intermittent au niveau d’au moins un desdits deux harnais soit une perte d’au moins un élément d’indication de position de l’organe rotatif.The failure may be either intermittent contact at the level of at least one of said two harnesses or loss of at least one position indicating element of the rotary member.
L’organe rotatif peut être une roue phonique, et chaque élément d’indication de position peut être constitué par une dent de la roue phonique.The rotary member may be a tone wheel, and each position indicating element may be constituted by a tooth of the tone wheel.
L’organe rotatif peut être un rotor d’un alternateur à aimants permanents, chaque élément d’indication de position peuvent comprendre un élément inducteur formé par un aimant permanent monté sur le rotor, et chacun desdits capteurs peuvent comprendre un élément induit formé par un bobinage monté sur un stator de l’alternateur à aimants permanents.The rotating member may be a rotor of a permanent magnet alternator, each position indicating element may comprise an inductor element formed by a permanent magnet mounted on the rotor, and each of said sensors may comprise an armature element formed by a winding mounted on a stator of the permanent magnet alternator.
Le présent document porte également sur un de détermination d’un risque de survitesse d’une turbomachine et de génération d’une commande de coupure de la turbomachine, comprenant les étapes suivantes :
a) détecter, à l’instant t, un état de panne au moyen du procédé selon le procédé de détection d’un état de panne précité, lors d’un cycle n ;
b) déterminer une vitesse de rotation de ladite roue, lors du cycle n-1 immédiatement précédent au cycle n, à partir d’un signal obtenu à partir d’au moins l’un du signal du premier capteur et du signal du deuxième capteur ;
c) déterminer un temps de confirmation dt à l’aide de la vitesse de rotation déterminée à l’étape b) ;
d) déterminer, à l’instant t+dt, une vitesse de rotation Vt+dtdudit organe rotatif à partir d’un signal obtenu à partir d’au moins l’un du signal du premier capteur (12) et du signal du deuxième capteur (14) ;
e) comparer ladite vitesse de rotation Vt+dtobtenue à l’étape c) avec un seuil de vitesse Vsprédéterminé.This document also relates to a method for determining a risk of overspeed of a turbomachine and generating a command to shut down the turbomachine, comprising the following steps:
a) detecting, at time t, a fault state by means of the method according to the method for detecting an aforesaid fault state, during a cycle n;
b) determining a speed of rotation of said wheel, during cycle n-1 immediately preceding cycle n, from a signal obtained from at least one of the signal from the first sensor and the signal from the second sensor ;
c) determining a confirmation time dt using the speed of rotation determined in step b);
d) determining, at time t+dt, a speed of rotation V t+dt of said rotary member from a signal obtained from at least one of the signal from the first sensor (12) and from the signal the second sensor (14);
e) comparing said speed of rotation V t+dt obtained in step c) with a predetermined speed threshold V s .
Lorsqu’une panne est détectée, c’est-à-dire par exemple une perte de dent et/ou des contacts intermittents, par le test réalisé à l’étape b) du procédé de détection de panne du système de régulation et/ou du système de protection contre la survitesse, la mesure de vitesse de rotation peut être erronée, en particulier sous-estimée. Dans ce cas de figure, il faut pouvoir se prémunir des conséquences d’une éventuelle accélération du moteur qui pourrait survenir, par exemple suite à une commande du système de régulation, et qui pourrait aboutir à une vitesse supérieure au seuil de survitesse puisque le système de protection contre la survitesse est en panne. Le cas le plus critique serait une accélération maximale du moteur, c’est-à-dire selon le gradient maximum d’augmentation de régime que peut produire le moteur.When a failure is detected, that is to say for example a loss of tooth and/or intermittent contacts, by the test carried out in step b) of the method for detecting failure of the regulation system and/or of the overspeed protection system, the rotational speed measurement may be erroneous, in particular underestimated. In this case, it is necessary to be able to guard against the consequences of a possible acceleration of the engine which could occur, for example following a command from the regulation system, and which could lead to a speed higher than the overspeed threshold since the system overspeed protection has failed. The most critical case would be a maximum acceleration of the engine, that is to say according to the maximum gradient of increase in speed that the engine can produce.
Ce gradient maximum, propre à la turbomachine, peut être déterminé à l’aide d’abaque de modélisation de la turbomachine. Ainsi, il est possible en connaissant la vitesse de rotation de l’arbre de déterminer le délai au bout duquel, la vitesse est susceptible d’être supérieure au seuil de survitesse de la turbomachine. Ce délai est ici appelé temps de confirmation, délai après lequel la survitesse peut être confirmée. Ainsi, en fonction du résultat de l’étape d) à t+Tmax, envoyer une commande de coupure au système de régulation et au système de protection contre la survitesse d’une partie d’une turbomachine. En particulier, si Vt+dt≥ Vs, avec Vsle seuil de survitesse, une commande est envoyé pour couper la turbomachine. Le délai dt est le temps au bout duquel la turbomachine est susceptible d’être en survitesse, est déterminé par l’abaque, et est appelé temps de confirmation. Le temps de confirmation est variable et dépend de la vitesse de rotation de l’arbre dans le cycle précédent le cycle lors duquel un état de panne est détecté.This maximum gradient, specific to the turbomachine, can be determined using the turbomachine modeling chart. Thus, it is possible by knowing the speed of rotation of the shaft to determine the time after which the speed is likely to be greater than the overspeed threshold of the turbomachine. This delay is here called confirmation time, delay after which the overspeed can be confirmed. Thus, depending on the result of step d) at t+Tmax, send a cut-off command to the regulation system and to the system for protection against overspeed of part of a turbomachine. In particular, if V t+dt ≥V s , with V s the overspeed threshold, a command is sent to shut down the turbomachine. The delay dt is the time after which the turbomachine is likely to be in overspeed, is determined by the chart, and is called the confirmation time. The confirmation time is variable and depends on the speed of rotation of the shaft in the cycle preceding the cycle during which a fault condition is detected.
L’utilisation d’un tel temps de confirmation variable permet de limiter les cas de coupures de la turbomachine, au cas où un risque réel de survitesse est avéré. Cela rend la logique plus robuste notamment vis-à-vis de la foudre et du bruit de mesure N1 qui peuvent entrainer une détection erronée de pannes.The use of such a variable confirmation time makes it possible to limit the cases of turbomachine cuts, in the event that a real risk of overspeed is proven. This makes the logic more robust in particular with respect to lightning and N1 measurement noise which can lead to erroneous detection of faults.
Le présent document porte en outre sur un procédé de détermination d’un état de santé des signaux émis par lesdits premier capteur et deuxième capteur, le procédé comprenant les étapes suivantes pour chacun desdites première et seconde voies et respectivement chacun desdits premier et deuxième capteurs :
a) implémenter un bit de test de préférence initialisé à 0 ;
b) implémenter un compteur de santé de préférence initialisé à 0 ;
pour chacun desdits signaux provenant du premier capteur et du deuxième capteur :
c) fixer la valeur du bit de test cycliquement à 1 lorsque le signal comme erroné au terme de l’étape b) du procédé de détection d’un état de panne précité 1 ou à 0 dans le cas contraire ;
d) incrémenter cycliquement le compteur de santé de 1 lorsque à l’issue de l’étape c) le bit de test est égal à 1, ou décrémenter cycliquement le compteur de santé de 1 lorsque à l’issue de l’étape c) le bit de test est égal à 0.This document also relates to a method for determining a state of health of the signals emitted by said first sensor and second sensor, the method comprising the following steps for each of said first and second channels and respectively each of said first and second sensors:
a) implement a preference test bit initialized to 0;
b) implement a preference health counter initialized to 0;
for each of said signals from the first sensor and the second sensor:
c) setting the value of the test bit cyclically to 1 when the signal is erroneous at the end of step b) of the method for detecting an aforesaid failure state 1 or to 0 otherwise;
d) cyclically increment the health counter by 1 when at the end of step c) the test bit is equal to 1, or cyclically decrement the health counter by 1 when at the end of step c) the test bit is 0.
L’obtention d’une indication de l’état de santé des signaux, permet en particulier d’avoir un historique des pannes pour chacun des capteurs. Cela permet en outre de fournir une détection de contacts intermittents fiable pour la maintenance. Egalement, cette indication sur l’état de santé des signaux peut permettre de sélectionner le signal parmi les signaux en sortie des capteurs, le moins bruité, et pour lequel peut de pannes ont été détectées, c’est-à-dire le signal le plus fiable. Pour la sélection de la mesure N1 permet d’améliorer sa précision et de diminuer son bruit.Obtaining an indication of the state of health of the signals makes it possible in particular to have a history of failures for each of the sensors. This further helps provide reliable intermittent contact detection for maintenance. Also, this indication on the state of health of the signals can make it possible to select the signal among the signals at the output of the sensors, the least noisy, and for which few failures have been detected, that is to say the signal the most More reliable. For the selection of the measurement N1 improves its accuracy and reduces its noise.
Le présent document porte également sur un procédé de détermination d’un signal obtenu à partir d’au moins l’un du signal du premier capteur et du signal du deuxième capteur, le procédé comprenant les étapes suivantes :
a) sélectionner cycliquement l’un des signaux suivants, destiné à être utilisé lors du procédé de coupure moteur tel que décrit précédemment :
- si seul le bit de test de la première voie est à 1, le signal du deuxième capteur est sélectionné ;
- si seul le bit de test de la seconde voie est à 1, le signal du premier capteur est sélectionné ;
- si le bit de test de la première voie et le bit de test de la seconde voie sont à :
i) Sélectionner un signal résultant du calcul de la moyenne dudit premier signal et dudit deuxième signal, si la différence entre les deux signaux est inférieure à un seuil prédéterminé ;
ii) Comparer les compteurs de santé du premier et du deuxième signal, les compteurs de santé étant déterminés par le biais du procédé de détermination d’un état de santé tel que décrit ci-dessus ;
iii) Sélectionner le signal parmi le premier et le deuxième signal ayant le compteur de santé le moins élevé ;
- si le bit de test de la première voie et le bit de test de la seconde voie sont à 1 :
i) Laisser un délai minimum s’écouler ;
ii) Comparer les compteurs de santé du premier et du deuxième signal, les compteurs de santé étant déterminés par le biais du procédé de détermination d’un état de santé tel que décrit ci-dessus ;
iii) Sélectionner le signal parmi le premier et le deuxième signal ayant le compteur de santé le moins élevé.This document also relates to a method for determining a signal obtained from at least one of the signal from the first sensor and the signal from the second sensor, the method comprising the following steps:
a) cyclically select one of the following signals, intended to be used during the engine shutdown process as described above:
- if only the test bit of the first channel is at 1, the signal of the second sensor is selected;
- if only the test bit of the second channel is at 1, the signal of the first sensor is selected;
- if the test bit of the first channel and the test bit of the second channel are at:
i) Selecting a signal resulting from the calculation of the average of said first signal and of said second signal, if the difference between the two signals is less than a predetermined threshold;
ii) Compare the health counters of the first and the second signal, the health counters being determined through the method of determining a health state as described above;
iii) Select the signal among the first and the second signal having the lowest health meter;
- if the test bit of the first channel and the test bit of the second channel are at 1:
i) allow a minimum period of time to elapse;
ii) Compare the health counters of the first and the second signal, the health counters being determined through the method of determining a health state as described above;
iii) Select the signal among the first and second signal having the lowest health meter.
Ainsi, ce procédé permet de sélectionner un des signaux provenant des capteurs, permettant d’avoir une estimation la plus juste de la vitesse de rotation de l’arbre.Thus, this process makes it possible to select one of the signals coming from the sensors, making it possible to have the most accurate estimate of the speed of rotation of the shaft.
Brève description des figuresBrief description of figures
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Par la suite, il est principalement traité de la détection de panne au niveau d’un système de régulation 13a et d’un système de protection contre la survitesse 13b d’un corps basse pression (BP) d’une turbomachine à double corps. Bien entendu, le système de régulation 13a et le système de protection contre la survitesse 13b peuvent être utilisés pour réguler et surveiller la vitesse de rotation de l’arbre de la partie haute pression de la turbomachine.Subsequently, it is mainly dealt with the detection of failure at the level of a regulation system 13a and of a protection system against overspeed 13b of a low pressure (LP) body of a twin body turbomachine. Of course, the regulation system 13a and the overspeed protection system 13b can be used to regulate and monitor the speed of rotation of the shaft of the high pressure part of the turbomachine.
Nous nous réfèrerons à la figure 2 et aux figures suivantes pour la suite de la description.We will refer to FIG. 2 and the following figures for the remainder of the description.
La figure 2 illustre un système de détection, de régulation et un système de protection contre la survitesse selon l’invention. Une roue phonique 10, commune au système de régulation et au système de protection contre la survitesse, est destinée à être entrainée en rotation par un arbre de la turbomachine et comprenant des dents sur une circonférence, comme détaillé en référence à la figure 1.FIG. 2 illustrates a detection, regulation and overspeed protection system according to the invention. A phonic wheel 10, common to the regulation system and to the overspeed protection system, is intended to be driven in rotation by a shaft of the turbomachine and comprising teeth on a circumference, as detailed with reference to FIG. 1.
Le système de régulation et le système de protection contre la survitesse comprennent de plus des capteurs. Le système de régulation comprend un premier capteur 12 et un deuxième capteur 14 dits de régulation, leurs signaux étant destinés à réaliser des calculs pour réguler la vitesse de rotation de l’arbre de la turbomachine. Le système de protection contre la survitesse comprend un troisième capteur 16 et un quatrième capteur 18 dits de protection contre la survitesse, leurs signaux étant destinés à réaliser des calculs pour détecter une éventuelle survitesse de rotation de l’arbre de la turbomachine.The regulation system and the overspeed protection system further comprise sensors. The regulation system comprises a first sensor 12 and a second so-called regulation sensor 14, their signals being intended to perform calculations to regulate the speed of rotation of the shaft of the turbomachine. The overspeed protection system comprises a third sensor 16 and a fourth so-called overspeed protection sensor 18, their signals being intended to carry out calculations to detect a possible overspeed of rotation of the shaft of the turbomachine.
Ces capteurs 12, 14, 16, 18, sont agencés autour de la roue 10 phonique et de manière à être apte à détecter la présence d’une dent 11 de la roue 10 phonique. Ces capteurs envoient une tension alternative à une carte électronique, proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue phonique.These sensors 12, 14, 16, 18 are arranged around the phonic wheel 10 and so as to be able to detect the presence of a tooth 11 of the phonic wheel 10. These sensors send an alternating voltage to an electronic card, proportional to the speed of rotation of the tone wheel.
Les capteurs 12, 14, 16, 18 sont reliés à un calculateur composé de deux voies 24, 26, effectuant les mêmes calculs, et échangeant des données entre-elles. Le calculateur comprend ainsi deux cartes électroniques par voie, une étant dédiée à la régulation et l’autre étant dédiée à la protection contre la survitesse. Les cartes électroniques dédiées à la protection contre la survitesse sont de préférence des FPGA.The sensors 12, 14, 16, 18 are connected to a computer composed of two channels 24, 26, performing the same calculations, and exchanging data between them. The computer thus comprises two electronic cards per channel, one being dedicated to regulation and the other being dedicated to protection against overspeed. The electronic cards dedicated to overspeed protection are preferably FPGAs.
Le premier harnais 20 relie le premier 12 et le troisième 16 capteurs à la première et la deuxième voies 24, 26. Le second harnais 22 relie le deuxième 14 et le quatrième 18 capteurs à la première et la deuxième voies 24, 26.The first harness 20 connects the first 12 and the third 16 sensors to the first and the second channels 24, 26. The second harness 22 connects the second 14 and the fourth 18 sensors to the first and the second channels 24, 26.
La carte électronique comprend un calculateur avec deux voies 24, 26 distinctes, aptes à recevoir des signaux des capteurs.The electronic card comprises a computer with two separate channels 24, 26, capable of receiving signals from the sensors.
En particulier, comme on peut le voir sur la figure 2, la première voie 24 est apte à recevoir les signaux desdits premier 12, troisième 16 et quatrième 18 capteurs. La deuxième 26 voie est apte à recevoir les signaux du deuxième capteur 14 et des troisième 16 et quatrième 18 capteurs.In particular, as can be seen in FIG. 2, the first channel 24 is capable of receiving the signals from said first 12, third 16 and fourth 18 sensors. The second 26 channel is capable of receiving the signals from the second sensor 14 and from the third 16 and fourth 18 sensors.
Ces deux voies 24, 26 effectuent en parallèles les mêmes calculs. En ce qui concerne la régulation, il y a une voie dite « active » qui effectue les calculs pendant que l’autre voie dite « passive » fait uniquement de la surveillance. La voie passive permet également la redondance : si la voie active ne fonctionne plus correctement, la voie passive devient active et inversement. Cette architecture est qualifiée d’actif/passif.These two channels 24, 26 perform the same calculations in parallel. As far as regulation is concerned, there is a so-called "active" channel which performs the calculations while the other so-called "passive" channel only monitors. The passive channel also allows redundancy: if the active channel no longer functions correctly, the passive channel becomes active and vice versa. This architecture is called active/passive.
En ce qui concerne la protection contre la survitesse, c’est différent, les deux voies sont actives : si une des deux voies détecte une survitesse, une commande est envoyée pour couper le moteur. Cette architecture est qualifiée d’actif/actif.As far as the overspeed protection is concerned, it is different, both channels are active: if one of the two channels detects an overspeed, a command is sent to cut the motor. This architecture is called active/active.
Les deux voies 24, 26 communiquent l’une avec l’autre, en particulier, la première voie 24 transmet le signal du premier capteur 12 à la deuxième voie 26 et la deuxième voie 26 transmet le signal du deuxième capteur 14 à la deuxième voie 24. Le signal provenant du premier capteur 12 est noté S12, le signal provenant du deuxième capteur 14 est noté S14, le signal provenant du troisième capteur est noté S16 et le signal provenant du quatrième capteur est noté S18.The two channels 24, 26 communicate with each other, in particular, the first channel 24 transmits the signal from the first sensor 12 to the second channel 26 and the second channel 26 transmits the signal from the second sensor 14 to the second channel 24. The signal from the first sensor 12 is denoted S12, the signal from the second sensor 14 is denoted S14, the signal from the third sensor is denoted S16 and the signal from the fourth sensor is denoted S18.
Les cartes de régulation 24a, 26a est destinée à réaliser des calculs pour assurer la régulation de la vitesse de rotation de l’arbre de la turbomachine en fonction des commandes du pilote par exemple. Les cartes dites de survitesse 24b, 26b sont destinées à réaliser des calculs pour détecter lorsque la vitesse de rotation de l’arbre de la turbomachine est ou va dépasser un seuil dit de survitesse. Ainsi, dès lors qu’un phénomène de survitesse est détecté le système est apte à envoyer une commande de coupure à la turbomachine pour couper l’alimentation en carburant la chambre de combustion.The regulation cards 24a, 26a are intended to carry out calculations to ensure the regulation of the speed of rotation of the shaft of the turbomachine according to the commands of the pilot for example. The so-called overspeed cards 24b, 26b are intended to carry out calculations to detect when the speed of rotation of the shaft of the turbomachine is or will exceed a so-called overspeed threshold. Thus, when an overspeed phenomenon is detected, the system is able to send a cut-off command to the turbomachine to cut off the fuel supply to the combustion chamber.
Ici, le système de protection contre la survitesse permet en outre d’assurer une protection contre la survitesse lorsqu’une panne touche le système. En effet, la perte d’une dent 11 au niveau de la roue 10 phonique ou la présence de contacts intermittents au niveau du harnais 20, 22 peuvent induire une sous-estimation de la vitesse réelle de rotation de l’arbre de la turbomachine, et donc que la vitesse de rotation de l’arbre aille au-delà du seuil de survitesse sans que cela ne soit détecté par le système de régulation et de protection contre la survitesse touché par une ou plusieurs pannes.Here, the overspeed protection system further helps provide overspeed protection when a fault hits the system. Indeed, the loss of a tooth 11 at the level of the phonic wheel 10 or the presence of intermittent contacts at the level of the harness 20, 22 can induce an underestimation of the actual speed of rotation of the shaft of the turbomachine, and therefore that the speed of rotation of the shaft goes beyond the overspeed threshold without this being detected by the regulation and protection system against overspeed affected by one or more failures.
Pour cela, il est proposé un procédé permettant, lors de la détection d’une panne au niveau du système de régulation, d’envoyer une commande de coupure à la turbomachine après un temps de confirmation, avec la vitesse de rotation de l’arbre aille au-delà du seuil de survitesse. L’envoi de la commande de coupure à la turbomachine est réalisé par le système de régulation.For this, a method is proposed which makes it possible, upon detection of a fault at the level of the regulation system, to send a cut-off command to the turbomachine after a confirmation time, with the speed of rotation of the shaft goes beyond the overspeed threshold. The cut-off command is sent to the turbomachine by the control system.
La logique mise en œuvre par ce procédé est la suivante : la perte d’une dent 11 et un contact intermittent au niveau du harnais crée une distorsion similaire du signal émis par les quatre capteurs. Par conséquent, si une anomalie du signal est identifiée pour les signaux du premier 12 et deuxième 14 capteurs et au moins l’un des signaux desdits troisième 16 et quatrième 18 capteurs, alors il y a un risque de survitesse non contrôlé : en effet, étant donné que les données provenant des capteurs entrainent une sous-estimation de la vitesse effective de la roue phonique. Ainsi, la régulation de la vitesse de la turbomachine est de faite sous-estimée et la protection contre la survitesse de la turbomachine est inopérante (figure 3).The logic implemented by this process is as follows: the loss of a tooth 11 and an intermittent contact at the level of the harness creates a similar distortion of the signal emitted by the four sensors. Consequently, if a signal anomaly is identified for the signals of the first 12 and second 14 sensors and at least one of the signals of said third 16 and fourth 18 sensors, then there is a risk of uncontrolled overspeed: indeed, since the data coming from the sensors leads to an underestimation of the effective speed of the phonic wheel. Thus, the regulation of the speed of the turbomachine is in fact underestimated and the protection against overspeed of the turbomachine is inoperative (FIG. 3).
De par la répartition régulière des dents 11 en périphérie de la roue 10 phonique, lorsqu’il n’y aucune panne touchant le système, les capteurs 12, 14, 16, 18 envoient aux voies 24, 26 un signal sinusoïdal comme illustré par la première courbe 28a de la figure 3. Le maximum d’un signal sinusoïdal correspond au moment où une dent 11 de la roue 10 phonique se trouve à la verticale d’un capteur 12, 14, 16, 18 et le minimum correspond au moment où un capteur 12, 14, 16, 18 se trouve entre deux dents 11 consécutives.Due to the regular distribution of the teeth 11 on the periphery of the phonic wheel 10, when there is no failure affecting the system, the sensors 12, 14, 16, 18 send to the channels 24, 26 a sinusoidal signal as illustrated by the first curve 28a of FIG. 3. The maximum of a sinusoidal signal corresponds to the moment when a tooth 11 of the phonic wheel 10 is vertical to a sensor 12, 14, 16, 18 and the minimum corresponds to the moment when a sensor 12, 14, 16, 18 is located between two consecutive teeth 11.
Le procédé de détection de panne est exécuté cycliquement, pour s’assurer que chaque dent 11 a été détectée sans anomalie.The fault detection process is executed cyclically, to ensure that each tooth 11 has been detected without anomaly.
La première étape du procédé de détection de pannes d’un système 13 de régulation et de protection contre la survitesse consiste, pour chaque signal émis par les capteurs 12, 14, 16, 18, à mesurer, cycliquement, la période de chacun de ces signaux pseudo-sinusoïdaux. La figure 3 illustre la mesure d’une période dans le cas nominal, lorsqu’il y a une perte d’au moins une dent 11 et lorsqu’il y a un contact intermittent au niveau du harnais 20, 22. Lors du cas nominal, la période du signal sinusoïdal est la période T1 indiqué sur la première courbe 28a. Lors d’une panne, le signal est déformé, de sorte qu’un palier apparait P. En effet, lors d’une perte de dent 11, le signal en sortie d’un des capteurs 12, 14, 16, 18 correspond à la deuxième courbe 28b. La période du signal est alors allongée, et correspond à la période T2 indiquée sur la figure 3. Lors d’un contact intermittent, la période du signal peut être rallongée ou réduite selon la durée du contact intermittent. Ainsi, un contact intermittent peut avoir la même signature que la perte d’une dent, et doit présenter une période équivalente à la période T2, ou une signature différente de la perte de dent, et présenter une période équivalente à la période T3 indiqué sur la troisième courbe 28b. La nouvelle période T3 indiquée sur la troisième courbe 28b devient alors inférieure à la période T1. Dans ce cas, la sous-estimation de la période entrainant une surestimation de la vitesse de rotation du moteur, n’implique donc aucun risque de survitesse de la turbomachine. Néanmoins, le signal est alors bruité, et donc difficilement exploitable par la carte électronique de régulation.The first step of the method for detecting failures of a regulation and overspeed protection system 13 consists, for each signal emitted by the sensors 12, 14, 16, 18, in measuring, cyclically, the period of each of these pseudo-sinusoidal signals. FIG. 3 illustrates the measurement of a period in the nominal case, when there is a loss of at least one tooth 11 and when there is intermittent contact at the level of the harness 20, 22. In the nominal case , the period of the sinusoidal signal is the period T1 indicated on the first curve 28a. During a breakdown, the signal is deformed, so that a level appears P. Indeed, during a loss of tooth 11, the signal at the output of one of the sensors 12, 14, 16, 18 corresponds to the second curve 28b. The signal period is then lengthened, and corresponds to the period T2 indicated in figure 3. During an intermittent contact, the signal period can be lengthened or reduced according to the duration of the intermittent contact. Thus, an intermittent contact can have the same signature as the loss of a tooth, and must present a period equivalent to the period T2, or a signature different from the loss of tooth, and present a period equivalent to the period T3 indicated on the third curve 28b. The new period T3 indicated on the third curve 28b then becomes less than the period T1. In this case, the underestimation of the period leading to an overestimation of the rotational speed of the engine, therefore does not imply any risk of overspeed of the turbomachine. Nevertheless, the signal is then noisy, and therefore difficult to use by the electronic regulation card.
En conclusion, la détection d’une perte de dent 11 ou d’un contact intermittent possède une signature similaire : une variation de la période du signal délivré par le capteur 12, 14, 16, 18 à la carte électronique. Par conséquent la détection de panne s’appuie sur la mesure de périodes.In conclusion, the detection of a loss of tooth 11 or an intermittent contact has a similar signature: a variation in the period of the signal delivered by the sensor 12, 14, 16, 18 to the electronic card. Therefore, failure detection is based on the measurement of periods.
Ainsi, la deuxième étape consiste à comparer chaque période mesurée à un cycle donné à au moins une période antérieure mesurée dans un cycle précédent, cette étape consistant à :
- comparer la période mesurée à un seuil haut et un seuil bas qui sont calculés chacun comme une fonction de ladite période antérieure;
- identifier le signal comme erroné si une valeur de la période mesurée n’est pas comprise entre le seuil bas et le seuil haut.Thus, the second step consists in comparing each period measured in a given cycle with at least one previous period measured in a previous cycle, this step consisting in:
- comparing the measured period with a high threshold and a low threshold which are each calculated as a function of said previous period;
- identify the signal as erroneous if a value of the measured period is not between the low threshold and the high threshold.
Cette étape est illustrée à la figure 4. La période TC2 du cycle est ainsi mesurée puis comparée à une période TC1 mesurée dans le cycle immédiatement précédent.This step is illustrated in FIG. 4. The period TC2 of the cycle is thus measured and then compared with a period TC1 measured in the immediately preceding cycle.
Le signal est considéré comme étant erroné lorsque sa période TC2 n’est pas comprise dans un intervalle entre un seuil bas et un seuil haut. Come illustré à la figure 4, le seuil bas est égal à 75% de la période TC1 mesurée dans le cycle immédiatement précédent. Le seuil haut est égal à 125% de la période TC1 mesurée dans le cycle immédiatement précédent. En traits pointillés est représenté un pic manquant dans le signal mesuré.The signal is considered to be erroneous when its period TC2 is not included in an interval between a low threshold and a high threshold. As illustrated in FIG. 4, the low threshold is equal to 75% of the period TC1 measured in the immediately preceding cycle. The high threshold is equal to 125% of the period TC1 measured in the immediately preceding cycle. Dotted lines show a missing peak in the measured signal.
Dans cette deuxième étape, il est vérifié que la période du signal pseudo sinusoïdal, est compris dans une fenêtre, dans laquelle le signal est considéré comme sain. En cas contraire, tel qu’illustré à la figure 4, le signal est identifié comme erroné. Dans le cas illustré à la figure 4, la période TC2 du signal étant supérieure à 125% de la période précédente TC1 (ici la période TC2 est équivalente à 150% de la période TC1 précédente), le signal est alors considéré comme erroné.In this second step, it is verified that the period of the pseudo sinusoidal signal is included in a window, in which the signal is considered to be healthy. Otherwise, as shown in Figure 4, the signal is identified as erroneous. In the case illustrated in FIG. 4, the period TC2 of the signal being greater than 125% of the previous period TC1 (here the period TC2 is equivalent to 150% of the previous period TC1), the signal is then considered to be erroneous.
La troisième étape consiste à déduire, en fonction du résultat de l’étape b), si les pannes touchant le système de régulation 13 risquent d’engendrer un phénomène de survitesse non contrôlé de la turbomachine. En d’autres termes, il est vérifié s’il y a suffisamment de mesures erronées pouvant provoquer un risque de survitesse non contrôlé de turbomachine le système 13 de régulation. Ainsi, en fonction des signaux provenant des capteurs 12, 14, 16, 18, identifiés comme erronés, le procédé conclu ou non au risque ou non de survitesse non contrôlée de la turbomachine. En particulier, la quatrième étape comprend une étape pour détecter une panne si les signaux S12, S14 desdits premier 12 et deuxième 14 capteurs et au moins l’un des signaux S16, S18 desdits troisième 16 et quatrième 18 capteurs sont identifiés comme erronés.The third step consists in deducing, depending on the result of step b), whether the failures affecting the regulation system 13 risk generating an uncontrolled overspeed phenomenon of the turbomachine. In other words, it is checked whether there are enough erroneous measurements that could cause a risk of uncontrolled overspeed of the turbomachine regulating system 13. Thus, depending on the signals coming from the sensors 12, 14, 16, 18, identified as erroneous, the process concludes or not at the risk or not of uncontrolled overspeed of the turbomachine. In particular, the fourth step comprises a step for detecting a failure if the signals S12, S14 of said first 12 and second 14 sensors and at least one of the signals S16, S18 of said third 16 and fourth 18 sensors are identified as erroneous.
En effet, il y a un risque de survitesse non contrôlée dès lors que les signaux des premier 12 et deuxième 14 capteurs de régulation sont erronés et que le contrôle de la survitesse est inopérant lorsque au moins l’un du signal S16 du troisième capteur 16 et du signal S18 du quatrième capteur 18 est erroné.Indeed, there is a risk of uncontrolled overspeed when the signals from the first 12 and second 14 regulation sensors are erroneous and the overspeed control is inoperative when at least one of the signal S16 of the third sensor 16 and of the signal S18 of the fourth sensor 18 is erroneous.
Cette logique permet ainsi d’établir un état de panne du système 13 de régulation et de protection contre la survitesse. Le procédé est répété, et de préférence, tant qu’aucune panne n’est détectée.This logic thus makes it possible to establish a fault state of the system 13 of regulation and protection against overspeed. The process is repeated, and preferably, as long as no failure is detected.
Ainsi, une fois cette panne détectée, la logique est d’envoyer une coupure moteur pour éviter que l’arbre de la turbomachine se trouve en survitesse. Néanmoins, cette commande de coupure n’est pas envoyée immédiatement suite à la détection d’une panne, pouvant être soit un contact intermittent au niveau d’au moins un desdits deux harnais 20, 22 soit une perte d’au moins une dent 11 de la roue 10 phonique, mais plutôt après un temps de confirmation.Thus, once this failure has been detected, the logic is to send an engine shutdown to prevent the turbomachine shaft from overspeeding. Nevertheless, this cut-off command is not sent immediately following the detection of a fault, which may be either an intermittent contact at the level of at least one of said two harnesses 20, 22 or a loss of at least one tooth 11 of the phonic wheel 10, but rather after a confirmation time.
Pour cela, un procédé de détermination d’un risque de survitesse d’une turbomachine et de génération d’une commande de coupure de la turbomachine est mis en œuvre, suite à la détection d’un état de panne au niveau du système 13 de régulation et de protection contre la survitesse.For this, a method for determining a risk of overspeed of a turbomachine and for generating a cut-off command for the turbomachine is implemented, following the detection of a fault condition at the level of the system 13 of regulation and overspeed protection.
La première étape du procédé de coupure consiste à détecter un état de panne établi lors du procédé de détection d’un état de panne d’un système 13 de régulation et de protection contre la survitesse tel que décrit précédemment. Cette détection à lieu à un instant t.The first step of the cut-off process consists in detecting a fault state established during the process for detecting a fault state of a system 13 for regulation and protection against overspeed as described previously. This detection takes place at a time t.
La deuxième étape du procédé de coupure consiste à déterminer une vitesse de rotation de ladite roue 10, lors du cycle immédiatement précédent au cycle n, à partir d’un signal obtenu à partir d’au moins l’un du signal S12 du premier capteur 12 et du signal S14 du deuxième capteur 14.The second step of the cut-off method consists in determining a speed of rotation of said wheel 10, during the cycle immediately preceding cycle n, from a signal obtained from at least one of the signal S12 of the first sensor 12 and signal S14 from the second sensor 14.
Comme expliqué, la présence de panne peut entrainer une mauvaise estimation de la vitesse de rotation de l’arbre de la turbomachine. La deuxième étape du procédé de coupure vise donc à déterminer une valeur, la plus juste possible, de la vitesse de rotation de l’arbre de la turbomachine. Pour cela, un procédé de détermination d’un état de santé des signaux S12, S14 émis par lesdits premier capteur 12 et deuxième capteur 14 et un procédé de détermination d’un signal obtenu à partir d’au moins l’un du signal S12 du premier capteur 12 et du signal S14 du deuxième capteur 14 sont mis en œuvre. La vitesse de rotation est déduite dans ce système 13 de régulation et de protection à survitesse, des signaux provenant des capteurs dits de régulation, avant que l’état de panne soit établit, c’est-à-dire dans le cycle précédent n-1 la détection de l’état de panne. Par conséquent, il est indispensable d’obtenir à partir des signaux S12, S14 des premier 12 et deuxième 14 capteurs une estimation la plus juste possible de la vitesse de rotation de l’arbre de la turbomachine et ceci malgré la présence d’une panne.As explained, the presence of a fault can lead to an incorrect estimation of the rotational speed of the turbomachine shaft. The second stage of the cut-off process therefore aims to determine a value, as accurate as possible, of the speed of rotation of the shaft of the turbomachine. For this, a method for determining a state of health of the signals S12, S14 emitted by said first sensor 12 and second sensor 14 and a method for determining a signal obtained from at least one of the signal S12 of the first sensor 12 and of the signal S14 of the second sensor 14 are implemented. The speed of rotation is deduced in this overspeed regulation and protection system 13, from the signals coming from the so-called regulation sensors, before the fault condition is established, that is to say in the previous cycle n- 1 Fault condition detection. Consequently, it is essential to obtain from the signals S12, S14 of the first 12 and second 14 sensors the most accurate possible estimate of the speed of rotation of the shaft of the turbomachine and this despite the presence of a fault. .
Le procédé est mis en œuvre sur chacun des première 24 et seconde 26 voies et pour respectivement chacun des premier 12 et deuxième 14 capteurs. En particulier, le procédé permet de déterminer l’état de santé des signaux émis par lesdits premier 12 et deuxième 14 capteurs lors du cycle précédant immédiatement le cycle lors duquel un état de panne a été détecté.The method is implemented on each of the first 24 and second 26 channels and for respectively each of the first 12 and second 14 sensors. In particular, the method makes it possible to determine the state of health of the signals emitted by said first 12 and second 14 sensors during the cycle immediately preceding the cycle during which a fault state was detected.
La première étape du procédé de détermination d’un état de santé consiste à implémenter un bit de test de préférence initialisé à 0. La valeur du bit de test est cycliquement rafraichie au terme du procédé de détection d’une panne au niveau du système 13 de régulation et de protection contre la survitesse. Lorsqu’une panne est détectée, la voie 24, 26 concerné change la valeur du bit de test à 1. Lorsqu’aucune panne est détectée, la voie 24, 26 concerné change la valeur du bit 0. Un exemple de variation du bit de test est illustré sur la première courbe 30a de la figure 6.The first step of the method for determining a state of health consists in implementing a test bit preferably initialized to 0. The value of the test bit is cyclically refreshed at the end of the method for detecting a failure at the level of the system 13 control and overspeed protection. When a failure is detected, channel 24, 26 concerned changes the value of the test bit to 1. When no failure is detected, channel 24, 26 concerned changes the value of bit 0. An example of variation of the test bit test is illustrated on the first curve 30a of Figure 6.
La deuxième étape consiste à implémenter un compteur de santé CS de préférence initialisé à 0. Ce compteur CS vise à compter les pannes identifiées pour le signal délivré pour un capteur 12, 14, 16, 18 donné. Ainsi, ce compteur CS est cycliquement incrémenté lorsque le bit de test est égal à 1 et est décrémenté lorsque le bit de test est égal à 0.The second step consists in implementing a health counter CS preferably initialized to 0. This counter CS aims to count the failures identified for the signal delivered for a given sensor 12, 14, 16, 18. Thus, this counter CS is cyclically incremented when the test bit is equal to 1 and is decremented when the test bit is equal to 0.
Comme cela est visible sur la deuxième courbe 30b de la figure 6, un seuil haut et un seuil bas permet la confirmation d’une panne ou la réhabilitation de celle-ci. Egalement un seuil de saturation est implémenté de sorte à permettre d’éviter tout bagottement.As can be seen on the second curve 30b of FIG. 6, a high threshold and a low threshold allow the confirmation of a failure or the rehabilitation thereof. Also a saturation threshold is implemented so as to avoid any chattering.
La troisième étape consiste alors pour chacun desdits signaux S12, S14 provenant du premier capteur 12 et du deuxième capteur 14 à fixer la valeur du bit de test cycliquement à 1 lorsque le signal est identifié comme erroné au terme de la deuxième étape du procédé de détection de pannes d’un système de régulation et de protection contre la survitesse, ou à 0 dans le cas contraire.The third step then consists for each of said signals S12, S14 originating from the first sensor 12 and from the second sensor 14 in fixing the value of the test bit cyclically to 1 when the signal is identified as erroneous at the end of the second step of the detection method. failures of a regulation system and protection against overspeed, or to 0 otherwise.
La quatrième étape consiste ensuite soit à :
- incrémenter cycliquement le compteur de santé CS de 1 lorsque, le bit de test est égal à 1, à l’issu de la troisième étape du procédé de détermination d’un état de santé des signaux S12, S14 émis par lesdits premier capteur 12 et deuxième capteur 14, soit
- décrémenter cycliquement le compteur de santé CS de 1 lorsque le bit de test est égal à 0 à l’issue de la troisième étape du procédé de détermination d’un état de santé des signaux S12, S14 émis par lesdits premier capteur 12 et deuxième capteur 14.The fourth step then consists of either:
- cyclically increment the health counter CS by 1 when the test bit is equal to 1, at the end of the third step of the method for determining a state of health of the signals S12, S14 emitted by said first sensor 12 and second sensor 14, or
- cyclically decrement the health counter CS by 1 when the test bit is equal to 0 at the end of the third step of the method for determining a state of health of the signals S12, S14 emitted by said first sensor 12 and second sensor 14.
Le procédé de détermination d’un signal obtenu à partir d’au moins l’un du signal S12 du premier capteur 12 et du signal S14 du deuxième capteur 14, consiste en d’autres termes à sélectionner le signal adéquat pour faire une estimation la plus juste possible de la vitesse de rotation de l’arbre de la turbomachine, utilisée par la suite pour émettre ou non une commande de coupure du moteur.The method for determining a signal obtained from at least one of the signal S12 of the first sensor 12 and of the signal S14 of the second sensor 14, consists in other words in selecting the appropriate signal to make an estimate as accurate as possible of the speed of rotation of the shaft of the turbomachine, subsequently used to issue or not an engine cut-off command.
La première étape consiste à sélectionner cycliquement l’un des signaux suivants, destiné à être utilisé lors du procédé de coupure moteur :
- si seul le bit de test de la première voie 24 est à 1, le signal S14 du deuxième capteur 14 est sélectionné ;
- si seul le bit de test de la deuxième voie est à 1, le signal S12 du premier capteur 12 est sélectionné ;
- si le bit de test de la première voie et le bit de test de la seconde voie sont à 0 :
i) Sélectionner un signal résultant du calcul de la moyenne dudit premier signal S12 et dudit deuxième signal S14, si la différence entre les deux signaux est inférieure à un seuil prédéterminé;
ii) Comparer les compteurs de santé du premier signal S12 et du deuxième signal S14, les compteurs de santé étant déterminés par le biais du procédé de détermination d’un état de santé ;
iii) Sélectionner le signal parmi le premier signal S12 et le deuxième signal S14 ayant le compteur de santé le moins élevé ;
- si le bit de test de la première voie 24 et le bit de test de la seconde voie 26 sont à 1 :
i) Laisser un délai minimum s’écouler ;
ii) Comparer les compteurs de santé du premier signal S12 et du deuxième signal S14, les compteurs de santé étant déterminés par le biais du procédé de détermination d’un état de santé ;
iii) Sélectionner le signal parmi le premier signal S12 et le deuxième signal S14 ayant le compteur de santé le moins élevé.The first step consists of cyclically selecting one of the following signals, intended to be used during the motor shutdown process:
- if only the test bit of the first channel 24 is at 1, the signal S14 of the second sensor 14 is selected;
- if only the test bit of the second channel is at 1, the signal S12 of the first sensor 12 is selected;
- if the test bit of the first channel and the test bit of the second channel are at 0:
i) Selecting a signal resulting from the calculation of the average of said first signal S12 and of said second signal S14, if the difference between the two signals is less than a predetermined threshold;
ii) Compare the health counters of the first signal S12 and the second signal S14, the health counters being determined through the method of determining a health state;
iii) Selecting the signal among the first signal S12 and the second signal S14 having the lowest health counter;
- if the test bit of the first channel 24 and the test bit of the second channel 26 are at 1:
i) allow a minimum period of time to elapse;
ii) Compare the health counters of the first signal S12 and the second signal S14, the health counters being determined through the method of determining a health state;
iii) Select the signal among the first signal S12 and the second signal S14 having the lowest health counter.
Le cas où seul un des signaux des capteurs de régulation est erroné, le choix doit obligatoirement se porter sur le signal non erroné.If only one of the signals from the regulation sensors is erroneous, the choice must be made on the non-erroneous signal.
Dans le cas où les deux signaux ne sont pas erronés, si les valeurs de vitesse sont proches, c’est-à-dire que leur différence est inférieure à une valeur de marge prédéterminé, alors une moyenne des signaux est calculée. Au-delà de ce cette marge, on considère qu’au moins un des signaux est erroné, et le signal avec un compteur de santé CS faible, c’est-à-dire pour lequel peu d’erreurs ont été observées, est sélectionné.If the two signals are not erroneous, if the speed values are close, i.e. their difference is less than a predetermined margin value, then an average of the signals is calculated. Beyond this this margin, it is considered that at least one of the signals is erroneous, and the signal with a low CS health counter, i.e. for which few errors have been observed, is selected .
Dans le cas où les deux signaux sont erronés selon le procédé de détection de pannes, après un délai minimum, le signal avec le compteur de santé CS le plus faible est sélectionné.In the event that both signals are erroneous according to the failure detection method, after a minimum delay, the signal with the lowest health counter CS is selected.
Une fois le signal sélectionné, la vitesse Vtde rotation lors du cycle immédiatement précédent au cycle lors duquel l’état de panne a été déterminé, est calculée. A partir de cette vitesse, le délai de confirmation dt est calculé en fonction de la dernière la vitesse Vtvalide mesurée à un instant t, d’un gradient maximum de la vitesse Vt, ou est extrait d’abaques de modélisation de la turbomachine. Avant la fin de ce délai de confirmation, la turbomachine n’est pas susceptible d’entrer en survitesse même si la vitesse Vtaugmente selon le gradient maximum (accélération maximale), tandis que suite à ce délai la turbomachine est susceptible d’être en survitesse.Once the signal has been selected, the speed V t of rotation during the cycle immediately preceding the cycle during which the fault state was determined, is calculated. From this speed, the confirmation time dt is calculated as a function of the last valid speed V t measured at a time t, of a maximum gradient of the speed V t , or is extracted from modeling charts of the turbomachinery. Before the end of this confirmation delay, the turbomachine is not likely to enter overspeed even if the speed V t increases according to the maximum gradient (maximum acceleration), whereas following this delay the turbomachine is likely to be in overspeed.
La troisième étape consiste, une fois le signal sélectionné, à déterminer un temps de confirmation dt à l’aide de la vitesse de rotation déterminée à la deuxième étape. Le temps de confirmation est par exemple déterminé à l’aide d’un abaque liant la vitesse de rotation du moteur lors du cycle immédiatement précédent au temps de confirmation.The third step consists, once the signal has been selected, in determining a confirmation time dt using the rotational speed determined in the second step. The confirmation time is for example determined using an abacus linking the speed of rotation of the motor during the immediately preceding cycle to the confirmation time.
La quatrième étape consiste à déterminer à l’instant t+dt, une vitesse de rotation Vt+dtdudit organe rotatif, ici la roue 11, à partir d’un signal obtenu à partir d’au moins l’un du signal du premier capteur 12 et du signal du deuxième capteur 14. La vitesse est calculée de la même manière que Vtlors de la deuxième étape du procédé de coupure.The fourth step consists in determining at time t+dt, a speed of rotation V t+dt of said rotary member, here wheel 11, from a signal obtained from at least one of the signal of the first sensor 12 and the signal from the second sensor 14. The speed is calculated in the same way as V t during the second step of the cut-off method.
La cinquième étape consiste à comparer ladite vitesse de rotation Vt+dtobtenue à l’étape c) avec un seuil de vitesse Vsprédéterminé. Ce seuil de vitesse, pouvant être légèrement inférieur au seuil de survitesse, peut être calculé à partir des abaques. Si Vt+dt≥Vs, il peut être conclu qu’une panne est confirmée, et une commande de coupure de la turbomachine est alors envoyéeThe fifth step consists in comparing said speed of rotation V t+dt obtained in step c) with a predetermined speed threshold V s . This speed threshold, which may be slightly lower than the overspeed threshold, can be calculated from the charts. If V t+dt ≥V s , it can be concluded that a failure is confirmed, and a turbomachine shutdown command is then sent
Claims (11)
- au moins un organe rotatif (10) destiné à être entrainé en rotation par un arbre de la turbomachine à une vitesse de rotation égale ou proportionnelle à celle dudit arbre, et comprenant sur une circonférence des éléments d’indication de position;
- au moins un premier (12), deuxième (14), troisième (16) et quatrième (18) capteurs, lesdits capteurs étant disposés en regard de l’organe rotatif (10) et étant chacun aptes à détecter le passage d’un élément d’indication de position devant le capteur (12, 14, 16, 18);
- au moins une première (24) et une seconde (26) voies configurées, de sorte que :
- la première voie (24) est apte à recevoir les signaux dudit premier capteur (12) et desdits troisième (16) et quatrième (18) capteurs;
- la seconde voie (26) est apte à recevoir les signaux dudit deuxième capteur (14) et desdits troisième (16) et quatrième (18) capteurs ;
- au moins un premier harnais (20) reliant lesdits premier (12) et troisième (16) capteurs aux première (24) et/ou seconde (26) voies et un second harnais (22) reliant lesdits deuxième (14) et quatrième (18) capteurs aux première (24) et/ou seconde (26) voies ;
le procédé de détection d’un état de panne comprenant au moins un cycle comportant les étapes suivantes :
a) pour chaque signal émis par lesdits capteurs (12, 14, 16, 18), mesurer, cycliquement, la période du signal ;
b) comparer chaque période mesurée à un cycle donné à au moins une période antérieure mesurée dans un cycle précédent, cette étape consistant à :
- comparer la période mesurée à un seuil haut et un seuil bas qui sont calculés chacun comme une fonction de ladite période antérieure ;
- identifier le signal comme erroné si une valeur de la période mesurée n’est pas comprise entre le seuil bas et le seuil haut ;
c) déduire, en fonction du résultat de l’étape b), la présence ou non d’une panne dans le système de régulation (13a), cette étape consistant à :
- établir un état de panne si les signaux desdits premier (12) et deuxième (14) capteurs et au moins l’un des signaux desdits troisième (16) et quatrième (18) capteurs sont identifiés comme erronés.Method for detecting a state of failure of a regulation system (13a) and of a protection system against overspeed (13b) of part of a turbomachine, the regulation system (13a) and the system protection against overspeed (13b) comprising:
- at least one rotary member (10) intended to be driven in rotation by a shaft of the turbomachine at a rotational speed equal to or proportional to that of said shaft, and comprising on a circumference position indicating elements;
- at least one first (12), second (14), third (16) and fourth (18) sensors, said sensors being arranged facing the rotary member (10) and each being capable of detecting the passage of a position indicating element in front of the sensor (12, 14, 16, 18);
- at least one first (24) and one second (26) channels configured, so that:
- the first channel (24) is adapted to receive the signals from said first sensor (12) and from said third (16) and fourth (18) sensors;
- the second channel (26) is capable of receiving the signals from said second sensor (14) and from said third (16) and fourth (18) sensors;
- at least a first harness (20) connecting said first (12) and third (16) sensors to the first (24) and/or second (26) channels and a second harness (22) connecting said second (14) and fourth ( 18) first (24) and/or second (26) lane sensors;
the method for detecting a fault state comprising at least one cycle comprising the following steps:
a) for each signal emitted by said sensors (12, 14, 16, 18), measuring, cyclically, the period of the signal;
b) comparing each period measured in a given cycle with at least one previous period measured in a previous cycle, this step consisting of:
- comparing the measured period with a high threshold and a low threshold which are each calculated as a function of said previous period;
- identify the signal as erroneous if a value of the measured period is not between the low threshold and the high threshold;
c) deducing, depending on the result of step b), the presence or absence of a fault in the regulation system (13a), this step consisting of:
- establishing a fault condition if the signals from said first (12) and second (14) sensors and at least one of the signals from said third (16) and fourth (18) sensors are identified as erroneous.
a) détecter, à un instant t, un état de panne au moyen du procédé selon l’une des revendications 1 à 6, lors d’un cycle n ;
b) déterminer une vitesse de rotation dudit organe rotatif, lors du cycle n-1 immédiatement précédent au cycle n, à partir d’un signal obtenu à partir d’au moins l’un du signal du premier capteur (12) et du signal du deuxième capteur (14) ;
c) déterminer un temps de confirmation dt à l’aide de la vitesse de rotation déterminée à l’étape b) ;
d) déterminer, à l’instant t+dt, une vitesse de rotation Vt+dtdudit organe rotatif à partir d’un signal obtenu à partir d’au moins l’un du signal du premier capteur (12) et du signal du deuxième capteur (14) ;
e) comparer ladite vitesse de rotation Vt+dtobtenue à l’étape c) avec un seuil de vitesse Vsprédéterminé.Method for determining a risk of overspeed of a turbomachine and for generating a command to cut off the turbomachine, comprising the following steps:
a) detecting, at a time t, a fault condition by means of the method according to one of claims 1 to 6, during a cycle n;
b) determining a speed of rotation of said rotary member, during cycle n-1 immediately preceding cycle n, from a signal obtained from at least one of the signal from the first sensor (12) and from the signal the second sensor (14);
c) determining a confirmation time dt using the speed of rotation determined in step b);
d) determining, at time t+dt, a speed of rotation V t+dt of said rotary member from a signal obtained from at least one of the signal from the first sensor (12) and from the signal the second sensor (14);
e) comparing said speed of rotation V t+dt obtained in step c) with a predetermined speed threshold V s .
a) implémenter un bit de test de préférence initialisé à 0 ;
b) implémenter un compteur de santé de préférence initialisé à 0 ;
pour chacun desdits signaux provenant du premier capteur (12) et du deuxième (14) capteur :
c) fixer la valeur du bit de test cycliquement à 1 lorsque le signal comme erroné au terme de l’étape b) du procédé selon la revendication 1 ou à 0 dans le cas contraire ;
d) incrémenter cycliquement le compteur de santé de 1 lorsque à l’issue de l’étape c) le bit de test est égal à 1, ou décrémenter cycliquement le compteur de santé de 1 lorsque à l’issue de l’étape c) le bit de test est égal à 0.Method for determining a state of health of the signals emitted by said first sensor (12) and second (14) sensor, the method comprising the following steps for each of said first (24) and second (26) channels and respectively each of said first (12) and second (14) sensors:
a) implement a preference test bit initialized to 0;
b) implement a preference health counter initialized to 0;
for each of said signals from the first sensor (12) and the second sensor (14):
c) setting the value of the test bit cyclically to 1 when the signal is erroneous at the end of step b) of the method according to claim 1 or to 0 otherwise;
d) cyclically increment the health counter by 1 when at the end of step c) the test bit is equal to 1, or cyclically decrement the health counter by 1 when at the end of step c) the test bit is 0.
a) sélectionner cycliquement l’un des signaux suivants, destiné à être utilisé lors du procédé selon la revendication 9 :
- si seul le bit de test de la première voie (24) est à 1, le signal du deuxième (14) capteur est sélectionné ;
- si seul le bit de test de la seconde voie (26) est à 1, le signal du premier (12) capteur est sélectionné ;
- si le bit de test de la première voie (24) et le bit de test de la seconde voie (26) sont à 0 :
i) Sélectionner un signal résultant du calcul de la moyenne dudit premier signal et dudit deuxième signal, si la différence entre les deux signaux est inférieure à un seuil prédéterminé ;
ii) Comparer les compteurs de santé du premier et du deuxième signal, les compteurs de santé étant déterminés par le biais du procédé de détermination d’un état de santé selon la revendication 8 ;
iii) Sélectionner le signal parmi le premier et le deuxième signal ayant le compteur de santé le moins élevé ;
- si le bit de test de la première voie (24) et le bit de test de la seconde voie (26) sont à 1 :
i) Laisser un délai minimum s’écouler ;
ii) Comparer les compteurs de santé du premier et du deuxième signal , les compteurs de santé étant déterminés par le biais du procédé de détermination d’un état de santé selon la revendication 8 ;
iii) Sélectionner le signal parmi le premier et le deuxième signal ayant le compteur de santé le moins élevéA method of determining a signal obtained from at least one of the signal from the first sensor (12) and the signal from the second (14) sensor, the method comprising the following steps:
a) cyclically selecting one of the following signals, intended to be used during the method according to claim 9:
- if only the test bit of the first channel (24) is at 1, the signal of the second (14) sensor is selected;
- if only the test bit of the second channel (26) is at 1, the signal of the first (12) sensor is selected;
- if the test bit of the first channel (24) and the test bit of the second channel (26) are at 0:
i) Selecting a signal resulting from the calculation of the average of said first signal and of said second signal, if the difference between the two signals is less than a predetermined threshold;
ii) comparing the health counters of the first and the second signal, the health counters being determined by the method of determining a health state according to claim 8;
iii) Select the signal among the first and the second signal having the lowest health meter;
- if the test bit of the first channel (24) and the test bit of the second channel (26) are at 1:
i) allow a minimum period of time to elapse;
ii) comparing the health counters of the first and the second signal, the health counters being determined by means of the method of determining a state of health according to claim 8;
iii) Select the signal from the first and second signal with the lowest health meter
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FR (1) | FR3099789B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230407761A1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-12-21 | General Electric Company | Electronic overspeed protection system and method |
WO2024084151A1 (en) * | 2022-10-20 | 2024-04-25 | Safran Aircraft Engines | Method and module for detecting the state of a coupling device, and associated turbine engine and aircraft |
FR3142050A1 (en) * | 2022-11-16 | 2024-05-17 | Safran Aircraft Engines | Method for detecting a lightning strike by measurement gradient inconsistency |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070013365A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Ics Triplex Technology Ltd. | Turbo machinery speed monitor |
GB2517523A (en) * | 2013-07-19 | 2015-02-25 | Gkn Hybrid Power Ltd | Flywheel control scheme |
US20150292348A1 (en) * | 2012-11-13 | 2015-10-15 | Microturbo | Device and method for protecting an aircraft turbomachine computer against speed measurement errors |
-
2019
- 2019-08-05 FR FR1908986A patent/FR3099789B1/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070013365A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Ics Triplex Technology Ltd. | Turbo machinery speed monitor |
US20150292348A1 (en) * | 2012-11-13 | 2015-10-15 | Microturbo | Device and method for protecting an aircraft turbomachine computer against speed measurement errors |
GB2517523A (en) * | 2013-07-19 | 2015-02-25 | Gkn Hybrid Power Ltd | Flywheel control scheme |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230407761A1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-12-21 | General Electric Company | Electronic overspeed protection system and method |
US11965424B2 (en) * | 2022-06-21 | 2024-04-23 | General Electric Company | Electronic overspeed protection system and method |
WO2024084151A1 (en) * | 2022-10-20 | 2024-04-25 | Safran Aircraft Engines | Method and module for detecting the state of a coupling device, and associated turbine engine and aircraft |
FR3141208A1 (en) * | 2022-10-20 | 2024-04-26 | Safran Aircraft Engines | Method and module for detecting the state of a coupling device, turbomachine and associated aircraft |
FR3142050A1 (en) * | 2022-11-16 | 2024-05-17 | Safran Aircraft Engines | Method for detecting a lightning strike by measurement gradient inconsistency |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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