JP2008139313A - 振動測定システム及び該システムを含むガスタービンエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】センサ設置場所を識別できるセンサを用いたガスタービンエンジン用の振動測定システムが提供される。
【解決手段】振動測定システムは、ガスタービンエンジンに結合されて第１の識別子３４を送信するように構成された第１の加速度計１２と、ガスタービンエンジンに結合されて第１の識別子と異なる第２の識別子４６を送信するように構成された第２の加速度計１３と、第１及び第２の識別子を受信するために第１及び第２の加速度計に結合され、第１及び第２の加速度計のどちらが信号調整コンピュータに接続されているかを判断するように構成された信号調整コンピュータ１８とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、総括的に、ガスタービンエンジン用の振動測定システムに関し、より具体的には、加速度計が主加速度計又はバックアップ加速度計のいずれで機能しているかを判断するように構成された振動測定システムに関する。

少なくとも幾つかの公知の航空機エンジンにおいて、２つの加速度計及び付随する信号調整システムを用いて、航空機搭乗員にエンジン振動の表示が提供される。少なくとも幾つかのエンジンにおいて、１つの加速度計が内部に取り付けられ、１つは外部に取り付けられる。具体的には、かかる実施形態において、一般に内部に取り付けられる加速度計は、ファン軸受などガスタービンエンジン内で発生する振動に対して敏感な構成要素に隣接して取り付けられ、外部に取り付けられる加速度計は一般に、ファンフレームなどエンジン振動にそれほど敏感ではない構造用構成要素に取り付けられる。

一般にかかる実施形態において、内部に取り付けられる加速度計が故障すると、第３の加速度計が外部に設置され、内部に取り付けられる加速度計の代わりに用いられる。エンジンバランス係数は通常、内部に取り付けられる加速度計と外部に取り付けられる新たな加速度計との間では異なるが、この差は一般に、加速度計が設置された時点で信号調整コンピュータにインストールされているソフトウェアによって対処される。

運転中、使用している加速度計は、信号調整コンピュータに物理的に接続される。内部に取り付けられる加速度計と外部に取り付けられる加速度計との間で切り替えるために、又はその逆の場合も同様に、加速度計の１つは他の加速度計が接続される前にコンピュータから切断されなければならない。信号調整コンピュータはまた、いずれの加速度計が使用中であるかに基づいて正しい加速度計設定に再構成する必要がある。コンピュータが不適切に構成された場合、誤った加速度計係数が用いられ、正確な振動測定のためにエンジンの均衡を保つことは極めて困難となる。従って、主加速度計の故障が発生した場合に信号調整コンピュータを適正に構成することが不可欠である。
米国特許第６，９０９，９４８号公報

１つの態様において、ガスタービンエンジン用の振動測定システムが提供される。振動測定システムは、ガスタービンエンジン組立体に結合され、第１の識別子を送信するように構成された第１の加速度計と、ガスタービンエンジン組立体に結合され、第１の識別子と異なる第２の識別子を送信するように構成された第２の加速度計と、第１及び第２の識別子を受信するために第１及び第２の加速度計に結合され、第１及び第２の識別子に基づき第１及び第２の加速度計のどちらが信号調整コンピュータに接続されているかを判断するように構成された信号調整コンピュータとを含む。

別の態様において加速度計が提供される。加速度計は、増幅器に結合された正の接続部と、増幅器に結合された負の接続部と、アース端子に結合された接地接続部と、コンピュータに識別子を送信するように構成された識別接続部とを含み、コンピュータは、識別子に基づいて第１及び第２の加速度計のどちらが信号調整コンピュータに接続されているかを判断するように構成される。

更に別の態様において、ガスタービンエンジン組立体が提供される。ガスタービンエンジン組立体は、ガスタービンエンジン及びガスタービンエンジンに結合される振動測定システムを含む。振動測定システムは、ガスタービンエンジンに結合されて第１の識別子を送信するように構成された第１の加速度計と、ガスタービンエンジンに結合されて第１の識別子と異なる第２の識別子を送信するように構成された第２の加速度計と、第１及び第２の識別子を受信するために第１及び第２の加速度計に結合され、第１及び第２の識別子に基づいて第１及び第２の加速度計のどちらが信号調整コンピュータに接続されているかを判断するように構成された信号調整コンピュータとを含む。

図１は、例示的な振動測定システム８を含むガスタービンエンジン組立体６の簡略ブロック図である。振動測定システム８は、第１の加速度計１２を含み、これは例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン組立体６の内部に取り付けられる。例えば、第１の加速度計１２は通常、ファンロータに最も近い最前方軸受など、ファン不均衡を検出するために最も感度の高い位置に取り付けられる。振動測定システム８はまた、第２の加速度計１３を含み、これは例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン組立体６の外部位置に取り付けられる。組み立て中、加速度計１３は通常、ケーシング又はフレームに取り付けられる。例えば加速度計１３は、タービン中心フレーム、タービン後方フレーム、低圧タービンケーシング、タービン排気ケース、又は高圧圧縮機ケースに取り付けることができる。

運転中、内部加速度計１２及び外部加速度計１３は各々、配線ハーネス１４及び１５を介して、通常は航空機のエレクトロニクスベイ内に配置されるか又はガスタービンエンジン上に取り付けられる信号調整コンピュータ１８に接続される。加速度計信号は通常、電気信号調整ハードウェアによって処理され、該電気信号調整ハードウェアは、信号調整コンピュータ１８内にインストールされ、同期振動レベルの判定、エンジンの均衡を保つのに必要なバランスウェイトの算出、コックピットディスプレイ用の振動増幅のスケーリング、後で検索するためのデータ格納、メンテナンスメッセージの生成及び他の機能などの機能を実行する。メンテナンスアクセス端子（ＭＡＴ）２０が信号調整コンピュータに関連付けられ、技術者又は他の者がデータにアクセスすし、及び他の方法で信号調整コンピュータ１８とインターフェースすることが可能となる。

図２は、ガスタービンエンジン組立体６で用いることができる例示的な振動測定システム１０の簡略ブロック図である。例示的な実施形態において、振動測定システム１０は、図１に示す振動測定システム８用のバックアップシステムとして使用される。より具体的には、加速度計１２が故障した場合、内部加速度計１２を信号調整コンピュータ１８から切断することができ、バックアップ加速度計１６を信号調整コンピュータ１８に結合し、加速度計１２の代替として機能させることができる。例示的な実施形態において、加速度計１６は、ガスタービンエンジン６の外部に取り付けられ、バックアップ配線ハーネス２２を介して信号調整コンピュータ１８に接続される。好ましい実施形態では、２つの別個の構成要素として配線１４とバックアップ配線ハーネス２２とを含むが、しかしながら当業者であれば、配線ハーネス１４及び配線ハーネス２２は同じ構成要素であってもよく、或いはスイッチを用いることによって加速度計１２及び１６の両方に接続することができる点は理解されるであろう。

バックアップ振動測定システム１０は、主振動測定システム８に対するバックアップ加速度計システムとして用いられる。具体的には、外部加速度計１６は、内部加速度計１２の何らかの故障又はエラーの場合にバックアップ加速度計として用いられる。外部加速度計１６のセンサ配置は通常、内部配置ほど感度は高くないが、内部加速度計１２が故障した場合に使用するためにファン不均衡に対して許容可能な感度を有する。

図３は、図２に示す加速度計１２又は１６のいずれかと置き換えるのに用いることができる例示的な加速度計２４の簡略ブロック図である。すなわち、加速度計２４は、ガスタービンエンジン組立体６の内部又は外部のいずれかに取り付けることができる。従って、加速度計２４は、加速度計２４を図２に示す信号調整コンピュータ１８に接続するのに使用される４つの接続ポイント又は配線を含む。具体的には、加速度計２４は、正の接続部２８、負の接続部３０、及び接地接続部３２を含む。

より具体的には、正及び負の接続部２８及び３０は、加速度計２４の出力を増幅するための増幅器（信号調整コンピュータ１８など）の正及び負の端子にそれぞれ結合される。更に、接地接続部３２は、信号調整コンピュータ１８上の接地線端子又は他の適当なアース端子に結合される。

加速度計構成２４はまた、第１の識別接続部３４を含む。好ましい実施形態において、第１の識別接続部３４は、接地接続部３２に内部で接続され、配線ハーネス１４を介して信号調整コンピュータ１８に外部で接続される。しかしながら、当業者であれば、第１の識別接続３４は様々な接地位置で接続できる点が理解されるであろう。具体的には、運転中、信号調整コンピュータ１８は、加速度計２４が接地されていることを示す第１の表示信号を加速度計２４から受信する。

図４は、図１及び図２に示す加速度計１２又は１６のいずれかと置き換えるのに用いることができる例示的な加速度計３８の簡略ブロック図である。すなわち、加速度計３８は、ガスタービンエンジン組立体６の内部又は外部のいずれかに取り付けることができる。従って、加速度計３８は、図２に示す信号調整コンピュータ１８に加速度計３８を接続するのに使用される４つの接続ポイント又は配線を含む。具体的には、加速度計３８は、正の接続部４０、負の接続部４２、及び接地接続部４４、を含む。

より具体的には、正及び負の接続部４０及び４２は、加速度計３８に電力を供給するための増幅器（信号調整コンピュータ１８など）の正及び負の端子にそれぞれ結合される。更に、接地接続部４４は、信号調整コンピュータ１８の接地線端子又は他の適当なアース端子に結合される。

加速度計構成３８はまた、識別接続部４６を含む。好ましい実施形態において、識別接続部４６は識別接続３４と異なる。より具体的には、加速度計２４及び３８の各々は、信号調整ユニット１８に異なる信号を送信するように構成され、これによって信号調整ユニット１８は、加速度計２４及び３８を区別することができるようになる。例示的な実施形態において、第２の識別接続部４６は、比較的高抵抗を有する抵抗器４８に内部で接続される。例えば、図４に示すように、抵抗器４８は、接地接続部４４と第２の識別接続部との間で結合され、これによって運転中、信号調整コンピュータ１８は、第２の識別コネクタがフローティングしている、すなわち信号調整コンピュータ１８により接地と第２の識別接続部４６との間で高い電気抵抗が計測されたことを示す第２の表示信号を加速度計３８から受信する。

本明細書に記載するものは、図１及び図２に示す加速度計１２又は１６と置き換えるのに使用することができる２つの例示的な加速度計である。具体的には、加速度計２４及び３８は、ガスタービンエンジン組立体６に内部又は外部で取り付けることができる。具体的には、設置中、加速度計３４は、内部加速度計１２又は外部バックアップ加速度計１６のいずれかとして機能するようにガスタービンエンジン内に設置することができ、内部加速度計１２又は外部加速度計１６の残りは、第２の加速度計構成３８として構成される。第１の識別接続３４及び第２の識別接続部４６は、いずれの加速度計１２又は１６が構成２４又は３８のどちらを有するかに応じて、配線ハーネス１４又はバックアップ配線ハーネス２２のいずれかによって信号調整コンピュータ１８に接続される。第１の識別接続３４又は第２の識別接続部４６のいずれかを含むことによって、信号調整コンピュータ１８は、加速度計１２又は１６が接地される（加速度計構成２４）か又は高抵抗をフローティングする（加速度計構成３８）かに基づいて、加速度計１２又は１６のいずれが信号調整コンピュータ１８に接続されているかを識別する離散値を割り当てることができる。加速度計１２又は１６のどちらが接続されているかを識別することによって、本発明は、加速度計１２又は１６のいずれが使用中であるかに関して信号調整コンピュータ１８を構成する技術者の必要性を排除する。

いずれの加速度計が使用中であるかに関して信号調整コンピュータを構成する技術者の必要性を排除するためのシステム及び方法が提案される。改善された加速度計構成は、異なる配線構成に結合される接続を含む加速度計を使用し、これによってコンピュータは、いずれの加速度計が使用中であるかを自動的に識別することができるようになる。具体的には、各加速度計は、特定の加速度計に固有の識別子を送信するように構成され、これによって信号調整コンピュータ１８は、いずれの加速度計が信号調整コンピュータ１８に接続されているかを判断することができるようになる。

本発明を好ましい実施形態に関連して説明してきたが、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、均等物でその要素を置き換えることができることは当業者であれば理解されるであろう。加えて、本発明の教義に対してその本質的範囲から逸脱することなく特定の状況に適応するように多くの修正を行うことができる。従って本発明は、本発明を実施するために企図される最良の様式として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は、添付の請求項の技術的範囲内にある全ての実施形態を含むものとする。

各々が信号調整コンピュータに接続された、内部に取り付けられる加速度計と外部に取り付けられる加速度計とを示すブロック図。 信号調整コンピュータに接続されるバックアップ加速度計を示すブロック図。 アース端子に内部で結合される第１の識別接続を含む加速度計の図。 抵抗素子に内部で結合される第２の識別接続を含む加速度計の図。

符号の説明

６ ガスタービンエンジン組立体
８ 主振動測定システム
１０ バックアップ振動測定システム
１２ 内部又は第１の加速度計
１３ 外部又は第２の加速度計
１４ 配線ハーネス
１５ 配線ハーネス
１６ 外部バックアップ加速度計
１８ 信号調整コンピュータ又はユニット
２０ メンテナンスアクセス端子（ＭＡＴ）
２２ バックアップ配線ハーネス
２４ 加速度計構成
２８ 正の接続部
３０ 負の接続部
３２ 接地接続部
３４ 第１の識別接続部
３８ 第２の加速度計構成
４０ 正の接続部
４２ 負の接続部
４４ 接地接続部
４６ 第２の識別接続部
４８ 抵抗器

Claims (10)

1. ガスタービンエンジン（６）用の振動測定システム（８）であって、
   前記ガスタービンエンジンに結合され、第１の識別子（３４）を送信するように構成された第１の加速度計（１２）と、
   前記ガスタービンエンジンに結合され、前記第１の識別子と異なる第２の識別子（４６）を送信するように構成された第２の加速度計（１３）と、
   前記第１及び第２の識別子を受信するために前記第１及び第２の加速度計に結合された信号調整コンピュータ（１８）と、
   を備え、前記信号調整コンピュータ（１８）が前記第１及び第２の加速度計のいずれが前記信号調整コンピュータ（１８）に結合されているかを判断するように構成された振動測定システム（８）。
2. 前記第１及び第２の加速度計（１２、１３）が各々、正の接続部（２８、４０）、負の接続部（３０、４２）、接地接続部（３２、４４）、及び識別接続部（３４、４６）を含む、
   請求項１に記載の振動測定システム（８）。
3. 前記第１の加速度計接地接続部（３２）が、前記第１の加速度計識別接続部（３４）に直接結合される、
   請求項２に記載の振動測定システム（８）。
4. 前記第２の加速度計（１３）が、前記第２の加速度計接地接続部（４４）と前記第２の加速度計識別接続部（４６）との間に結合された抵抗器（４８）を含む、
   請求項２に記載の振動測定システム（８）。
5. 前記第１及び第２の加速度計（１２、１３）の少なくとも１つが、前記ガスタービンエンジン（６）の内部に取り付けられ、前記残りの加速度計が、前記ガスタービンエンジンの外部表面に取り付けられる、
   請求項２に記載の振動測定システム（８）。
6. 前記信号調整コンピュータ（１８）が、前記第１の識別子及び第２の識別子（３４、４６）に基づいて前記第１及び第２の加速度計（１２、１３）に離散値を割り当てるためのソフトウェアを含む、
   請求項１に記載の振動測定システム（８）。
7. 前記第２の外部加速度計（１３）が、前記ガスタービンエンジン（６）内の不均衡によって引き起こされる振動を検出するように構成される、
   請求項１に記載の振動測定システム（８）。
8. 加速度計（１２、１３）において、
   増幅器に結合される正の接続部（２８、４０）と、
   前記増幅器に結合される負の接続部（３０、４２）と、
   アース端子に結合される接地接続部（３２、４４）と、
   識別子をコンピュータ（１８）に送信するように構成された識別接続部（３４、４６）と、
   を備え、
   前記コンピュータは、受信した信号に基づいて前記加速度計を識別するように構成されている、
   ことを特徴とする加速度計（１２、１３）。
9. 前記加速度計接地接続部が、前記第１の加速度計識別接続部に直接結合される、
   請求項８に記載の加速度計（１２、１３）。
10. 前記加速度計接地接続（３２、４４）と前記加速度計識別接続（３４、４６）との間に結合された抵抗器（４８）を更に備える、
    請求項８に記載の加速度計（１２、１３）。

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