JP4973252B2 - ストール予兆検知方法及びエンジン制御システム - Google Patents

Description

本発明は、軸流圧縮機のストール予兆検知方法及びエンジン制御システムに関する。

ガスタービンエンジンやジェットエンジン等に使用される軸流圧縮機において、ストールが発生した場合、圧力比の低下、断熱効率の低下、吸入流量の減少や空気の逆流等の不具合が生じる。このため、従来の軸流圧縮機は、ストール現象の発生点から十分マージンを持った点で運転しなければならず、性能を十分に引き出せない状態で使用せざるを得なかった。

このような問題を解決するために、ストールを予兆段階で検知し、アクチュエーションによって回避するエンジン制御（アクティブストール制御）が提案されている。このアクティブストール制御を実現するためのストール予兆検知技術として、例えば、下記特許文献１には、高応答圧力センサをロータ動翼のリーディングエッジ近傍のケーシング内壁面に設置し、高応答圧力センサによって検出した壁圧の時系列データの自己相関値を、ストールリスクを評価する指標（ストールリスク評価指標）として算出し、当該ストールリスク評価指標に基づいてストール予兆を検知する技術が開示されている。また、下記特許文献２には、圧縮機に関するパラメータ（圧力等）の時系列データに周波数復調処理を施した後、カルマンフィルタを用いたフィルタ処理を行うことで、上記パラメータの生データとフィルタ処理後の推定値との差を示すカルマンフィルタ・イノベーションを求め、当該カルマンフィルタ・イノベーションの標準偏差をストールリスク評価指標として用いてストール予兆を検知する技術が開示されている。さらに、下記特許文献３には、圧縮機に関するパラメータ（圧力等）を示すデータに対してウェーブレット変換を実行することで、ストールリスク評価指標を求める技術が開示されている。
特開２００２−３６４５８２号公報 特開２００４−１２４９４６号公報 特開２００５−１８８５１４号公報

上述したように、従来では種々のストール予兆検知技術があるが、ストールリスク評価指標には大きな時間的変動が生じる場合や、軸流圧縮機の周方向の位置によって出現時期や大きさが異なる（周方向不均一性）場合があり得る。このため、ストールの予兆を正確に検知することができず、ストール回避制御が不安定となったり、圧力等を測定するセンサの故障診断が困難となるという問題がある。

この問題に対し、本願発明者は、特願２００６−１４０２５７において、エンジン制御周期を超えない時間幅でストールリスク評価指標の時間平均処理を行い、さらに、軸流圧縮機の周方向における複数箇所の夫々で取得したストールリスク評価指標の時間平均値の周方向平均値を求めることによりストールリスク評価指標の安定化を図り、高い信頼性を有するストール予兆検知技術を提案している。このようなストール予兆検知技術を用いることにより、ある程度ストールリスク評価指標の安定化を図ることは可能であるが、計測ノイズに起因するストールリスク評価指標の時間的変動を抑制するには十分ではなかった。

また、この計測ノイズに起因するストールリスク評価指標の時間的変動を抑制するために、ストールリスク評価指標の時間平均値に対し、指数平滑処理、移動平均処理、または低域通過フィルタ等を適用することによって平滑化を行う方法も考えられるが、この場合、大きな応答遅れがストールリスク評価指標に生じることになる。特にエンジンの急加速時にはストールマージンが１００（ｍｓ）の間に５％程度の割合で急激に減少するため、ストールリスク評価指標の応答遅れによって必要な時にストール回避制御を行うことができず、ストールが発生してしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、アクティブストール制御に必須の高精度（高感度）且つ安定したストールリスク評価指標を得ると共に、高信頼性を有する安定したストール予兆検知方法及び検知エンジン制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、ストール予兆検知方法に係る第１の解決手段として、複数の動翼が設けられたロータと、前記動翼と対向してロータの外周を覆うように設けられた円筒状のケーシングとからなる軸流圧縮機のストール予兆検知方法であって、
前記ケーシングの内壁面の周方向の複数箇所において、同一箇所の各々に１または複数設置された圧力センサによって検出された圧力の時系列データに基づいてストールリスクを評価する指標（ストールリスク評価指標）を算出する指標算出工程と、前記圧力センサに対応して得られる前記ストールリスク評価指標の各々に時間平均処理を行う時間平均処理工程と、前記圧力センサに対応して得られる前記時間平均処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値を算出する周方向平均処理工程と、前記ストールリスク評価指標の周方向平均値に対して平滑化処理を行う平滑化処理工程と、前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値の応答遅れを補正する遅れ補正工程と、前記応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値に基づいてストールの予兆を検知する予兆検知工程とを有することを特徴とする。

また、本発明では、ストール予兆検知方法に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記遅れ補正工程では、前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値の時間変化率と、所定の応答遅れ時間とを乗算してなる補正項を前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値に加算することにより、前記応答遅れを補正することを特徴とする。

また、本発明では、ストール予兆検知方法に係る第３の解決手段として、複数の動翼が設けられたロータと、前記動翼と対向してロータの外周を覆うように設けられた円筒状のケーシングとからなる軸流圧縮機のストール予兆検知方法であって、前記ケーシングの内壁面の周方向の複数箇所において、同一箇所の各々に１または複数設置された圧力センサによって検出された圧力の時系列データに基づいてストールリスクを評価する指標（ストールリスク評価指標）を算出する指標算出工程と、前記圧力センサに対応して得られる前記ストールリスク評価指標の各々に時間平均処理を行う時間平均処理工程と、前記圧力センサに対応して得られる前記時間平均処理後のストールリスク評価指標の各々に平滑化処理を行う平滑化処理工程と、前記圧力センサに対応して得られる前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の各々の応答遅れを補正する遅れ補正工程と、前記圧力センサに対応して得られる前記応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値を算出する周方向平均処理工程と、前記応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値に基づいてストールの予兆を検知する予兆検知工程とを有することを特徴とする。

また、本発明では、ストール予兆検知方法に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記遅れ補正工程では、前記圧力センサに対応して得られる前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の各々について、個別に前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の時間変化率と、所定の応答遅れ時間とを乗算してなる補正項を当該平滑化処理後のストールリスク評価指標に加算することにより、前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の各々の応答遅れを補正することを特徴とする。

また、本発明では、ストール予兆検知方法に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記平滑化処理工程では、前記平滑化処理として指数平滑処理を行うことを特徴とする。

さらに、本発明では、エンジン制御システムに係る解決手段として、軸流圧縮機を備えるエンジンの制御システムであって、上記のいずれかの解決手段を有するストール予兆検知方法を用いて軸流圧縮機のストールの予兆を検知するストール予兆検知装置と、当該ストール予兆検知装置によるストール予兆検知結果に基づいてエンジンの制御を行なうエンジン制御装置とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、ストールリスク評価指標における時間的変動、周方向不均一性及び固有差の影響の低減と共に、計測ノイズの低減、応答遅れの補正を行うので、エンジン急加速時などのストールマージンが急激に変化する場合でもアクティブストール制御に必須の高精度（高感度）且つ安定したストールリスク評価指標を得ることができ、その結果、正確なアクティブストール制御を行うことが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン制御システムの構成ブロック図である。本エンジン制御システムは、軸流圧縮機を備えるガスタービンエンジンやジェットエンジン等の制御システムであり、軸流圧縮機のストール予兆を検知するストール予兆検知装置ＳＴＤと、当該ストール予兆検知装置ＳＴＤによるストール予兆検知結果に基づいてエンジンの制御を行なうエンジン制御装置ＥＣＵとから構成されている。なお、エンジン制御装置ＥＣＵは、２系統のエンジン制御装置（第１のエンジン制御装置２０及び第２のエンジン制御装置３０）から構成されている。

ストール予兆検知装置ＳＴＤは、第１の圧力センサ１〜第８の圧力センサ８、第１の回転数センサ９及び第２の回転数センサ１０、第１の評価指標算出部１１〜第４の評価指標算出部１４、第１の信号処理部１５、第２の信号処理部１６及び記憶部１７から構成されている。

図２は、軸流圧縮機Ｃに対する第１の圧力センサ１〜第８の圧力センサ８の設置位置を示す説明図であり、図２（ａ）は軸流圧縮機の正面図、図２（ｂ）は軸流圧縮機の要部断面図（側面図）である。軸流圧縮機Ｃは、複数の動翼Ｃ１が設けられたロータＣ２と、上記動翼Ｃ１と対向してロータＣ２の外周を覆うように設けられた円筒状のケーシングＣ３とから略構成される。図２（ａ）に示すように、ケーシングＣ３の周方向に沿って設定されたセンサ設置箇所Ｗ１〜Ｗ４において、センサ感度面がケーシングＣ３の内壁面Ｃ４と面一となるように、それぞれ圧力センサが２個ずつ（２系統）設置されている。つまり、ケーシングＣ３の周方向において、１２時の位置に設定されたセンサ設置箇所Ｗ１には、第１の圧力センサ１及び第２の圧力センサ２が設置され、３時の位置に設定されたセンサ設置箇所Ｗ２には、第３の圧力センサ３及び第４の圧力センサ４が設置され、６時の位置に設定されたセンサ設置箇所Ｗ３には、第５の圧力センサ５及び第６の圧力センサ６が設置され、また、９時の位置に設定されたセンサ設置箇所Ｗ４には、第７の圧力センサ７及び第８の圧力センサ８が設置されている。

また、図２（ｂ）に示すように、各圧力センサは、動翼Ｃ１のリーディングエッジ近傍から、動翼チップ側前端と後端間の中央までの範囲Ｘの内壁面Ｃ４に設置されている。ここで、リーディングエッジＸは、動翼Ｃ１の通過により同様なインジケーションを示す動翼Ｃ１の上流域も含む。なお、各センサ設置箇所に設置される圧力センサの内、奇数番目（第１の圧力センサ１、第３の圧力センサ３、第５の圧力センサ５及び第７の圧力センサ７）をα系統とし、偶数番目（第２の圧力センサ２、第４の圧力センサ４、第６の圧力センサ６及び第８の圧力センサ８）をβ系統とする。

これら第１の圧力センサ１〜第８の圧力センサ８は、例えば高応答圧力センサであり、各センサ設置箇所Ｗ１〜Ｗ４の内壁面Ｃ４において、動翼Ｃ１が回転することによって生じる壁圧変化を検出し、当該壁圧変化を示す圧力検出信号を第１の評価指標算出部１１〜第４の評価指標算出部１４に出力する。具体的には、第１の圧力センサ１及び第２の圧力センサ２は、センサ設置箇所Ｗ１の内壁面Ｃ４における壁圧変化を検出し、当該壁圧変化を示す圧力検出信号を第１の評価指標算出部１１に出力する。第３の圧力センサ３及び第４の圧力センサ４は、センサ設置箇所Ｗ２の内壁面Ｃ４における壁圧変化を検出し、当該壁圧変化を示す圧力検出信号を第２の評価指標算出部１２に出力する。第５の圧力センサ５及び第６の圧力センサ６は、センサ設置箇所Ｗ３の内壁面Ｃ４における壁圧変化を検出し、当該壁圧変化を示す圧力検出信号を第３の評価指標算出部１３に出力する。第７の圧力センサ７及び第８の圧力センサ８は、センサ設置箇所Ｗ４の内壁面Ｃ４における壁圧変化を検出し、当該壁圧変化を示す圧力検出信号を第４の評価指標算出部１４に出力する。

図１に戻って説明すると、第１の回転数センサ９及び第２の回転数センサ１０は、例えばパルスピックアップであり、軸流圧縮機ＣのロータＣ２の１回転当たり１パルスの回転数を検出し、当該回転数を示す回転パルス信号を第１の評価指標算出部１１〜第４の評価指標算出部１４に出力する。このように、回転数センサを２系統備えることにより、仮にどちらか一方が故障した場合でも、回転数を正常に検出できる。ここで、第１の回転数センサ９をα系統とし、第２の回転数センサ１０をβ系統とする。

第１の評価指標算出部１１は、第１の圧力センサ１及び第２の圧力センサ２から入力される圧力検出信号、つまりセンサ設置箇所Ｗ１の内壁面Ｃ４における壁圧変化を示す時系列データに基づいてストールリスクを評価する指標（ストールリスク評価指標）を算出する。ここで、第１の評価指標算出部１１は、ストールリスク評価指標を第１の圧力センサ１及び第２の圧力センサ２に対応して個別に算出し、第１の圧力センサ１から得られるストールリスク評価指標と、第２の圧力センサ２から得られるストールリスク評価指標とを示す第１の評価指標信号を第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する。
また、この第１の評価指標算出部１１は、第１の回転数センサ９及び第２の回転数センサ１０から入力される回転パルス信号に基づいて回転数を算出し、当該回転数を示す回転数信号を第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する機能を有する。

第２の評価指標算出部１２は、第３の圧力センサ３及び第４の圧力センサ４から入力さ
れる圧力検出信号、つまりセンサ設置箇所Ｗ２の内壁面Ｃ４における壁圧変化を示す時系列データに基づいてストールリスク評価指標を算出する。ここで、第２の評価指標算出部１２は、ストールリスク評価指標を第３の圧力センサ３及び第４の圧力センサ４に対応して個別に算出し、第３の圧力センサ３から得られるストールリスク評価指標と、第４の圧力センサ４から得られるストールリスク評価指標とを示す第２の評価指標信号を第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する。また、この第２の評価指標算出部１２は、第１の回転数センサ９及び第２の回転数センサ１０から入力される回転パルス信号に基づいて回転数を算出し、当該回転数を示す回転数信号を第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する機能を有する。

第３の評価指標算出部１３は、第５の圧力センサ５及び第６の圧力センサ６から入力さ
れる圧力検出信号、つまりセンサ設置箇所Ｗ３の内壁面Ｃ４における壁圧変化を示す時系列データに基づいてストールリスク評価指標を算出する。ここで、第３の評価指標算出部１３は、ストールリスク評価指標を第５の圧力センサ５及び第６の圧力センサ６に対応して個別に算出し、第５の圧力センサ５から得られるストールリスク評価指標と、第６の圧力センサ６から得られるストールリスク評価指標とを示す第３の評価指標信号を第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する。また、この第３の評価指標算出部１３は、第１の回転数センサ９及び第２の回転数センサ１０から入力される回転パルス信号に基づいて回転数を算出し、当該回転数を示す回転数信号を第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する機能を有する。

第４の評価指標算出部１４は、第７の圧力センサ７及び第８の圧力センサ８から入力さ
れる圧力検出信号、つまりセンサ設置箇所Ｗ４の内壁面Ｃ４における壁圧変化を示す時系列データに基づいてストールリスク評価指標を算出する。ここで、第４の評価指標算出部１４は、ストールリスク評価指標を第７の圧力センサ７及び第８の圧力センサ８に対応して個別に算出し、第７の圧力センサ７から得られるストールリスク評価指標と、第８の圧力センサ８から得られるストールリスク評価指標とを示す第４の評価指標信号を第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する。また、この第４の評価指標算出部１４は、第１の回転数センサ９及び第２の回転数センサ１０から入力される回転パルス信号に基づいて回転数を算出し、当該回転数を示す回転数信号を第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する機能を有する。

第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、上記第１〜第４の評価指標信号と回転数信号とに基づいて所定の信号処理を行うことにより、圧力センサの故障診断及び軸流圧縮機Ｃにおけるストール予兆検知を行う。また、詳細は後述するが、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、記憶部１７において各圧力センサに対応して記憶されている、ロータＣ２の回転数とストールリスク評価指標の補正値との関係を示す近似多項式に基づいて、ストールリスク評価指標の補正を行う。

ここで、第１の信号処理部１５は第１のエンジン制御装置２０に、また、第２の信号処理部１６は第２のエンジン制御装置３０に、上記圧力センサの故障診断の結果及びストール予兆検知の結果を示す信号をそれぞれ出力する。

記憶部１７は、例えばフラッシュメモリ等であり、各圧力センサに対応する、ロータＣ２の回転数とストールリスク評価指標の補正値との関係を示す近似多項式を予め記憶している。

第１のエンジン制御装置２０及び第２のエンジン制御装置３０は、上記第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６から取得した圧力センサの故障診断結果及びストール予兆検知結果に基づいてエンジンのアクティブストール制御を行なう。

以上のように、本エンジン制御システムでは、各センサ設置箇所Ｗ１〜Ｗ４に設置される圧力センサと評価指標算出部との組み合わせを４系統備えた３／４常用冗長系を構成すると共に、信号処理部及びこれに対応するエンジン制御装置を２系統備えた１／２待機冗長系を構成することにより、各センサ設置箇所Ｗ１〜Ｗ４に設置される圧力センサのいずれかが故障した場合や、信号処理部またはエンジン制御装置の一方が故障した場合であっても、妥当なストール予兆検知を行なうことができ、その結果、安全なエンジン制御を実現することができる。
なお、ここで、３／４常用冗長系とは、常に４系統使用してそれらの平均値を採用し、１系統が故障した場合でも残りの３系統で対応するシステムを指す。また、１／２待機冗長系とは、２系統の内、一方の系統をアクティブチャンネルに、他方の系統をスタンドバイ（待機）チャンネルに設定して、通常はアクティブチャンネル側の系統を使用し、この系統が故障した場合にはスタンドバイチャンネル側の系統に切り替わるシステムを指す。

次に、上記のように構成された本エンジン制御システムの動作、特にストール予兆検知装置ＳＴＤにおけるストール予兆検知動作について、図３のフローチャートを用いて詳細に説明する。

まず、エンジン運転時において、軸流圧縮機Ｃの各センサ設置箇所Ｗ１〜Ｗ４に設置されたα系統及びβ系統の圧力センサは、それぞれが設置された内壁面Ｃ４の壁圧変化を検出し、圧力検出信号を各圧力センサに対応して設けられた第１の評価指標算出部１１〜第４の評価指標算出部１４に出力する。また、第１の回転数センサ９及び第２の回転数センサ１０は、軸流圧縮機ＣのロータＣ２の回転数を示す回転パルス信号を第１の評価指標算出部１１〜第４の評価指標算出部１４に出力する。

第１の評価指標算出部１１〜第４の評価指標算出部１４は、上記のように第１の回転数センサ９及び第２の回転数センサ１０から個別に出力される回転パルス信号に基づいて回転数を算出する（ステップＳ１）。本実施形態では、α系統の第１の回転数センサ９をアクティブチャンネル（第２の回転数センサ１０をスタンドバイチャンネルとする）とし、当該第１の回転数センサ９から得られる回転パルス信号に基づいて回転数を算出するものとする。なお、仮に第１の回転数センサ９が故障した場合は、第２の回転数センサ１０から得られる回転パルス信号に基づいて回転数を算出すれば良い。
また、回転数センサの故障を判断する方法としては、回転パルス信号は位相差によってアクティブチャンネル及びスタンドバイチャンネルから同時に出力されないため、回転パルス信号が両チャンネルから交互に検出される場合は正常と判断し、そうでなければ異常と判断することができる。例えば、アクティブチャンネルの回転パルス信号が２回連続で検出された場合は、スタンドバイチャンネルが故障していると判断する。

そして、第１の評価指標算出部１１〜第４の評価指標算出部１４は、α系統及びβ系統の圧力センサから取得した圧力検出信号、つまり壁圧変化を示す時系列データに基づいてストールリスク評価指標を算出する（ステップＳ２）。本実施形態では、ストールリスク評価指標の算出方法として、特開２００２−３６４５８２号公報（特許文献１）の技術を採用する。詳細な説明は省略するが、このストールリスク評価指標の算出方法は、壁圧変化を示す時系列データの一定時間内のデータセットと１周前又は複数周前のデータセットとの自己相関値をストールリスク評価指標として算出するものである。なお、自己相関値を計算する時間スパンは、１周以内であれば動翼Ｃ１の１翼間分であっても良いし、１周分であっても良い。

図４（ａ）は、上記のように、動翼Ｃ１の１翼間分の時間スパンで自己相関値（つまりストールリスク評価指標）を算出した結果の一例である。なお、この図では、軸流圧縮機Ｃの所定の３箇所に設置された圧力センサから得られた時系列データを基に算出したストールリスク評価指標を示している。この図に示すように、ストールリスク評価指標は時間的変動が大きく、この状態ではストール予兆を正確に検知することや、以下に説明する圧力センサの故障診断を行なうことは非常に困難である。

第１の評価指標算出部１１は、上記のような算出方法により、α系統（第１の圧力センサ１）及びβ系統（第２の圧力センサ２）に対応して得られたストールリスク評価指標を示す第１の評価指標信号と、回転数を示す回転数信号とを第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する。同様に、第２の評価指標算出部１１は、α系統（第３の圧力センサ３）及びβ系統（第４の圧力センサ４）に対応して得られたストールリスク評価指標を示す第２の評価指標信号と、回転数を示す回転数信号とを第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する。また、第３の評価指標算出部１３は、α系統（第５の圧力センサ５）及びβ系統（第６の圧力センサ６）に対応して得られたストールリスク評価指標を示す第３の評価指標信号と、回転数を示す回転数信号とを第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する。さらに、第４の評価指標算出部１４は、α系統（第７の圧力センサ７）及びβ系統（第８の圧力センサ８）に対応して得られたストールリスク評価指標を示す第４の評価指標信号と、回転数を示す回転数信号とを第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６に出力する。

次に、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、上記のように第１の評価指標算出部１１〜第４の評価指標算出部１４から取得した、α系統及びβ系統の各圧力センサに対応するストールリスク評価指標に対し、それぞれ時間平均処理を行う（ステップＳ３）。ここで、時間平均処理の手法としては、加算平均や２乗根平均等、種々の方法を適用可能である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のストールリスク評価指標の２０（ｍｓ）間における２乗根平均値を示すものである。この図に示すように、時間平均処理を行うことにより、ストールリスク評価指標の時間的変動を大きく低減することが可能である。よって、ストール予兆検知や圧力センサの故障診断を正確に行なうことができる。なお、平均化を行なう時間幅は、エンジン制御周期や当該制御周期の１／２等、エンジン制御の安定化を図ることのできる充分な時間幅で、且つストール予兆検知時期を遅らせない程度の短い時間幅で、且つエンジン制御装置と整合性のある時間幅とすることが望ましい。

続いて、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、記憶部１７に記憶されている各圧力センサに対応する、ロータＣ２の回転数とストールリスク評価指標の補正値との関係を示す近似多項式に基づき、運転時の回転数における補正値を算出する（ステップＳ４）。以下、この補正値について詳細に説明する。

上述したように、ストール予兆を正確に検知できない理由として、ストールリスク評価指標の時間的変動や、軸流圧縮機Ｃの周方向における圧力センサの設置箇所に依存して発生するストールリスク評価指標の周方向不均一性が考えられる。この内、ストールリスク評価指標の周方向不均一性の要因としては、実際に設置箇所に依存してストール予兆の出現時期や大きさが異なることが挙げられるが、他の要因として、圧力センサの個体差や、ケーシングＣ３の内壁面Ｃ４と動翼端間のクリアランスの周方向不均一性が考えられる。前者の要因については補正を行うべきではないが、後者の要因については補正を行うことが望ましい。

そこで、まず、実運転前（新製エンジンの出荷運転時やメンテナンス時等）に、種々の回転数の定常運転時において各圧力センサから得られるストールリスク評価指標を測定し、これらの周方向平均値を算出する。ここで、周方向平均値の算出方法としては、α系統の圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値と、β系統の圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値とを別個に算出する方法や、周方向に設置された全ての圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値を算出する方法を採用することができる。

そして、各圧力センサから得られたストールリスク評価指標と、上記のように算出した周方向平均値との差が、各圧力センサ毎の固有差である。よって、この固有差を各圧力センサ固有の補正値とし、実運転時には、各圧力センサから得られるストールリスク評価指標から上記補正値を差し引くことにより、圧力センサの個体差や、ケーシングＣ３の内壁面Ｃ４と動翼端間のクリアランスの周方向不均一性に起因するストールリスク評価指標の周方向不均一性を補正することができる。つまり、記憶部１７には、このように実運転前に予め求めておいた、各圧力センサに対応する、ロータＣ２の回転数とストールリスク評価指標の補正値との関係が回転数の関数である近似多項式として記憶されているのである。従って、ステップＳ４の処理において、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、実運転時の回転数を上記近似多項式に代入することにより、各圧力センサに対応する補正値をそれぞれ算出することができるため、実運転に入ってから連続的に変化する回転数にリアルタイムに対応することができる。
なお、上記のように、回転数とストールリスク評価指標の補正値との関係を近似多項式で記憶したが、これに限定されず、テーブルデータとして記憶しても良い。

第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、ステップＳ３により時間平均処理を施した各圧力センサのストールリスク評価指標から、ステップＳ４により算出した各圧力センサに対応する補正値をそれぞれ差し引くことによりストールリスク評価指標の補正を行う（ステップＳ５）。

図５（ａ）は、上記のような補正を行わない場合におけるストールリスク評価指標（時間平均処理済み）とストールマージンとの関係を示すものである。なお、この図では、軸流圧縮機Ｃの所定の３箇所に設置された圧力センサから得られた時系列データを基に算出したストールリスク評価指標を示している。この図に示すように、ストールマージンの広い状態から、周方向でストールリスク評価指標の差が大きく、固有差があることがわかる。
一方、図５（ｂ）は、ストールマージン１５％における周方向平均値から各圧力センサの固有差（補正値）を求め、当該補正値をストールリスク評価指標から差し引いた場合、つまりステップＳ５による補正を行った場合の、ストールリスク評価指標とストールマージンとの関係を示すものである。この図に示すように、固有差の除去により、周方向におけるストールリスク評価指標の差を低減できることがわかる。ここでは、図５（ａ）と比較して、周方向におけるストールリスク評価指標の差の最大値は約２／５に減少している。

続いて、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、各センサ設置箇所の同一箇所に設置されたα系統の圧力センサから得られた補正後のストールリスク評価指標と、β系統の圧力センサから得られた補正後のストールリスク評価指標との乖離が所定の閾値より大きいか否かを判定することにより圧力センサの故障診断を行なう（ステップＳ６）。
この故障診断は、各センサ設置箇所についてそれぞれ行なわれる。

ステップＳ６において、「NO」、つまり全てのセンサ設置箇所において、上記乖離が所定の閾値以下であった場合、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、全圧力センサを正常と判断し、各圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値を算出する（ステップＳ７）。本実施形態では、各センサ設置箇所のα系統の圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値と、β系統の圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値とを別個に算出する。そして、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、α系統とβ系統の内、事前にアクティブチャンネルとして指定されている方のストールリスク評価指標の周方向平均値を、最終的にストール予兆を検知するための指標として選択する（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ６において、「YES」、つまりいずれかのセンサ設置箇所において、上記乖離が所定の閾値より大きい場合、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、当該センサ設置箇所に設置された全ての圧力センサに故障が発生したと判断し、その故障が単一故障（１つのセンサ設置箇所で故障が発生）か、または二重故障（２つ以上のセンサ設置箇所で故障が発生）かを判定する（ステップＳ９）。このステップＳ９において、「YES」、つまり単一故障が発生した場合、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、上記単一故障が発生したセンサ設置箇所を除く他の３つのセンサ設置箇所の各圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値を算出する（ステップＳ１０）。ここでも、ステップＳ７と同様に、α系統の圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値と、β系統の圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値とを別個に算出する。そして、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、α系統の周方向平均値とβ系統の周方向平均値とを比較し、周方向平均値が大きい方の系統をアクティブチャンネル系統として選択し（ステップＳ１１）、ステップＳ８に移行する。この場合、故障と判定した箇所の圧力センサは以後使用禁止に設定する。

ここで、上記のようにストールリスク評価指標の周方向平均値を求めることによる効果について説明する。図６（ａ）は、軸流圧縮機Ｃの周方向６箇所に圧力センサを設置し、軸流圧縮機Ｃを設計点で作動させた状態からストール状態に遷移するまでの、各圧力センサから得られるストールリスク評価指標（時間平均処理済み）の変化を示すものである。ストールリスク評価指標の時間的変動は時間平均処理によって解決できるが、図６（ａ）に示すように、周方向における圧力センサの設置箇所によってストールリスク評価指標は大きく変動する（つまり周方向不均一性が大きい）ことがわかる。一般的に、ストールリスク評価指標（壁圧の自己相関値）が周方向のある特定の位置で悪化した場合でも、すぐにストール状態には陥らず、周方向のほぼ全域で悪化し始めてからストールする傾向にある。従って、本実施形態のように、ストールリスク評価指標の周方向平均値を求めることは、周方向不均一性に対する最適な対処方法であると考えられる。

図６（ｂ）は、６箇所の各圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値と、１箇所故障が発生した場合に、残り５箇所の各圧力センサから得られるストールリスク評価指標の周方向平均値の変化を示すものである。この図に示すように、故障により圧力センサを１個（１箇所分）失った場合であっても、周方向平均値に与える影響は少ないことがわかる。従って、上記ステップＳ７とＳ１０とで算出した周方向平均値には大きな乖離がなく、単一故障が発生した場合であってもストール予兆検知精度を維持することができる。また、単一故障した場合は、ステップＳ１１のように、α系統とβ系統との周方向平均値の内、大きい方を選択することで、より安全なストール予兆検知を行なうことができる。

一方、ステップＳ９において、「NO」、つまり二重故障が発生した場合、第１の信号処理部１５は第１のエンジン制御装置２０に、第２の信号処理部１６は第２のエンジン制御装置３０に二重故障警報信号をそれぞれ出力する（ステップＳ１２）。このように、２箇所以上で圧力センサに異常が発生した場合、ストール予兆検知精度を維持できなくなる可能性があるため警報を発生する。

次に、ステップＳ１３に戻って説明すると、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、ステップＳ８によって決定したストールリスク評価指標の周方向平均値に対して、下記（１）式を用いて指数平滑処理を行う（ステップＳ１３）。なお、下記（１）式において、ｙ_ｎはストールリスク評価指標の周方向平均値の今回値、Ｙ_ｎ−１は指数平滑処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値の前回値、Ｙ_ｎは指数平滑処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値の今回値、Ｃは係数（平滑化定数）である。ここで、応答遅れ時間は係数Ｃに依存して決まることになる。

以下、ストールリスク評価指標の周方向平均値に対する指数平滑処理の効果について説明する。
（１）指数平均化処理を行わない場合
まず、指数平均化処理を行わない場合について説明する。図７（a）は、軸流圧縮機Ｃにおける周方向の３箇所に設置した各圧力センサに対応する１翼間のストールリスク評価指標を算出し、夫々のストールリスク評価指標を１０（ｍｓ）に亘って時間平均処理した後、夫々のストールリスク評価指標の時間平均値を周方向平均して得られたストールリスク評価指標の時間変動を示すものである。なお、図７（a）は軸流圧縮機Ｃを定常運転して得たデータである。図７（b）に、１００（ｍｓ）以上に亘って平均化したストールリスク評価指標とストールマージンとの関係を示す。アクティブストール制御の開始または停止を判断するためのストールリスク評価指標の閾値（後述する第１の閾値Ｌ１及び第２の閾値Ｌ２）は、この図７（b）に示すストールリスク評価指標とストールマージンとの平均的関係に基づいて設定される。

図７（a）に示すストールリスク評価指標の周方向平均値の時間変動が、アクティブストール制御の開始または停止の判断に与える影響を評価するために、図７（a）のストールリスク評価指標の周方向平均値を、図７（b）のストールリスク評価指標とストールマージンとの平均的関係を用いてストールマージンに換算し、図７（c）に示すような換算後のストールマージンの時間変動を求めた。

正確なアクティブストール制御を行うためには、ストールマージンの時間変動幅を±２％以内に抑える必要がある。しかしながら、実際には図７（c）に示すように、ストールマージンは６％を中心として±２％を大きく超える時間変動幅を有しており、アクティブストール制御の開始または停止の判断に多大な影響を与えることになる。ここで、ストールリスク評価指標は軸流圧縮機Ｃを定常運転して得たデータであるので、図７（c）に示すストールマージンの時間変動は、ストールリスク評価指標の計測ノイズが支配的であると考えられる。ただし、図７（c）では、瞬時圧縮機作動が不安定となり、その後平均的状態に復帰する場合も観察でき、ストールリスク評価指標の時間変動の一部は実際にストールマージンが時間変動していることに起因すると考えられる。このようなストールマージンの時間変動は、軸流圧縮機Ｃを定常運転していても起こり得る不安定の成長及び復帰の他、インレットディストーション（機体が急旋回をしたり、横風や突風を受けたりしたためにエンジンに対して斜めから空気が流入すること）の影響によって誘発される場合も考えられる。

（２）指数平均化処理を行った場合
次に、指数平均化処理を行った場合について説明する。図８（a）は、ストールリスク評価指標の周方向平均値に対して、上記（１）式を用いて指数平滑処理を行った場合における、指数平滑処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値の時間変動を示すものである。なお、係数Ｃの値は0.15に設定した。また、図７（c）と同様に、図８（a）の指数平滑処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値を、図７（b）のストールリスク評価指標とストールマージンとの平均的関係を用いてストールマージンに換算し、図８（b）に示すような換算後のストールマージンの時間変動を求めた。

図７（a）と図８（a）とを比較してわかるように、指数平滑処理を行うことにより、計測ノイズ、つまり時間変動を低減することができる。また、図８（b）に示すように、定常運転中における急激な不安定の成長及び復帰の部分を除き、ストールマージンの時間変動幅を±２％以内に抑えることができる。以上のように、指数平均化処理を行った場合、計測ノイズを低減でき、ストールリスク評価指標の安定化を図ることができる。

このように、指数平滑化処理を行うことで計測ノイズを低減できる一方、運転状態が急激に不安定化する場合には応答遅れが発生する。この応答遅れの影響を以下のように評価した。まず、上述したような軸流圧縮機Ｃの定常運転中において起こり得る不意の変動はないものと仮定し、エンジン動特性シミュレーションにより予測したエンジン急加速時のストールマージンの時間変化を図９（a）に示す。この図９（a）において、時刻０（s）が急加速開始時点を示す。これに対し、ストールマージンに不意の時間変動を重畳することによって、定常運転中に実際に起こり得るストールマージン変化を図９（b）のように仮定した。この時の計測ノイズがない場合のストールリスク評価指標を図９（c）に示す。なお、図９（c）において、符号１００の破線は、ストールマージン０％の場合のストールリスク評価指標を示し、符号２００の破線は、ストールマージン５％の場合のストールリスク評価指標を示し、符号３００の破線は、ストールマージン１５％の場合のストールリスク評価指標を示している。ここで、ストールマージンが０％以下になる前に、つまりストールリスク評価指標が破線１００に到達する前にアクティブストール制御を開始する必要がある。

また、図９（c）のストールリスク評価指標（以下、このストールリスク評価指標をストールリスク評価指標真値と呼ぶ）に対し、ストールマージン換算で標準偏差1.5％に対応する計測ノイズを重畳して作成したストールリスク評価指標計測値、及びこのストールリスク評価指標計測値に対して指数平滑処理を行ったストールリスク評価指標指数平滑値の時間変化を図１０（a）に示す。この図１０（a）に示すように、ストールリスク評価指標指数平滑値には、ストールリスク評価指標真値やストールリスク評価指標計測値に対して応答遅れが発生していることがわかる。従って、仮に、この応答遅れを見込んでストールマージンが５％以下になった場合、つまりストールリスク評価指標指数平滑値が破線２００に到達した場合を、アクティブストール制御の開始時点と設定しても、実際のストールマージンは０％以下となっており、ストールの回避は不可能となる。

そこで、ステップＳ１４では、ステップＳ１３で求めた指数平滑後のストールリスク評価指標の周方向平均値に対して、下記（２）式を用いて応答遅れの補正を行う（ステップＳ１４）。下記（２）式に示すように、本実施形態では、Ｙ_ｎの時間変化率と、平滑処理方法によって任意に決定される応答遅れ時間Δtとを乗算してなる補正項をＹ_ｎに加算することにより、平滑化による応答遅れの影響を補正するものである。なお、下記（２）式において、Ｘ_ｎは応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値である。

なお、ストールリスク評価指標が増加するほどストールマージンは小さくなってストールの危険が高まり、逆にストールリスク評価指標が減少するほどストールマージンは大きくなってストールの危険は少なくなる。従って、ストールリスク評価指標が増加する場合のみ、上述した応答遅れの補正項を使用するようにしても良い。すなわち、上記（２）式を変形して、下記（３）式のようにしても良い。

このような応答遅れの補正の効果を図１０（b）を参照して説明する。図１０（b）は、図１０（a）におけるストールリスク評価指標指数平滑値に対し、（３）式を用いて応答遅れの補正を行った結果を示している。なお、以下では、応答遅れ補正後のストールリスク評価指標指数平滑値をストールリスク評価指標遅れ補正指数平滑値と呼ぶ。また、（３）式において、係数Ｃ’の値を０．１５、応答遅れ時間Δtの値を６０（ｍｓ）と設定した。

図１０（b）に示すように、ストールリスク評価指標遅れ補正指数平滑値は、計測ノイズを十分に抑制しながら、応答遅れも少なく、ストールリスク評価指標真値に対して良好な追従性を有することがわかる。その結果、ストールマージンが５％以下になった場合、つまりストールリスク評価指標指数平滑値が破線２００に到達した場合を、アクティブストール制御の開始時点と設定しても、実際のストールマージンを２．５％以上も残すことができ、ストールの回避が可能となる。

次に、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値に基づいてストール予兆を検知するための第１の閾値Ｌ１及び第２の閾値Ｌ２を算出する（ステップＳ１５）。ここで、第１の閾値Ｌ１は、アクティブストール制御停止時のストールリスク評価指標であり、第２の閾値Ｌ２は、アクティブストール制御開始時のストールリスク評価指標である。これら第１の閾値Ｌ１及び第２の閾値Ｌ２は、回転数に応じて変化するものであるので回転数の関数で表すことができる。つまり、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、運転時の回転数に応じた第１の閾値Ｌ１及び第２の閾値Ｌ２をリアルタイムに算出する。

そして、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値が、第１の閾値Ｌ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。このステップＳ１６において、応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値が第１の閾値Ｌ１より大きいと判定された場合（「YES」）、次に第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値が第２の閾値Ｌ２より大きいか否かを判定する（ステップＳ１７）。このステップＳ１７において、応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値が第２の閾値Ｌ２より大きいと判定された場合（「YES」）、ストール予兆が発生したと判断できるため、第１の信号処理部１５は第１のエンジン制御装置２０に、第２の信号処理部１６は第２のエンジン制御装置３０にアクティブストール制御開始信号をそれぞれ出力する（ステップＳ１８）。

また、ステップＳ１７において、応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値が第２の閾値Ｌ２以下と判定された場合（「NO」）、ストール予兆が発生する可能性が高いと判断できるため、第１の信号処理部１５は第１のエンジン制御装置２０に、第２の信号処理部１６は第２のエンジン制御装置３０にアクティブストール制御継続信号をそれぞれ出力する（ステップＳ１９）。

一方、ステップＳ１６において、応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値が第１の閾値Ｌ１以下と判定された場合（「NO」）、ストール予兆はないと判断できるため、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、アクティブストール制御継続信号を出力しているか否かを判断し（ステップＳ２０）、アクティブストール制御継続信号を出力していると判断された場合（「YES」）、第１の信号処理部１５は第１のエンジン制御装置２０に、第２の信号処理部１６は第２のエンジン制御装置３０にアクティブストール制御停止信号をそれぞれ出力する（ステップＳ２１）。また、ステップＳ２０において、アクティブストール制御継続信号を出力していないと判断された場合（「NO」）、第１の信号処理部１５及び第２の信号処理部１６は、アクティブストール制御に関する信号を出力しない（ステップＳ２２）。ストール予兆検知装置ＳＴＤは、上述したステップＳ１〜Ｓ２２までの動作をストール予兆検知装置の制御周期ごとに繰り返す。

上記のように、ステップＳ１１では、α系統の周方向平均値とβ系統の周方向平均値とを比較し、大きい方の周方向平均値を選択する。これは、ステップＳ１１が、圧力センサが１箇所故障した場合であるため、より安全性を重視したからである。故障と判定された箇所の圧力センサは以後使用しないため、故障発生時にステップＳ１１でアクティブチャンネル選択を行った以後はアクティブチャンネルが固定される。なお、ステップＳ１１においてアクティブチャンネル選択を行わず、事前に設定されているアクティブチャンネル系統を使用し続けても良い。

以上がストール予兆検知装置ＳＴＤの動作であり、エンジン制御装置ＥＣＵ（第１のエンジン制御装置２０及び第１のエンジン制御装置２０）は、ストール予兆検知装置ＳＴＤからアクティブストール制御開始信号を受信すると、エンジンの燃料供給量を制限したり、抽気により軸流圧縮機出口の圧力を下げるなど、ストール発生回避のための所定のエンジン制御を行う。また、アクティブストール制御継続信号を受信した場合、エンジン制御装置ＥＣＵは、上記のようなアクティブストール制御を継続して行なう。また、アクティブストール制御停止信号を受信した場合、エンジン制御装置ＥＣＵは、上記のようなアクティブストール制御を停止して通常運転制御を行なう。また、二重故障警報信号を受信した場合、エンジン制御装置ＥＣＵは、エンジンを緊急停止させる等の緊急処置、または決して圧縮機をストールさせることのないレベルまで燃料供給量を制限あるいは抽気量の増加などの処置を行なう。なお、エンジン制御装置ＥＣＵは、第１のエンジン制御装置２０及び第１のエンジン制御装置２０の２系統からなる１／２待機冗長系を構成しているので、アクティブ系統に指定されているどちらか一方のエンジン制御装置をエンジン制御用に使用すれば良い。

以上のように、本実施形態によれば、ストールリスク評価指標における時間的変動、周方向不均一性及び固有差の影響の低減と共に、計測ノイズの低減、応答遅れの抑制を行うので、エンジン急加速時などのストールマージンが急激に変化する場合でもアクティブストール制御に必須の高精度（高感度）且つ安定したストールリスク評価指標を得ることができ、その結果、正確なアクティブストール制御を行うことが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、ストールリスク評価指標の周方向平均値の指数平滑処理（ス
テップＳ１３）及び応答遅れ補正処理（ステップＳ１４）をステップＳ８とステップＳ１５との間に設けたが、これらのステップＳ１３及びＳ１４の処理をステップＳ５とステップＳ６との間に設けても良い。これにより、圧力センサの故障診断の確度を向上させることができ、アクティブストール制御に必須の高信頼性を有する安定したエンジン制御システムの冗長系管理が可能となる。

なお、このように指数平滑処理及び応答遅れ補正処理をステップＳ５とステップＳ６との間に設けた場合、以下のように上記実施形態とは異なる点が生じる。まず、指数平滑処理を行う場合、ステップＳ５によって得られた、各圧力センサに対応する時間平均処理後（固有差の補正済み）のストールリスク評価指標の各々に対して平滑化処理を行う必要がある。また、応答遅れの補正処理を行う場合、各圧力センサに対応する平滑化処理後のストールリスク評価指標の各々について、個別に平滑化処理後のストールリスク評価指標の時間変化率と、応答遅れ時間Δtとを乗算してなる補正項を当該平滑化処理後のストールリスク評価指標に加算することにより、各圧力センサに対応する平滑化処理後のストールリスク評価指標の各々の応答遅れを補正する必要がある。

（２）上記実施形態では、ストールリスク評価指標の周方向平均値の平滑処理として指数平滑処理を採用したが、これに限定されず、移動平均処理などの他の平滑処理を採用しても良い。この場合でも上記（２）及び（３）式を使用することで応答遅れの補正を行うことができる。

（３）上記実施形態では、図３のステップＳ９において単一故障が発生したと判断された場合、これに該当するセンサ設置箇所のα系統及びβ系統の圧力センサを除く、他のセンサ設置箇所の圧力センサからそれぞれ得られるストールリスク評価指標の平均値を算出したが、これに限定されず、他のセンサ設置箇所に設置された圧力センサから得られるストールリスク評価指標による推定値と比較して同程度の値が得られる圧力センサを正常と判定する一方、他の箇所に設置された圧力センサから得られるストールリスク評価指標による推定値と比較して乖離した値が得られる圧力センサを故障と判定し、当該単一故障と判断されたセンサ設置箇所において正常と判定された圧力センサと、他のセンサ設置箇所に設置された圧力センサとからそれぞれ得られるストールリスク評価指標の平均値を算出しても良い。

または、単一故障と判断されたセンサ設置箇所において、最も大きいストールリスク評価指標が得られる圧力センサを正常と判定する一方、他方の圧力センサを故障と判定し、当該センサ設置箇所において正常と判定された圧力センサと、他のセンサ設置箇所に設置された圧力センサとからそれぞれ得られるストールリスク評価指標の平均値を算出しても良い。

（４）上記実施形態では、同一のセンサ設置箇所において圧力センサを２個ずつ設置したが、これに限定されず、２個以上または１個ずつ設置しても良い。１個ずつ設置した場合、圧力センサの故障診断を行なうことはできないが、ストールリスク評価指標における時間的変動、周方向不均一性及び固有差の影響を排除することにより、アクティブストール制御に必須の高精度（高感度）且つ安定したストールリスク評価指標を得るという効果は同様である。

（５）上記実施形態では、センサ設置箇所を４箇所と想定して説明したが、これに限定されない。センサ設置箇所は多い程好ましく、これによりストールリスク評価指標の周方向不均一性を効果的に排除することができる。

（６）上記実施形態では、アクティブストール制御開始信号及び停止信号のＯＮ／ＯＦＦ信号を出力していたが、これに限定されず、ストールマージンとストールリスク評価指標との相関関係から、エンジン制御装置で利用できるモジュレーション用信号を出力しても良い。このようなモジュレーション用信号は、例えば下記（４）式で表される。なお、下記（４）式において、ＳＴはストールリスク評価指標、Ｌ１は第１の閾値、Ｌ２は第２の閾値である。

（７）本実施形態におけるストール予兆検知装置は、エンジンヘルスモニタリングシステムとして、軸流圧縮機の健康状態を判断するために利用することができる。例えば、ストールリスク評価指標がある閾値を越えた場合、これをトリガーとしてストールリスク評価指標などを記録したり、また、エンジン制御装置にも上記トリガーを出力してエンジン作動状態を記録させる。なお、エンジンヘルスモニタリングシステムとして使用する場合、必ずしも冗長系管理は必要とせず、圧力センサは周方向の各箇所に１個ずつ設置し、評価指標算出部、信号処理部及びエンジン制御装置はそれぞれ１系統としても良い。

（８）上記実施形態では、特開２００２−３６４５８２号公報（特許文献１）の技術を採用し、ストールリスク評価指標として壁圧の時系列データの自己相関値を用いたが、これに限定されず、ストールリスク評価指標が時間的変動、周方向不均一性を有するものであれば本発明を適用し、その効果を得ることができる。よって、ストールリスク評価指標の算出方法としては、特開２００４−１２４９４６号公報（特許文献２）、特開２００５−１８８５１４号公報（特許文献３）などの技術を採用しても良い。

本発明の一実施形態におけるエンジン制御システムの構成ブロック図である。 本発明の一実施形態における軸流圧縮機に対する圧力センサの配置説明図である。 本発明の一実施形態におけるストール予兆検知装置の動作フローチャートである。 本発明の一実施形態におけるストール予兆検知処理に関する第１の説明図である。 本発明の一実施形態におけるストール予兆検知処理に関する第２の説明図である。 本発明の一実施形態におけるストール予兆検知処理に関する第３の説明図である。 本発明の一実施形態におけるストール予兆検知処理に関する第４の説明図である。 本発明の一実施形態におけるストール予兆検知処理に関する第５の説明図である。 本発明の一実施形態におけるストール予兆検知処理に関する第６の説明図である。 本発明の一実施形態におけるストール予兆検知処理に関する第７の説明図である。

符号の説明

ＳＴＤ…ストール予兆検知装置、１…第１の圧力センサ、２…第２の圧力センサ、３…第３の圧力センサ、４…第４の圧力センサ、５…第５の圧力センサ、６…第６の圧力センサ、７…第７の圧力センサ、８…第８の圧力センサ、９…第１の回転数センサ、１０…第２の回転数センサ、１１…第１の評価指標算出部、１２…第２の評価指標算出部、１３…第３の評価指標算出部、１４…第４の評価指標算出部、１５…第１の信号処理部、１６…第２の信号処理部、１７…記憶部、２０…第１のエンジン制御装置、３０…第２のエンジン制御装置、Ｃ…軸流圧縮機、Ｃ１…動翼、Ｃ２…ロータ、Ｃ３…ケーシング、Ｃ４…内壁面

Claims (6)

1. 複数の動翼が設けられたロータと、前記動翼と対向してロータの外周を覆うように設けられた円筒状のケーシングとからなる軸流圧縮機のストール予兆検知方法であって、
   前記ケーシングの内壁面の周方向の複数箇所において、同一箇所の各々に１または複数設置された圧力センサによって検出された圧力の時系列データに基づいてストールリスクを評価する指標（ストールリスク評価指標）を算出する指標算出工程と、
   前記圧力センサに対応して得られる前記ストールリスク評価指標の各々に時間平均処理を行う時間平均処理工程と、
   前記圧力センサに対応して得られる前記時間平均処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値を算出する周方向平均処理工程と、
   前記ストールリスク評価指標の周方向平均値に対して平滑化処理を行う平滑化処理工程と、
   前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値の応答遅れを補正する遅れ補正工程と、
   前記応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値に基づいてストールの予兆を検知する予兆検知工程と、
   を有することを特徴とするストール予兆検知方法。
2. 前記遅れ補正工程では、前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値の時間変化率と、所定の応答遅れ時間とを乗算してなる補正項を前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の周方向平均値に加算することにより、前記応答遅れを補正することを特徴とする請求項１記載のストール予兆検知方法。
3. 複数の動翼が設けられたロータと、前記動翼と対向してロータの外周を覆うように設けられた円筒状のケーシングとからなる軸流圧縮機のストール予兆検知方法であって、
   前記ケーシングの内壁面の周方向の複数箇所において、同一箇所の各々に１または複数設置された圧力センサによって検出された圧力の時系列データに基づいてストールリスクを評価する指標（ストールリスク評価指標）を算出する指標算出工程と、
   前記圧力センサに対応して得られる前記ストールリスク評価指標の各々に時間平均処理を行う時間平均処理工程と、
   前記圧力センサに対応して得られる前記時間平均処理後のストールリスク評価指標の各々に平滑化処理を行う平滑化処理工程と、
   前記圧力センサに対応して得られる前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の各々の応答遅れを補正する遅れ補正工程と、
   前記圧力センサに対応して得られる前記応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値を算出する周方向平均処理工程と、
   前記応答遅れ補正後のストールリスク評価指標の周方向平均値に基づいてストールの予兆を検知する予兆検知工程と、
   を有することを特徴とするストール予兆検知方法。
4. 前記遅れ補正工程では、前記圧力センサに対応して得られる前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の各々について、個別に前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の時間変化率と、所定の応答遅れ時間とを乗算してなる補正項を当該平滑化処理後のストールリスク評価指標に加算することにより、前記平滑化処理後のストールリスク評価指標の各々の応答遅れを補正することを特徴とする請求項３記載のストール予兆検知方法。
5. 前記平滑化処理工程では、前記平滑化処理として指数平滑処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のストール予兆検知方法。
6. 軸流圧縮機を備えるエンジンの制御システムであって、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のストール予兆検知方法を用いて軸流圧縮機のストールの予兆を検知するストール予兆検知装置と、
   当該ストール予兆検知装置によるストール予兆検知結果に基づいてエンジンの制御を行なうエンジン制御装置と、
   を具備することを特徴とするエンジン制御システム。

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