JP6219945B2 - ターボ機械の性能を監視することによりターボ機械の劣化を検出する方法 - Google Patents
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Description
−タービンエンジンの複数の物理的パラメータは、タービンエンジンの現在性能指標を形成するために測定され、
−タービンエンジンの複数の低下した性能指標は、機能モジュールに関連付けられた低下した性能指標の各々に対して、タービンエンジンの1つの機能モジュールだけが性能低下したと仮定して、ターボエンジンの熱力学モデルを用いて計算され、
−タービンエンジンのあらゆる機能モジュールの間で単一の性能低下機能モジュールに対応する低下した性能指標の各々は、性能低下機能モジュールの健全性パラメータおよび経年変化パラメータが変数であり、その他の非性能低下機能モジュールの健全性パラメータが健全な健全性パラメータであると考えられるタービンエンジンの性能指標をシミュレートすることにより取得され、
−低下した性能指標の各々がこれのコスト指標に関連付けられ、各コスト指標が現在性能指標と低下した性能指標との間の差に対応する複数のコスト指標が、差が最小限であるように低下した性能指標の変数を変化させて計算され、
−あらゆるコスト指標の中で最低値を持つコスト指標に対応する最適コスト指標が決定され、
−低下した性能指標が最適コスト指標に関連付けられたタービンエンジンのモジュールの性能低下が検出される。
ターボジェットエンジンの寿命の間にターボジェットエンジンの性能を監視することを可能にするために、性能指標Yが定義される。
−ターボジェットエンジン1のグローバルパラメータ(飛行条件、運転値)と、
−ターボジェットエンジン1のモジュールM1〜M5に特有である健全性パラメータと、
に基づくターボジェットエンジンの熱力学モデルを用いて解析的に取得されることもある。
−効率性能低下標識SEと、
−通気性/流量能力低下標識SWと、
を有する。
SE=FSE(λ)+ΔSE
SW=FSW(λ)+ΔSW
と定義される。経年変化成分FSE(λ)、FSW(λ)は、ターボジェットエンジン1に対してグローバルに定義されたグローバル経年変化レベルλに依存する。経年変化関数FSEおよびFSWは、それ自体として既知である、または、経年変化モデルを用いて決定される可能性がある。これらの経年変化モデルは、エンジン試験から取得された性能低下行列と、動作中のエンジンの使用に関する経験のフィードバックとから確立される。性能低下行列は、新たな条件と劣化条件との間のターボジェットエンジンのモジュールの性能の変化を表現する。動作中のエンジンからのフィードバックは、モジュールの性能の変化を再調節することを可能にする。
性能を解析することにより性能低下を検出する方法は、好ましくは、地上で、保守システム内のコンピュータによって実施される。ある種のデータは、飛行中に捕捉され、地上の保守システムに送信される前に機載コンピュータに記憶される。
−YDEG1(ΔSE1,ΔSW1,λ)
−YDEG2(ΔSE2,ΔSW2,λ)
−YDEG3(ΔSE3,ΔSW3,λ)
−YDEG4(ΔSE4,ΔSW4,λ)、および
−YDEG5(ΔSE5,ΔSW5,λ)
が取得される。
発明によれば、低下した性能指標の各々YDEG1は、現在性能指標YCOURと比較される。低下した性能指標YDEGiは、変数(ΔSEi,ΔSWi,λ)に依存するので、この比較は、パラメトリックである。本実施例では、低下した性能指標YDEGiのパラメータは、性能指数YDEGi、YCOURの間の差を制限するために最適化される。
−Yk,jは、N個のモジュールを備えるターボジェットエンジンのモジュールkのコンポーネントに対して観測されたモジュールiの性能低下の低下した性能指標に対応する。
−Yk,COURは、ターボジェットエンジンのモジュールkのコンポーネントに対する現在性能標識に対応する。
−σkは、様々な性能指標に関する測定不確実性に対応する。
図2に関連して、あらゆる組み合わせが試験されると、1つずつが最適化されたパラメータの組(ΔSEi*,ΔSWi,λ*)に関連付けられた複数のコスト指標Jiが取得される。本実施例では、5個のコスト指標J1〜J5が取得され、各コスト指標は、ターボジェットエンジン1のモジュールMiの性能低下に関する仮定の尤度を表現する。
Claims (9)
- タービンエンジンが複数の機能モジュール(M1〜M5)を備え、各機能モジュール(M1〜M5)がタービンエンジン(1)の機能モジュール(M1〜M5)の性能低下を表現する少なくとも1個の健全性パラメータ(ΔSE1〜ΔSE5,ΔSW1〜ΔSW5)によって特徴付けられ、タービンエンジン(1)のグローバル経年変化が経年変化パラメータ(λ)によって特徴付けられ、コンピュータを用いて、前記タービンエンジン(1)の性能を監視することにより、タービンエンジン(1)の性能低下を検出する方法であって、
−タービンエンジン(1)の複数の物理的パラメータは、タービンエンジン(1)の現在性能指標(YCOUR)を形成するために測定され、
−タービンエンジン(1)の複数の低下した性能指標(YDEG1〜YDEG5)は、低下した性能指標(Y DEG1 〜Y DEG5 )の各々が機能モジュール(M1〜M5)に関連付けられていて、低下した性能指標(Y DEG )の各々に対してタービンエンジン(1)の1つの機能モジュールだけが性能低下したと仮定して、ターボエンジンの熱力学モデルを用いて計算され、
−タービンエンジン(1)のあらゆる機能モジュール(M1〜M5)の間で単一の性能低下機能モジュールに対応する低下した性能指標(YDEG)の各々は、性能低下機能モジュールの健全性パラメータ(ΔSE,ΔSW)および経年変化パラメータ(λ)が変数であり、その他の非性能低下機能モジュールの健全性パラメータが健全な健全性パラメータであると考えられるタービンエンジン(1)の性能指標をシミュレートすることにより取得され、
−コスト指標(J)の各々が、現在性能指標(Y COUR )と、低下した性能指標(Y DEG1 〜Y DEG5 )の各々との間の差に対応しており、複数のコスト指標(J)は、差が最小限であるように、低下した性能指標(Y DEG1 〜Y DEG5 )の変数(ΔSE,ΔSW,λ)を変化させて計算されており、低下した性能指標(Y DEG1 〜Y DEG5 )の各々は、これのコスト指標(J1〜J5)に関連付けられており、
−あらゆるコスト指標(J1〜J5)の中で最低値を持つコスト指標に対応する最適コスト指標(Jopt)が決定され、
−低下した性能指標が最適コスト指標(Jopt)に関連付けられたタービンエンジンのモジュールの性能低下が検出される、
方法。 - 各機能モジュール(M1〜M5)が少なくとも2個の健全性パラメータ(ΔSE1〜ΔSE5,ΔSW1〜ΔSW5)よって特徴付けられる、請求項1に記載の方法。
- 各機能モジュール(M1〜M5)が、
−効率性能低下標識(ΔSE1〜ΔSE5)と、
−通気性/流量能力低下標識(ΔSW1〜ΔSW5)と、
によって特徴付けられる、請求項2に記載の方法。 - 機能モジュール(M1〜M5)が、以下の機能モジュール:ファンモジュール(M1)、高圧コンプレッサモジュール(M2)、ブースターモジュール(M3)、高圧タービンモジュール(M4)、および低圧タービンモジュール(M5)に属する、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- −最適コスト指標(Jopt)が、所定の値を持つコスト閾値(Jmax)と比較され、
−性能低下の検出は、最適コスト指標(Jopt)がコスト閾値(Jmax)を超えた場合に妨げられる、
請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - −最適コスト指標(Jopt)の他にあらゆるコスト指標(J1〜J5)の中で最低値を持つコスト指標に対応する候補コスト指標(Jcand)が決定され、
−候補コスト指標(Jcand)と最適コスト指標(Jopt)との間の差が所定のガード閾値(Sg)と比較され、
−候補コスト指標(Jcand)に関連付けられた低下した性能指標を持つタービンエンジンのモジュールの性能低下は、差が所定のガード閾値(Sg)に満たない場合に検出される、
請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 - 低下した性能指標(YDEG1〜YDEG5)の変数(ΔSEi,ΔSWi,λ)の値が、事前に行われた性能低下検出に従って決定された境界の変動範囲にわたってそれぞれ変化する、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 機能モジュール(M1〜M5)の各健全性パラメータ(ΔSE1〜ΔSE5,ΔSW1〜ΔSW5)が、経年変化パラメータ(λ)に依存する経年変化成分(FSE(λ),FSW(λ))に関連付けられ、低下した性能指標(YDEG)の各々は、あらゆるモジュール(M1〜M5)の経年変化成分(FSE(λ),FSW(λ))に依存する、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- タービンエンジンの現在シグネチャがシグネチャのライブラリと比較され、妥当な場合、タービンエンジンの異常性または異常性群が数学関数を用いて決定される、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
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