KR20150133711A - 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색의 정도를 모니터링하기 위한 방법 - Google Patents

터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색의 정도를 모니터링하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이고, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법으로서, 상기 터빈 엔진은, 연소실 - 상기 연소실 내로 연료를 공급받는 적어도 하나의 시동 인젝터가 도입되어 있고, 상기 시동 인젝터는 상기 연료를 점화시킴으로써 상기 연소실 내에서 연소를 개시하기에 적합함 -, 및 상기 연소실 내의 상기 연료의 연소로부터 생성되는 가스에 의해 회전되는 터빈을 포함하고, 상기 방법은, 상기 터빈 엔진의 시동 단계 중에 상기 터빈의 유출구에서 배기 가스의 온도를 측정하는 단계(1100), 및 측정된 상기 온도의 경시적 변화로부터 상기 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하는 단계(1200)를 포함한다. 본 발명은 또한 이 방법을 구현할 수 있는 폐색 정도를 모니터링하기 위한 시스템, 및 이와 같은 시스템을 포함하는 터빈 엔진을 제공한다.

Description

터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색의 정도를 모니터링하기 위한 방법{METHOD FOR MONITORING A DEGREE OF CLOGGING OF THE STARTING INJECTORS OF A TURBINE ENGINE}
본 발명의 분야는 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도의 모니터링 및 이와 같은 모니터링을 가능하게 하는 시스템을 탑재한 터빈 엔진의 분야이다.
전통적으로 터빈 엔진은 터빈을 포함하고, 이 것은 공기와 연료로 구성된 혼합물의 연소실 내에서의 연소로부터 얻어지는 배기 가스에 의해 회전된다.
이러한 관점에서, 터빈 엔진은 연소실 내에 여러 가지 유형의 연료 인젝터, 그 중에서도 공기/연료 혼합물을 점화시킴으로써 연소를 개시시킬 수 있는 시동 인젝터 및 일단 연소가 개시되면 연소를 유지하고, 시동 인젝터의 유동 속도보다 빠른 유동 속도를 갖는 메인 인젝터를 포함한다. 메인 인젝터는 동일한 기능을 만족시키는 인젝션 휠(injection wheel)에 의해 교체될 수 있고, 이것은 원심분리에 의해 연소실 내로 연료를 분사시킨다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 연료를 터빈 엔진의 인젝터에 공급하기 위한 종래의 회로가 도시되어 있다.
이 회로(100)는 시동 인젝터(10)의 피더(feeder) 파이프(110) 및 원심성 인젝션 휠(20)의 메인 인젝터의 피더 파이프(120)에 연료를 분배하기 위한 파이프(130)를 포함한다.
인젝션 휠의 피더 파이프(120)는 회로 내의 연료의 유동 속도가 사전-설정된 한계치를 초과하는 경우 개방되는 체크 밸브(121)를 포함한다. 따라서, 터빈 엔진의 시동의 단계 중에 회로 내의 연료의 유동 속도는 낮아지고, 시동 인젝터만이 공급을 받는다. 다음에, 연소가 도시된 경우, 연료의 유동 속도는 메인 인젝터 또는 인젝션 휠도 공급받도록 증가할 수 있다(도 1a에 도시된 상황).
더욱이, 회로(100)는 시동 인젝터의 피더 파이프(110)에 접속되는 시동 인젝터의 대기로의 퍼지 회로(111)를 포함한다. 이러한 파이프는 전기적으로 제어되는 전자 밸브(112)에 의해 분배 파이프로부터 분리된다.
특히, 밸브(112)는 인젝터로 연료의 유동을 허용하기 위해 개방되도록 제어될 수 있고, 또는 시동 인젝터의 퍼지를 허용하기 위해 폐쇄되도록 제어될 수 있다.
일단 연소가 개시되면, 시동 인젝터의 공급을 차단하기 위해 전자 밸브(112)가 작동될 때까지 2 가지 유형의 인젝터에 연료가 공급된다. 다음에 연료는 단일의 인젝션 휠에 의해 또는 메인 인젝터에 의해 연소실 내로 분사되고, 시동 인젝터는 폐색의 형성을 방지하여 인젝터가 막히지 않도록 연소실의 가압된 공기에 의해 통기된다.
그럼에도 불구하고, 시동 인젝터의 퍼지에도 불구하고, 폐색이 어떻게든 형성되고, 시동 인젝터의 점진적인 폐색이 초래된다.
현재, 이러한 폐색의 현상을 억제하거나 지연시킬 수 있는 기술적 해결책은 없다. 따라서, 터빈 엔진의 시동이 곤란하거나 심지어 불가능한 폐색 정도에 도달될 때까지 시동 인젝터는 점차적으로 폐색된다.
시동 장애의 경우, 작업자는 터빈 엔진의 유지관리 안내서에 설명된 고장 조사 작업을 수행한다. 이러한 조사는 시장 장애의 원인, 현재의 경우는 인젝터의 폐색(실제로 수많은 다른 원인이 예상될 수 있음)을 검출하기까지는 경우에 따라 상당한 시간을 소비해야 하므로 일반적으로 길고도 매우 효율적이지는 않다.
더욱이, 이러한 조사 작업은 터빈 엔진 및 이것을 장착한 항공기의 예상 밖의 이용불가능을 의미하고, 더욱이 이것은 하나 이상의 예정된 비행 임무를 취소하게 할 수 있다. 따라서 이러한 작업은 상당한 비용을 의미한다.
이러한 방법에 의존하는 것을 회피하기 위해, 때때로 그리고 예방적으로 시동 인젝터를 교체하는 것이 공지되어 있다. 이것은 경우에 따라 인젝터의 교체에 관련된 불필요한 비용을 수반한다. 더욱이, 이러한 해결책은 부품 공급의 곤란에 직면한다.
따라서 바람직하게는 터빈 엔진의 시동의 장애나 불가능에 직면하는 정도에 도달하기 전에 시동 인젝터의 폐색을 검출할 수 있을 필요성이 있다.
본 발명은 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법을 제안함으로써 전술한 문제를 극복한다는 목적을 갖는다.
본 발명의 다른 목적은 시동 인젝터의 폐색 정도가 터빈 엔진의 시동을 불가능하게 하는 수준에 도달하는 순간을 예측 및 예상할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 관점에서, 본 발명의 요지는,
- 연소실 － 연료를 공급받는 적어도 하나의 시동 인젝터가 이 연소실 내로 도입되어 있고, 상기 시동 인젝터는 연료를 점화시킴으로써 상기 연소실 내에서 연소를 개시하기에 적합함 －, 및
- 연소실 내에서 연료의 연소로부터 생성되는 가스에 의해 회전되는 터빈을 포함하는 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법으로서,
이 방법은,
- 터빈 엔진의 시동 단계 중에 터빈의 유출구에서 배기 가스의 온도를 측정하는 단계, 및
- 측정된 온도의 경시적 변화로부터 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
유리하게, 그러나 선택적으로, 본 발명에 따른 방법은 다음의 특징 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
- 터빈의 유출구에서 배기 가스의 온도의 경시적 변화의 함수로서 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하는 단계로서, 이 단계는,
온도의 상승 단계 중에 온도의 하강 단계를 검출하는 것,
시동 인젝터의 폐색의 부존재에 대응하는 상기 하강의 검출의 부존재, 및
상기 하강의 크기를 측정하는 것을 포함한다.
- 연속적인 시동 중에 터빈의 유출구에서 가스 온도 하강의 크기의 변화는 적어도 하나의 사전결정된 한계치와 비교되고, 시동 인젝터의 폐색 정도는 비교의 결과로부터 추정된다.
- 이 방법은, 터빈의 유출구에서 배기 가스의 온도를 측정하는 단계 중에, 터빈의 회전 속도를 측정하는 것을 더 포함하고, 시동 인젝터의 폐색 정도를 추정하는 것은 가스 온도 및 터빈의 회전 속도 측정치의 경시적 변화로부터 실시된다.
- 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하는 단계는,
터빈의 유출구에서 온도의 하강을 개시하는 가스 온도의 변곡점의 시점(moment)에서 터빈의 회전 속도값을 측정하는 것,
사전결정된 한계치와 연속적 시동 중의 상기 값의 변화를 비교하는 것, 및
온도 하강의 크기의 변화 및 터빈의 속도값의 변화와 이들 각각의 한계치와의 비교로부터 시동 인젝터의 폐색 정도를 추정하는 것을 포함한다.
- 이 방법은 시동 인젝터의 폐색 정도로부터, 시동 인젝터의 폐색 정도가 터빈 엔진의 시동 불가능을 초래하는 수준에 도달하기 전에 터빈 엔진의 잔존 시동 횟수를 추정하는 것을 더 포함한다.
- 이 방법은 시동 인젝터의 폐색 정도가 터빈 엔진의 시동 불가능을 초래하는 수준에 도달하기 전에 시동 인젝터의 유지보수 또는 교체를 실시하도록 경보를 작동하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명의 요지는,
- 연소실 － 연료를 공급받는 적어도 하나의 시동 인젝터가 이 연소실 내로 도입되어 있고, 상기 시동 인젝터는 연료를 점화시킴으로써 상기 연소실 내에서 연소를 개시하기에 적합함 －, 및
- 연소실 내에서 연료의 연소로부터 생성되는 가스에 의해 회전되는 터빈을 포함하는 터빈 엔진의 시동 인젝터의 작동 상태를 모니터링하기 위한 시스템으로서,
이 모니터링 시스템은 전술한 모니터링 방법의 구현에 적합하고, 이 시스템은,
- 터빈의 유출구의 가스의 적어도 하나의 온도 센서(210), 및
- 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하기 위해 온도의 측정치를 처리하기에 적합한 처리 수단 및 메모리를 포함하는 처리 유닛을 포함한다.
유리하게, 그러나 선택적으로, 본 발명에 따른 시스템은 다음의 특징 중 적어도 하나를 더 포함한다.
- 이 시스템은 터빈의 적어도 하나의 회전 속도 센서를 더 포함하고, 더욱이 처리 유닛의 처리 수단은 시동 인젝터의 폐색 정도의 결정을 위해 터빈의 회전 속도의 측정치를 처리하기에 적합하고,
- 이 센서는 1 Hz 이하의 주파수로 측정을 실시하기에 적합하다.
본 발명의 요지는 또한 터빈 엔진이고, 이 터빈 엔진은,
- 연소실 － 연료를 공급받는 적어도 하나의 시동 인젝터가 이 연소실 내로 도입되어 있고, 상기 시동 인젝터는 연료를 점화시킴으로써 상기 연소실 내에서 연소를 개시하기에 적합함 －, 및
- 연소실 내에서 연료의 연소로부터 생성되는 가스에 의해 회전되는 터빈을 포함하고,
터빈 엔진은 본 발명에 의해 제안된 모니터링 시스템을 더 포함한다.
마지막으로, 본 발명의 요지는,
- 연소실 － 연료를 공급받는 적어도 하나의 시동 인젝터가 이 연소실 내로 도입되어 있고, 상기 시동 인젝터는 연료를 점화시킴으로써 상기 연소실 내에서 연소를 개시하기에 적합함 －, 및
- 연소실 내에서 연료의 연소로부터 생성되는 가스에 의해 회전되는 터빈을 포함하는 적어도 하나의 터빈 엔진을 포함하는 항공기이고,
이 항공기는 본 발명에 의해 제안된 모니터링 시스템을 더 포함한다.
따라서 제안된 모니터링 방법은 시동 인젝터의 폐색 정도를 평가하는 것을 가능하게 함으로써 유지보수의 실시의 필요성의 존부를 추정할 수 있고, 심지어 터빈 엔진의 시동이 상기 유지보수에 이르기까지 가능하다는 것을 보증하면서 이 유지보수의 계획을 세울 수 있다.
인젝터의 교체용 부품을 공급하기 위한 물류관리 회로도 더 양호하게 체계화된다.
본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 예시적이고, 제한적이고, 첨부된 도면과 관련하여 읽어야 하는 설명으로부터 명확해질 것이다.
이미 설명된 도 1a 및 도 1b는 터빈 엔진의 인젝터에 연료를 공급하기 위한 회로를 개략적으로 도시한다.
도 2는 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 시스템을 구비하는 터보샤프트 엔진을 도시한다.
도 3은 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법의 주요 단계를 도시한다.
도 4a는 터빈 엔진의 시동 단계 중에 터빈의 유출구에서 배기 가스의 온도 및 건전한 터빈 엔진의 터빈 회전 속도의 경시적 변화를 도시한다.
도 4b는 인젝터가 사전에 폐색된 터빈 엔진의 경우에 도 4a와 동일한 변화를 도시한다.
도 5는 도 3의 방법의 구현형태의 변형례를 도시한다.
도 2를 참조하면, 터보샤프트 엔진 유형의 터빈 엔진(1)이 도시되어 있고, 이 터빈 엔진 내로 유입되는 공기 유동의 상류로부터 하류까지 연속하여 흡기 경로(2), 압축기(3), 연소실(4), 터빈(5), 및 가스의 배기 파이프(6)를 포함한다.
자체가 공지된 방식으로, 공기는 흡기 경로(2)를 통해 터빈 엔진(1) 내로 유입되고, 압축기(3)에 의해 압축된다.
복수의 시동 인젝터(10) 및 메인 인젝터(20)(도 2에서 화살표로 표시됨)는 연료를 점화시키도록 연소실(4) 내에 진입되고, 연소는 압축 조립체(3)로부터의 공기의 공급에 의해 가능해진다.
연료의 분사는 도 1a 및 도 1b에 도시된 것에 따라 연소실(4) 내에서 먼저 흡입된 공기와 연료의 연소를 개시하기 위한 시동 인젝터(10)에 의해, 다음에 인젝션 휠 또는 메인 인젝터에 의해 실시된다.
연소에 의해 터빈은 도면에서 점선으로 나타낸 터빈 엔진의 축선(X-X)을 중심으로 회전 구동되고, 터빈 자신은 상기 축선에 대해 편심된 프로펠러를 구동한다. 연소에 의해 생성되는 가스는 노즐(6)을 통해 배출된다.
더욱이, 도면에 개략적으로 도시된 바와 같이, 터빈 엔진(1)은 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 시스템(200)을 포함한다.
이 시스템은 제 1 온도 센서(210)를 포함하고, 이것은 터빈의 유출구에서 배기 가스의 온도를 측정하기 위해 가스 발생기의 터빈(5)의 하류에 위치될 수 있다.
이 시스템은 터빈의 샤프트의 회전 속도를 측정하기에 적합한 적어도 하나의 제 2 센서(212)를 더 포함할 수 있다. 이 센서는, 예를 들면, 포닉 모터(phonic motor)의 반대측에 위치되는 전자기 유형이고, 이것의 회전 속도는 터빈의 샤프트의 회전 속도에 비례한다.
이 시스템은 또한 결정된 주파수에서 배기 가스의 온도를 획득하기 위한 온도 센서(210)를 제어하도록 구성된 처리 유닛(220)을 포함한다. 이 주파수는 1 Hz 이상인 것이 유리하다.
이러한 관점에서, 처리 유닛(220)은 유선에 기초하거나 원격일 수 있는 통신 수단(221) 뿐만 아니라 획득된 데이터의 처리 수단(222) 및 메모리(223)를 포함하고, 처리 수단 및 메모리는 측정된 데이터의 경시적 변화를 확립하는 것 및 후술되는 바와 같이 표식(indicator)으로부터 시동 인젝터의 폐색 정도를 계산하는 것을 가능하게 한다.
처리 수단은 획득된 데이터를 처리하기 위해 구성된 프로그램이 설치된 프로세서를 포함하는 것이 유리하다.
처리 수단(222)은 실시된 측정의 정상화를 가능하게 하도록, 즉 획득 상황으로부터 유발될 수 있는 특정의 변화, 예를 들면, 기상학적 유형의 변화를 측정치로부터 제거하도록 구성되는 것이 유리하다.
따라서, 모니터링 시스템은 다음의 예와 같은 추가의 센서(230)을 더 포함할 수 있다.
- 주위의 대기압 센서,
- 주위의 온도 센서,
- 압축 조립체의 유출구의 공기 압력 센서 등.
모니터링 시스템은 터빈 엔진의 스타터의 단자의 전압 및 터빈 엔진의 시동 중에 상기 스타터에 의해 소비되는 전류를 측정하기 위한 수단(240)을 더 포함할 수 있고, 이들 양(quantity)은 또한 시동 인젝터의 폐색 정도의 결정 중에 고려될 수 있다.
마지막으로, 본 모니터링 시스템은, 시동 인젝터의 폐색 정도가 터빈 엔진의 시동 불가능을 초래하는 수준에 도달하거나 근접한 경우, 터빈 엔진의 유지보수 경보를 발생시킬 필요가 있는 경우, 획득된 측정치 및 상기 측정치로부터 추정되는 시동 인젝터의 폐색 정도를 통신하기 위한 항공기에 탑재된 시스템이나 원격 베이스를 구비하는 통신 수단(250)을 포함할 수 있다.
여러 개의 터빈 엔진을 포함하는 항공기의 경우, 모니터링 시스템은 상기 터빈 엔진에 공통인 것이 유리하다. 그러면 각각의 터빈 엔진의 작동에 특이적인 센서(예를 들면, 가스 온도 센서 또는 회전 속도 센서)가 각각의 터빈 엔진을 탑재하도록 증가된다.
더욱이, 그러면 시스템(200)은 터빈 엔진의 시동 순서를 검출하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
이하에서, 도 3을 참조하여, 위에서 설명된 시스템(200)에 의해 구현되는 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법(1000)을 설명한다.
이 방법은 터빈 엔진에 대해 설명되지만 본 시스템(200)이 동일한 항공기의 다수의 터빈 엔진의 모니터링을 실시하는 경우에도 적용될 수 있다.
이 방법은 터빈 엔진의 시동 단계 중에 온도의 시간적 변화를 획득하기 위해 터빈 엔진의 시동 단계 중에 결정된 주파수로 터빈의 유출구에서 배기 가스의 온도(T)의 제 1 측정 단계(1100)를 포함한다.
도 4a에 "건전한", 즉 시동 인젝터가 폐색되지 않은 터빈 엔진의 이와 같은 시간적 변화의 일례가 굵은 곡선으로 도시되어 있고, 도4b에 시동 인젝터가 "사전-폐색된", 즉 폐색이 전혀 없는 정도와 터빈 엔진의 시동이 불가능한 폐색 정도 사이의 중간 폐색 정도를 갖는 경우의 동일한 시간적 변화가 (역시 굵은 곡선으로) 도시되어 있다.
도 4a에서 건전한 터빈 엔진에서 배기 가스의 온도(T)는 안정기(plateau)에 도달할 때까지 급속 상승의 제 1 단계를 갖고, 다음에 이 온도는 제 1 안정기보다 낮은 제 2 안정기에 도달할 때까지 점진적으로 감소되는 것이 관찰된다.
제 1 상승 단계는 터빈 엔진의 시동 단계에 대응한다.
도 4b에서, 배기 가스의 온도의 급속 상승 단계는 도면에서 온도가 하강되는 변곡점(A)과 온도 상승이 재개되는 변곡점(B) 사이에 위치되는 급속 하강에 의해 중단된다.
실제로 이들 변곡점(A, B)은 시동 인젝터가 전혀 폐색되지 않은 경우(예를 들면, 시동 인젝터가 신품인 경우) 결코 나타나지 않는다. 그럼에도 불구하고 이들 변곡점은 특정의 대기 조건에서 나타날 수 있다. 이러한 이유로, 단순한 온도 하강의 존재는 시동 인젝터의 신뢰할 수 있는 폐색 정도의 표식을 구성하지는 않는다.
반면에, 곡선이 이러한 하강을 도시하는 경우, 더 많은 시동 인젝터가 높은 폐색 정도를 보이면 보일 수록 변곡점(A)의 온도와 변곡점(B)의 온도 사이에서 온도 하강은 더 급격해지고 중요하다는 것이 밝혀졌다.
따라서, 그것으로부터, 시동이 개시될 때, 터빈 엔진의 시동 단계 중에 터빈의 유출구의 배기 가스의 온도(T)의 하강의 크기기의 점진적인 증가는 인젝터의 폐색의 표시임이 추정된다.
결과적으로, 측정 단계(1100) 후에, 이 방법은 획득된 측정치로부터 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하는 단계(1200)를 포함한다.
이 방법은 도 3에서 처리 유닛(220)의 처리 수단(222)에 의해 구현되는 결정 알고리즘의 형태로 도시되어 있고, 이하에서 나타낸 바와 같이 실시된다.
제 1 하위-단계(1210) 중에, 결정된 시간 대(time window)에 의해 확인될 수 있는 터빈 엔진의 시동 단계 중에 일반적인 가스 온도의 상승 단계 중에 상기 온도의 하강이 검출된다.
이 시간 대는 검출된 가스 온도 하강이 변곡점(A)의 수준에서 개시되는 위에서 설명된 하강에 대응하는 것을 보장하도록 조절된다. 실제로, 이러한 온도의 제 1 하강 후, 이 온도 재상승은 (변곡점(C)으로부터) 다른 감소 단계를 갖고, 이것은 그 부분에 대해 시동 사이클의 말기에 대응하고, 시동 인젝터의 폐색 정도(도 4a에 도시된 바와 같이 인젝터가 폐색되지 않은 경우를 포함함)를 나타낸다. 따라서, 시간 대는 이러한 변곡점(C)에 선행하는 일반적인 온도의 상승 단계 상에 표적화된다. 이것은 터빈 엔진의 특징의 함수로서 본 기술분야의 당업자에 의해 결정된다.
만일 변곡점(A)이 검출되지 않으면, 이것으로부터 하위-단계(1211) 중에 시동 인젝터가 폐색되지 않았음이 추정된다.
만일 변곡점(A)이 검출되면, 본 방법은 하강 단계 말기 및 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기의 측정값, 즉 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도차의 절대값을 확인하기 위해 온도가 재상승하는 제 2 변곡점(B)의 검출(1220)을 더 포함한다.
선행 단계들은 터빈 엔진의 각각의 시동 시에 실시되는 것이 바람직하고, 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기는 단계(1221) 중에 이 온도 하강의 경시적 변화를 확립할 수 있도록 측정 날짜와 함께 기록된다.
다음에, 또한 각각의 시동 시에, 측정 단계의 말기에, 선행 시동(들)에 비교된 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기의 변화는 하위-단계(1230) 중에 적어도 하나의 사전결정된 한계치(SΔ)와 비교된다.
정확하게는 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 배기 가스의 온도 하강 크기(ΔAB)에 주목함으로써, 1일 당 변화 정도를 획득하기 위해 측정 당일(j)의 ΔAB(j)와 측정 전일의 ΔAB(j-1) 사이의 ΔAB인 ΔAB(j) - ΔAB(j-1)의 변화를 계산하는 것이 가능하다.
대안적으로, 만일 터빈 엔진이 하루에 여러 차례 시동되는 경우, 측정이 실시되는 중에 시동(d) 시의 ΔAB(d)와 선행 시동 시의 ΔAB(d-1) 사이의 ΔAB(d) - ΔAB(d-1)를 계산함으로써 하나의 시동과 차회의 시동 사이의 가스의 온도 하강 크기의 변화를 계산하는 것이 가능하다.
한계치(SΔ)는 계산된 변화(1일 당 또는 시동 당)의 유형 및 이 비교로부터 검출할 수 있게 되는 폐색 정도에 의존한다. 예를 들면, 한계치(SΔ)는 30 °C/일이 될 수 있다. 온도 하강 크기는 시동 인젝터의 폐색 정도에 따라 증가하므로 이 한계치는 양의 값임에 주의한다.
만일 가스의 온도 하강 크기의 계산된 변화가 음이면, 이것으로부터 시동 인젝터가 폐색되지 않았거나 측정 오차가 존재한다고 추정된다.
만일 이 변화가 양이면, 이것은 한계치(SΔ)와 비교된다.
각각의 비교 결과의 함수로서, 처리 수단은 단계(1240) 중에 시동 인젝터의 폐색 정도를 추정한다.
이 폐색 정도는 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도차를 관찰하기 위해 사용된 한계치의 수의 함수로서 다소 정확할 수 있다.
예를 들면, 만일 단일의 한계치(SΔ)가 사용되면, 2 가지 폐색 정도 사이의 구별만이 가능하고, 만일 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기의 변화가 0과 한계치 사이에서 비교되면, 인젝터가 "낮은" 폐색 정도의 원인인 것으로 생각할 수 있고, 만일 하강 크기의 변화가 상기 한계치(SΔ)를 초과하면, 인젝터가 "높은" 폐색 정도의 원인인 것으로 생각할 수 있다.
명백히, 한계치의 수가 높으면 높을 수록 시동 인젝터의 폐색 정도를 더 정확하게 정량화할 수 있다.
이 폐색 정도는 터빈 엔진의 시동 불가능성을 초래하는 폐색의 수준에 도달되기 전의 잔존 시동 횟수 또는 지속시간으로 변환되는 것이 유리하다.
위의 실시예에서, "낮은" 폐색 정도는, 예를 들면, 20 회의 추가 시동 후 또는 2 주간의 사용 후인 중 기(medium term)의 시동 불가의 위험에 대응할 수 있다.
"높은" 폐색 정도는 단기(short term), 즉 6 회의 추가 시동 또는 3일의 추가의 사용 후의 시동 불가의 위험에 대응한다.
유리하게도, 본 방법은 검출된 폐색 정도, 또는 이 폐색 정도가 터빈 엔진의 시동 불가능성에 도달하기 전의 잔존 일수 또는 잔존 시동 횟수의 함수로서 경보(1300)의 발생을 포함할 수 있다.
위의 실시예를 고려하면, 단기의 시동 불가의 위험에 대응하는 "높은" 폐색의 경우, 시동 인젝터를 가능한 빨리 교체해야한다는 것을 나타내는 경보가 트리거된다.
예를 들면, 차회에 계획된 유지보수 작업 중에 시동 인젝터의 대체의 필요성을 나타내는 "낮은" 폐색 정도의 경우에는 다른 유형의 경보가 제공될 수 있다.
경보는 유지보수의 계획입안(planning)을 트리거할 수도 있다.
이 경보는 조작자가 이것을 검출할 수 있도록 항공기에 탑재된 시스템이나 원격 베이스를 구비하는 통신 수단(250)에 의해 제공될 수 있다.
시동 인젝터의 폐색이 검출되지 않은 경우, 통신 수단은 일상적 측정으로서 또는 인젝터의 경시적 모니터링을 실시하기 위해 이러한 정보를 릴레이할 수도 있다.
이하에서 도 5에 도시된 이 방법의 구현형태의 변형례를 설명한다.
이 변형례에서, 모니터링 시스템은 터빈의 유출구의 배기 가스의 온도를 측정하기 위한 센서(210) 외에 터빈의 샤프트의 회전 속도 센서(212)를 포함한다.
이 방법(1000)은 터빈 엔진의 시동 단계 중에 결정된 주파수로 상기 단계 중에 온도의 경시적 변화를 획득하기 위해 터빈의 유출구의 배기 가스의 온도를 측정하는 단계(1100)를 더 포함한다.
더욱이, 이 단계(1100)는 터빈 엔진의 시동 단계 중에 결정된 주파수로 바람직하게는 온도 측정을 위한 것과 동일하게 터빈 회전 속도의 시간적 변화를 획득하기 위해 상기 터빈 회전 속도의 측정을 더 포함한다.
이러한 경시적 변화는 도 4a 및 도 4b의 굵지 않은 실선의 제 2 곡선이다.
발명자들은 인젝터가 더 많이 폐색되면 될 수록, 낮은 터빈 회전 속도에서 더 많은 변곡점(A)이 검출된다는 것을 확인하였다.
시동 인젝터의 폐색의 다른 표식은, 시동이 개시될 때, 배기 가스의 온도 하강이 개시되는 변곡점(A)이 나타나는 시점(tA)에서 터빈 회전 속도(V)의 값의 변화의 측정치이고, 속도는 VtA이다.
다음에 2 개의 표식을 비교함으로써 시동 인젝터의 폐색 정도의 추정(1200)이 실시된다.
더 상세하게는, 처리 유닛(220)의 처리 수단(222)에 의해 구현되는 본 방법은 다음과 같이 실시된다.
하위-단계(1210) 중에, 이전과 같이 터빈의 유출구의 가스 온도의 상승 단계 중에 결정된 시간 대 내에서 상기 온도의 하강이 검출된다.
이전과 같이, 이 시간 대는 가스 온도 하강이 변곡점(A)의 시동 단계에 대응하는 것을 보장하도록 조절된다.
상기 시간 대 내에서 하강이 검출되지 않는 경우, 하위-단계(1211) 중에 이것으로부터 시동 인젝터가 폐색되지 않았음이 추정된다.
만일 변곡점(A)이 검출되면, 본 방법은 한편으로 온도가 재상승하는 제 2 변곡점(B)의 검출(1220) 및 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기의 측정, 및 다른 한편으로 상기 하강이 개시되는 변곡점(A)의 시점(moment)에서 터빈 회전 속도의 측정(1222)을 더 포함한다.
더욱이, 단계(1221) 중에 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기의 값 및 tA에서의 회전 속도가 기록된다.
다음에, 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기의 변화는 이전과 같이 적어도 하나의 사전결정된 한계치와 비교된다(1230).
더욱이, 선행 시동(들)에 비교되는 변곡점(A)의 수준에서 터빈 회전 속도의 변화는 하위-단계(1231) 중에 적어도 하나의 사전결정된 변화 한계치(SΔ')와 또한 비교된다.
변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기의 변화에 관하여, 터빈 회전 속도의 변화는 하나의 시동으로부터 차회의 시동까지 또는 어떤 날로부터 다음 날까지 결정될 수 있다.
정확하게는, 어떤 날로부터 다음 날까지의 회전 속도의 변화를 획득하기 위해 측정 당일(j)의 VtA(j)와 측정 전일의 VtA(j-(1)) 사이의 VtA 변화인 VtA(j) - VtA(j-l)를 계산하는 것이 가능하다.
대안적으로, 만일 터빈 엔진이 하루에 여러 차례 시동되는 경우, 측정이 실시되는 중에 시동(d) 시의 VtA(d)와 선행 시동 시의 VtA(d-1) 사이의 VtA(d) - VtA(d-1)을 계산함으로써 tA에서의 회전 속도의 변화를 계산하는 것이 가능하다.
터빈 회전 속도는 공칭 터빈 회전 속도의 백분율로 표시되는 것이 유리하고, 이것에 의해 측정된 양과 한계치(SΔ')는 이 방법이 구현되는 터빈 엔진(1)에 무관하게 될 수 있다. 첫번째의 경우, 회전 속도의 변화는 하루 당 %로 표시되고, 두번째의 경우, 최종 시동에 비교되는 %로 표시된다.
만일 얻어진 변화가 양이면, 이것은 tA에서의 회전 속도가 선행 측정에 비해 증가되었음을 의미하고, 이것으로부터 시동 인젝터는 폐색되지 않았거나 측정 오차가 존재한다고 추정된다.
만일 이 변화가 음이면, 이것은 음의 한계치(SΔ')와 비교된다.
한계치(SΔ')는 변화를 계산하는 방식(1일 당 도는 시동 당) 및 이 비교로부터 검출될 수 있기를 바라는 폐색 정도에 의존한다. 예를 들면, 한계치(SΔ')는 -0.1%/일로 선택될 수 있다.
이러한 비교 결과의 함수로서, 단계(1240) 중에 시동 인젝터의 폐색 정도가 추정된다.
각각의 표식에 대한 한계치의 수, 이 한계치의 값 및 원하는 보안 수준의 함수로서 시동 인젝터의 폐색의 수준을 특정하는 여러 가지 가능성을 예상할 수 있다.
비제한적 실시예로서, "낮은" 폐색 정도는 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기의 변화가 사전결정된 한계치(SΔ) 미만인 경우 및 변곡점(A)에서 터빈 회전 속도의 변화가 한계치(SΔ')를 초과한 경우에 발생하는 것으로 생각할 수 있다.
만일 하강 크기의 변화가 한계치(SΔ)를 초과하고, tA에서 터빈 회전 속도의 변화가 한계치(SΔ') 미만이라면, 이것으로부터 인젝터의 "높은" 폐색 정도가 추정된다.
마지막으로, 변곡점(A)과 변곡점(B) 사이의 온도 하강 크기의 변화가 한계치(SΔ)를 초과하고, 순차적으로 한계치(SΔ) 미만인 경우, 및 터빈 회전 속도의 변화가 한계치(SΔ')를 초과하고, 순차적으로 한계치(SΔ') 미만인 경우(즉, 인젝터의 폐색 정도에 관한 2 개의 표식에 의해 제공되는 표시가 모순된 경우), 이것으로부터 예를 들면 "중간" 폐색 정도를 추정할 수 있거나 본 추정 방법(1000)을 재개할 수 있다.
전술한 바와 같이, 시동 인젝터의 폐색 정도는 터빈 엔진을 시동시킬 수 없는 폐색의 수준에 도달하기 전의 잔존 시동의 횟수 및 지속시간으로 변환되는 것이 유리하다.
"낮은" 폐색 정도 및 "높은" 폐색 정도에 대한 이전의 것과 동일한 값을 취하면, "중간" 폐색 정도는 1 주일의 잔존 사용 또는 약 12 회의 잔존 시동에 대응할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 방법은 경보 단계(1300)를 포함할 수 있고, 이것의 특질은 검출된 폐색 정도의 함수로서 변화될 수 있다.

Claims (12)

  1. - 연소실(4) － 연료를 공급받는 적어도 하나의 시동 인젝터(10)가 상기 연소실 내로 개방되어 있고, 상기 시동 인젝터는 상기 연료를 점화시킴으로써 상기 연소실 내에서 연소를 개시하기에 적합함 －, 및
    - 상기 연소실 내에서 상기 연료의 연소로부터 생성되는 가스에 의해 회전되는 터빈(5)을 포함하는 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은,
    - 상기 터빈 엔진의 시동 단계 중에 상기 터빈의 유출구에서 배기 가스의 온도를 측정하는 단계(1100), 및
    - 측정된 상기 온도의 경시적 변화로부터 상기 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하는 단계(1200)를 포함하는, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터빈의 유출구에서 상기 배기 가스의 온도의 경시적 변화의 함수로서 상기 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하는 단계(1200)는,
    - 상기 온도의 상승 단계 중에 상기 온도의 하강 단계의 검출 － 상기 하강의 검출의 부존재는 상기 시동 인젝터의 폐색의 부존재에 대응함 －, 및
    - 상기 하강의 크기의 측정을 포함하는, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    연속적인 시동 중에 상기 터빈의 유출구에서 상기 가스의 온도 하강의 크기의 변화는 적어도 하나의 사전결정된 한계치와 비교(1220)되고, 상기 시동 인젝터의 폐색 정도는 상기 비교의 결과로부터 추정(1240)되는, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 모니터링하기 위한 방법은, 상기 터빈의 유출구에서 상기 배기 가스의 온도를 측정(1100)하는 단계 중에, 상기 터빈의 회전 속도의 측정을 더 포함하고, 상기 시동 인젝터의 폐색 정도의 추정(1240)은 상기 가스의 온도 및 상기 터빈의 회전 속도의 측정치의 경시적 변화로부터 실시되는, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법.
  5. 제 3 항과 조합된 제 4 항에 있어서,
    상기 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하는 단계(1200)는,
    - 상기 터빈의 유출구에서 상기 온도의 하강을 개시하는 상기 가스의 온도의 변곡점의 시점(moment)에서 상기 터빈의 회전 속도값의 측정,
    - 사전결정된 한계치와 연속적 시동 중의 상기 속도값의 변화의 비교, 및
    - 상기 온도의 하강의 크기의 변화 및 상기 터빈의 속도값의 변화와 이들 각각의 한계치와의 비교로부터 상기 시동 인젝터의 폐색 정도의 추정을 포함하는, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모니터링하기 위한 방법은, 상기 시동 인젝터의 폐색 정도로부터, 상기 시동 인젝터의 폐색 정도가 상기 터빈 엔진의 시동 불가능을 초래하는 수준에 도달하기 전에 상기 터빈 엔진의 잔존 시동 횟수의 추정을 더 포함하는, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 모니터링하기 위한 방법은, 상기 시동 인젝터의 폐색 정도가 상기 터빈 엔진의 시동 불가능을 초래하는 수준에 도달하기 전에, 상기 시동 인젝터의 유지보수 또는 교체를 실시하도록 경보의 작동(1300)을 포함하는, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 폐색 정도를 모니터링하기 위한 방법.
  8. - 연소실(4) － 연료를 공급받는 적어도 하나의 시동 인젝터(10)가 상기 연소실 내로 도입되어 있고, 상기 시동 인젝터는 상기 연료를 점화시킴으로써 상기 연소실 내에서 연소를 개시하기에 적합함 －, 및
    - 상기 연소실 내에서 상기 연료의 연소로부터 생성되는 가스에 의해 회전되는 터빈(5)을 포함하는 터빈 엔진의 시동 인젝터의 작동 상태를 모니터링하기 위한 시스템(200)으로서,
    상기 모니터링하기 위한 시스템(200)은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 구현에 적합하고, 상기 모니터링하기 위한 시스템(200)은
    - 상기 터빈(5)의 유출구의 상기 가스의 적어도 하나의 온도 센서(210), 및
    - 상기 시동 인젝터의 폐색 정도를 결정하기 위해 상기 온도의 측정치를 처리하기에 적합한 처리 수단(222) 및 메모리(223)를 포함하는 처리 유닛(220)을 포함하는, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 작동 상태를 모니터링하기 위한 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 모니터링하기 위한 시스템(200)은 상기 터빈의 적어도 하나의 회전 속도 센서(212)를 더 포함하고, 또한 상기 처리 유닛(220)의 처리 수단(222)은 상기 시동 인젝터의 폐색 정도의 결정을 위해 상기 터빈의 회전 속도의 측정치를 처리하기에 적합한, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 작동 상태를 모니터링하기 위한 시스템.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 센서(210, 220)는 1 Hz 이상의 주파수로 상기 측정을 실시하기에 적합한, 터빈 엔진의 시동 인젝터의 작동 상태를 모니터링하기 위한 시스템.
  11. - 연소실(4) － 연료를 공급받는 적어도 하나의 시동 인젝터(10)가 상기 연소실 내로 도입되어 있고, 상기 시동 인젝터는 상기 연료를 점화시킴으로써 상기 연소실 내에서 연소를 개시하기에 적합함 －, 및
    - 상기 연소실 내에서 상기 연료의 연소로부터 생성되는 가스에 의해 회전되는 터빈(5)을 포함하는 터빈 엔진(1)으로서,
    상기 터빈 엔진은 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 모니터링하기 위한 시스템(200)을 더 포함하는, 터빈 엔진.
  12. - 연소실(4) － 연료를 공급받는 적어도 하나의 시동 인젝터(10)가 상기 연소실 내로 도입되어 있고, 상기 시동 인젝터는 상기 연료를 점화시킴으로써 상기 연소실 내에서 연소를 개시하기에 적합함 －, 및
    - 상기 연소실 내에서 상기 연료의 연소로부터 생성되는 가스에 의해 회전되는 터빈(5)을 포함하는 적어도 하나의 터빈 엔진(1)을 포함하는 항공기로서,
    상기 항공기는 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 모니터링하기 위한 시스템(200)을 더 포함하는, 적어도 하나의 터빈 엔진을 포함하는 항공기.
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