WO2010149725A1 - Procede et dispositif de recalage de la commande d'un equipement a geometrie variable pour turbomachine - Google Patents

Procede et dispositif de recalage de la commande d'un equipement a geometrie variable pour turbomachine Download PDF

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WO2010149725A1
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point
attachment
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elongation
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Bruno Robert Gaully
Jean-Albert Paul Marc Robert
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Snecma
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    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/40—Type of control system
    • F05D2270/42—Type of control system passive or reactive, e.g. using large wind vanes

Definitions

  • the field of the present invention is that of variable geometry equipment and the control of their positioning, and more particularly that of variable geometry equipment mounted on turbomachines.
  • variable-pitch stator vanes which are oriented more or less in the direction of the air stream.
  • a high pressure compressor, discharge valves which are open or closed so as to increase, if necessary, the margin pumping a compressor or even blades of a compressor or a variable pitch propeller.
  • variable geometry equipment is moved by kinematics actuated by jacks or any other actuator, as indicated in patent application EP 1724472 of the applicant, and their position is defined by a law establishing a relationship between the stroke of the cylinder and the desired position for the equipment in question.
  • a device for controlling the position of the variable geometry equipment as described in the application EP 1988258, in which the position of the equipment is detected by a sensor at the end of the race.
  • the position is very often driven by a servo that loops to the desired position.
  • the position of the cylinder rod is known thanks to a sensor of the type LVDT (Linear Variable Displacement Transducer or variable linear displacement sensor) which follows the movements of the rod of the cylinder and retransmits to the control device of the position of the kinematics.
  • LVDT Linear Variable Displacement Transducer or variable linear displacement sensor
  • These sensors are generally sensors of the absolute positioning type, ie they indicate the position of the cylinder rod relative to a fixed reference, linked to the cylinder body or to the equipment itself.
  • This control loop generally on the position of the rod of the cylinder and not on that of the equipment in question.
  • the stroke of the cylinder can be perfectly controlled but correspond to a wrong position of the equipment if games appear, for example by wear, during the life of the machine or if a major degradation such as a break occurs in the kinematics placed downstream of the jack.
  • a major degradation such as a break occurs in the kinematics placed downstream of the jack.
  • VSV Variable Stator Vane
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a device for positioning a variable geometry equipment and its associated control system, which does not reproduce some of the defects of the existing devices and, in particular, which is not not sensitive to imprecise positioning of this equipment. It also proposes a method for positioning the associated device.
  • the subject of the invention is a device for controlling the positioning of a variable geometry equipment of a turbomachine, comprising a computer, an actuator of said variable geometry controlled by the computer, said actuator comprising a mobile assembly provided with a sensor for measuring its elongation, the device further comprising a kinematics connected at one end to a point of attachment of said movable assembly and at the other end to a point of attachment of the equipment, the point d fastener moving under the action of the actuator along a stroke limited by a stop and the kinematics being elastically deformable under the action of the actuator when the point of attachment is on the stop, characterized in that the computer comprises a module for resetting the value of the elongation of the moving assembly which corresponds to the contact of the point of attachment with the stop, said module performing the sending to the actuator of at least one displacement instruction of its moving assembly beyond the position corresponding to the abutment of the attachment point.
  • the sending of the actuator beyond the stop translates into an evolution of at least one of the operating characteristics of the cylinder when passing over this stop, which makes it possible to detect the actual arrival on the stop of the point d attachment of variable geometry.
  • said module is equipped with a means for measuring the force delivered by the actuator and is shaped to collect the value of at least one torque (elongation of the moving assembly - force delivered by the actuator) when said actuator delivers a moving setpoint of the moving assembly beyond the position corresponding to the abutment of the attachment point.
  • the characteristic adopted in this case is the value of the force delivered by the actuator, which is generally already measured. It can be, depending on the type of cylinder chosen, the hydraulic pressure in the chamber or the electrical voltage across the cylinder.
  • said module is shaped to collect the evolution as a function of time of the torque (elongation of the moving assembly - force delivered by the actuator) during a displacement of the mobile assembly in response to a set point for sending said moving assembly beyond the position corresponding to the abutment of the attachment point.
  • said module is shaped to detect a point of inflection on the curve giving the evolution of the force delivered by the actuator as a function of time.
  • said module is shaped to reset in its control logic the positioning of the kinematics, the elongation of the mobile assembly corresponding to the contact of the point of attachment with the stop on that corresponding to the force delivered by the actuator. inflection point.
  • the invention also relates to a method of resetting the value of the elongation to be given to the moving assembly of an actuator to drive a geometry equipment of a turbomachine via a kinematic, said actuator being equipped with a sensor for measuring the elongation of its moving assembly and means for measuring the force delivered by the actuator, said kinematics being connected at one end to a point of attachment of said moving assembly and to the other end at a point of attachment on said equipment, the attachment point moving under the action of the actuator along a limited stroke by a stop and the kinematics being elastically deformable under the action of the actuator when the point of attachment is on the stop comprising the following steps: a) sending to the actuator a setpoint for moving its moving assembly beyond the position corresponding to placing on the abutment of the attachment point, b) measuring the value of at least one pair (elongation of the moving assembly - force delivered by the actuator ⁇ c) calculating the value of the elongation of the moving assembly which corresponds to the contact
  • step b) consists in collecting the evolution as a function of time of the torque (elongation of the moving assembly - force delivered by the actuator) during a displacement of the moving assembly in response to a set point of sending said moving assembly beyond the position corresponding to the abutment of the point of attachment and wherein step c) consists in detecting a point of inflection on the curve giving the evolution of the force delivered by the actuator as a function of time.
  • step c) consists in determining the value of the elongation of the moving assembly corresponding to the contact of the point of attachment with the stop by associating the measured "effort-elongation" torque with a predetermined law. giving the relative evolution of these two values.
  • the invention relates to a turbomachine equipped with a variable geometry equipment whose positioning is controlled by a device as described above.
  • FIG. 1 is a schematic view of the control chain of a variable geometry equipment according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic comparative view of the stroke of a variable geometry equipment and the movable assembly of the cylinder which actuates;
  • FIG. 3 is a view giving, on the one hand, the displacement control according to the invention addressed to a variable geometry equipment and, on the other hand, the movement actually performed by the equipment in response to this command;
  • FIG. 4 is a view of the forces applied by the control cylinder of a variable geometry equipment according to the invention during a displacement such as that commanded in Figure 3.
  • a control chain of a variable geometry equipment 1 comprising a computer 2 which receives on a set line 3 a set point for the desired position of the equipment 1 and which acts on the power supplied by a power line 4 to a cylinder-type actuator 5.
  • the power line 4 actuates the jack 5 and its moving assembly 6, of the jack rod type, to modify, via of a kinematics 7, the position of the variable geometry equipment 1.
  • the cylinder rod 6 is linked to the kinematics at a point of attachment 12 and the kinematics moves the equipment 1 via An attachment point 13.
  • a sensor 8 measures in the position of the cylinder rod 6 and transmits it to the computer 2 by means of a looping line 9.
  • the computer calculates at all times the difference between the position seen by the sensor 8 and that which corresponds, for a nominal operation of the kinematics 7, at the desired position and it acts accordingly on the power line 4 to reduce this difference and bring it gradually to zero.
  • control chain is here described with servo looping on the position of the rod of the cylinder, but that the invention can be perfectly achieved with a direct chain, not involving servocontrol.
  • a play 10 occurs in the kinematic 7 which generates a gap, in one direction or the other, between the actual position of the equipment 1 and the one requested by the cylinder rod 6.
  • a stop 11 corresponding to one of the end positions of the variable geometry equipment 1.
  • Such stops can, for example, be the stops on the high-pressure case for the VSV kinematic rings, the stops on the intermediate casing for the doors of the compressor discharge valves or the maximum and minimum stops for the pitch of a propeller.
  • the presence of at least one stop on the stroke of the point of attachment of the equipment is an essential element for carrying out the invention.
  • FIG. 2 represents, in a comparative way, the displacement of the attachment point 12 of the cylinder rod 6 on the kinematics 7 and the actual displacement of the attachment point 13 of the kinematics on the equipment 1, during a actuating the equipment 1 to do it move from one position on one of the stops to a position on the other stop. While the cylinder rod 6 moves on a stroke Z v , the attachment point 13 does not move first, and this on the equivalent of a race J corresponding to the catch of the game 10. Once the game 10 of the kinematics caught, the equipment travels its effective course Z G v, that is to say that going from one stop to the other.
  • Figure 2 is shown a stroke of the cylinder Z v greater than its effective stroke, ie to that which corresponds, under nominal conditions of kinematics, the movement of the equipment 1 between its stops.
  • the stroke required at the cylinder rod 6 being greater than its effective stroke, the cylinder 5 presses the end of the stroke on the kinematic 7 which can not advance because of the stop 11, and then generates a mechanical deformation of this kinematics. In doing so, the point of attachment 12 of the jack continues to progress with a length D which corresponds to the elasticity of the parts constituting the kinematics 7.
  • FIGS. 3 and 4 the displacement L (FIG. 3) of the attachment point 12 of the cylinder rod 6 and the force F (FIG. 4) developed by the jack 5 during a control of FIG. moving the equipment 1 from a given starting position to a first end stop 11, referenced A, against which the equipment is pushed by the jack 5; this first displacement is followed by a second displacement which goes from this first stop A to a second stop, referenced B, the cylinder 5 acting this time in the opposite direction to the previous one.
  • FIG. 3 shows two curves, one (dashed) showing the position requested by the computer 2 and the other (solid line) showing the actual position of the attachment point 12 of the cylinder during of the displacement indicated above.
  • the control is first zero, ie no action is requested to the cylinder which leaves the attachment point 13 in the position where it was previously.
  • the latter transmits to the cylinder 5, at time t A , a movement order of the point attachment 13 to the first stop A, to remain there for a given time t B - t A.
  • the computer 2 transmits an order of displacement of the point of attachment 13 of the first stop A to the second stop B.
  • the snap point moves from its initial position towards the stop 11, at the speed corresponding to that of the displacement of the cylinder rod 6 in the cylinder 5.
  • the attachment point 13 moves accordingly, once the game 10 has been resorbed.
  • the ram 5 continues its stroke until the time t B and the attachment point 12 of its rod continues its progression over a distance D A , due to the deformation allowed by the elasticity of kinematics 7.
  • the invention proposes to place mechanical stops as close as possible to the variable geometries and to measure, periodically in use or in a regular manner throughout the life of the engine, the evolution of the control necessary to reach their positions. .
  • These stops must respect the following constraints: the distance between stops must be perfectly known and this distance must be be between the effective stroke of the cylinder, that is to say that which is used to deploy the variable geometry, and the total amplitude of deployment of the rod 6 of the cylinder.
  • the method consists in determining the stretches of the cylinder rod 6 which correspond to the position of the abutments A and B on which the attachment point 13 of the variable geometry equipment 1 abuts. These values being determined, it is then possible, in the computer 2 for example, to compare them to their nominal value which is used in the control program of the equipment 1 and to deduce the existing wear in the kinematics and the game associated with it. It is then possible to correct the deployment instruction of the cylinder to compensate for the corresponding difference and find a perfectly controlled control of the position of the equipment 1. It is no longer necessary to take margins to compensate for wear, as it was the case in the prior art. It is also possible to check that the equipment 1 is deployed completely between its stops and therefore that no break has occurred in the drive chain.
  • the operator sends, via the set line 3, a deployment instruction to a position L1, voluntarily located beyond the first stop A. It measures during the movement of the jack at the same time. the force Fl transmitted by the cylinder 5, thanks to the value given by the computer 2 to the power line 4, and the position L1 of the cylinder rod 6, via the sensor 8. It then proceeds in the same manner. sending a deployment instruction to a position L 1 I voluntarily located beyond the second stop B. In doing so, it reproduces the curve shown in Figure 4. The stripping of this curve makes it possible to determine two points of inflection F A and F B , which correspond to the elongations L A and L B of the jack for which the equipment 1 is on its stops.
  • An alternative to monitoring the force curve beyond the abutment may consist in the realization of a single point beyond the abutment and in the combination of the "effort-elongation" couple corresponding to a law on the normal evolution of these two values, which can be obtained beforehand, either experimentally or theoretically.
  • the difference measured on the value of the force will then give the value of the difference existing on the elongation of the rod of the jack 6.
  • This alternative makes it possible to simplify the procedure of resetting the position of the corresponding stop and thus of be able to implement it more easily in a computer to, for example, achieve it systematically for each use.

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Abstract

Dispositif de commande du positionnement d'un équipement à géométrie variable (1) d'une turbomachine, comportant un calculateur (2), un actionneur (5) de ladite géométrie variable piloté par le calculateur (2), ledit actionneur (5) comportant un ensemble mobile (6) muni d'un capteur (8) de mesure de son élongation, le dispositif comportant en outre une cinématique (7) reliée à une extrémité à un point d'accrochage (12) dudit ensemble mobile (6) et à l'autre extrémité à un point d'attache (13) de l'équipement (1), le point d'attache (13) se déplaçant sous l'action de l'actionneur (5) le long d'une course limitée par une butée (11) et la cinématique (7) étant déformable élastiquement sous l'action de l'actionneur (5) lorsque le point d'attache (13) est sur la butée (11), caractérisé par le fait que le calculateur comporte un module de recalage de la valeur de l'élongation de l'ensemble mobile (6) qui correspond au contact du point d'attache (13) avec la butée (11), ledit module réalisant l'envoi à l'actionneur (5) d'au moins une consigne de déplacement de son ensemble mobile (6) au delà de la position correspondant à la mise sur butée du point d'attache (13).

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE RECALAGE DE LA COMMANDE D'UN EQUIPEMENT A GEOMETRIE VARIABLE
POUR TURBOMACHINE
Le domaine de la présente invention est celui des équipements à géométrie variable et de la commande de leur positionnement, et plus particulièrement celui des équipements à géométrie variable montés sur des turbomachines.
Plusieurs équipements sur une turbomachine peuvent être montés de façon à pouvoir être mobiles, en rotation ou en translation, que ce soit par exemple des aubes de stator à calage variable qui sont orientés plus ou moins dans le sens de la veine d'air d'un compresseur haute pression, des vannes de décharge qui sont ouvertes ou fermées de façon à augmenter, si nécessaire, la marge au pompage d'un compresseur ou bien encore des aubes mobiles d'un compresseur ou d'une hélice à pas variable.
Ces équipements à géométrie variable sont déplacés par des cinématiques actionnées par des vérins ou tout autre actionneur, comme indiqué dans la demande de brevet EP 1724472 de la demanderesse, et leur position est définie par une loi établissant une relation entre la course du vérin et la position souhaitée pour l'équipement en question. On connait par ailleurs un dispositif de contrôle de la position de l'équipement à géométrie variable, comme décrit dans la demande EP 1988258, dans laquelle la position de l'équipement est détectée par un capteur en fin de course.
La position est très souvent pilotée par un asservissement qui boucle sur la position désirée. La position de la tige du vérin est connue grâce à un capteur du genre LVDT (pour Linear Variable Displacement Transducer ou capteur à déplacement linéaire variable) qui suit les mouvements de la tige du vérin et les retransmet au dispositif de commande de la position de la cinématique. Ces capteurs sont en général des capteurs du type positionnement en absolu, c'est à dire qu'ils indiquent la position de la tige du vérin par rapport à une référence fixe, liée au corps du vérin ou à l'équipement lui-même.
Cet asservissement boucle généralement sur la position de la tige du vérin et non pas sur celle de l'équipement en question. La course du vérin peut être parfaitement maîtrisée mais correspondre à une position erronée de l'équipement si des jeux apparaissent, par exemple par usure, au cours de la vie de la machine ou bien si une dégradation majeure telle qu'une rupture se produit dans la cinématique placée en aval du vérin. A titre d'exemple, il est fréquent de rencontrer une usure dans les douilles de maintien des aubes de stator à calage variable (ou VSV, pour Variable Stator Vane) et, par conséquent, de voir apparaître une prise de jeu importante dans leur positionnement et une imprécision dans la commande de l'équipement. De telles usures peuvent même être très importantes et conduire à la perte de la fixation de l'aube, avec de possibles conséquences catastrophiques pour la turbomachine. Les dispositifs actuels de commande, du fait qu'ils agissent sur le vérin, qui est situé en amont de cette douille, ne permettent pas de détecter une telle anomalie. Outre le problème de non détection d'une possible anomalie, les systèmes actuels conduisent les concepteurs de turbomachines à prévoir des marges dans le dimensionnement de la loi de commande des équipements à géométrie variable. Ils doivent en effet prendre en compte l'écart susceptible d'apparaître au cours de la vie de l'équipement entre la position réelle de l'équipement et celle que le système de commande lui souhaite voir prendre. Dans le cas particulier d'un équipement d'un compresseur, pour lequel il convient de se protéger en utilisation contre le phénomène de pompage, ces marges se traduisent par une adaptation du compresseur qui n'est pas optimale, le point de fonctionnement étant choisi plus éloigné de la ligne de pompage qu'il ne devrait, afin de tenir compte des usures à venir et des dérives associées à l'imprécision sur le calage des aubes qui en résulte.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de positionnement d'un équipement à géométrie variable, et son système de commande associé, qui ne reproduise pas certains des défauts des dispositifs existants et, en particulier, qui ne soit pas sensible à un positionnement imprécis de ces équipements. Elle propose également une méthode pour le positionnement du dispositif associé.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande du positionnement d'un équipement à géométrie variable d'une turbomachine, comportant un calculateur, un actionneur de ladite géométrie variable piloté par le calculateur, ledit actionneur comportant un ensemble mobile muni d'un capteur de mesure de son élongation, le dispositif comportant en outre une cinématique reliée à une extrémité à un point d'accrochage dudit ensemble mobile et à l'autre extrémité à un point d'attache de l'équipement, le point d'attache se déplaçant sous l'action de l'actionneur le long d'une course limitée par une butée et la cinématique étant déformable élastiquement sous l'action de l'actionneur lorsque le point d'attache est sur la butée, caractérisé par le fait que le calculateur comporte un module de recalage de la valeur de l'élongation de l'ensemble mobile qui correspond au contact du point d'attache avec la butée, ledit module réalisant l'envoi à l'actionneur d'au moins une consigne de déplacement de son ensemble mobile au delà de la position correspondant à la mise sur butée du point d'attache.
L'envoi de l'actionneur au-delà de la butée se traduit par une évolution d'au moins une des caractéristiques de fonctionnement du vérin au passage sur cette butée, ce qui permet de détecter l'arrivée réelle sur la butée du point d'attache de la géométrie variable. A partir de la connaissance de la valeur réelle de l'élongation correspondant au contact sur la butée et de celle qui figurait dans la logique de commande, il est possible de recaler la logique de commande et, partant, de réduire la prise de marges lors de la conception de cette logique de commande. De façon préférentielle ledit module est équipé d'un moyen de mesure de l'effort délivré par l'actionneur et est conformé pour recueillir la valeur d'au moins un couple {élongation de l'ensemble mobile - effort délivré par l'actionneur} lorsque ledit actionneur délivre une consigne de déplacement de l'ensemble mobile au-delà de la position correspondant à la mise sur butée du point d'attache.
La caractéristique retenue dans ce cas est la valeur de l'effort délivré par l'actionneur, qui est généralement déjà mesurée. Il peut s'agir, selon le type de vérin choisi, de la pression hydraulique dans la chambre ou de la tension électrique aux bornes du vérin. De façon préférentielle ledit module est conformé pour recueillir l'évolution en fonction du temps du couple {élongation de l'ensemble mobile - effort délivré par l'actionneur} lors d'un déplacement de l'ensemble mobile en réponse à une consigne d'envoi dudit ensemble mobile au delà de la position correspondant à la mise sur butée du point d'attache.
De façon encore plus préférentielle ledit module est conformé pour détecter un point d'inflexion sur la courbe donnant l'évolution de l'effort délivré par l'actionneur en fonction du temps.
Avantageusement ledit module est conformé pour recaler dans sa logique de commande du positionnement de la cinématique, l'élongation de l'ensemble mobile correspondant au contact du point d'attache avec la butée sur celle correspondant à l'effort délivré par l'actionneur audit point d'inflexion.
On peut ainsi recaler de façon régulière, par exemple lors de chaque utilisation, la logique de commande de l'équipement et réagir dès l'apparition d'une dérive due à une usure ou à une dégradation de la cinématique.
L'invention porte également sur une méthode de recalage de la valeur de l'élongation à donner à l'ensemble mobile d'un actionneur pour entraîner un équipement à géométrie d'une turbomachine par l'intermédiaire d'une cinématique, ledit actionneur étant muni d'un capteur de mesure de l'élongation de son ensemble mobile et d'un moyen de mesure de l'effort délivré par l'actionneur, ladite cinématique étant reliée à une extrémité à un point d'accrochage dudit ensemble mobile et à l'autre extrémité à un point d'attache sur ledit équipement, le point d'attache se déplaçant sous l'action de l'actionneur le long d'une course limitée par une butée et la cinématique étant déformable élastiquement sous l'action de l'actionneur lorsque le point d'attache est sur la butée comportant les étapes suivantes : a) envoyer à l'actionneur d'une consigne de déplacement de son ensemble mobile au-delà de la position correspondant à la mise sur la butée du point d'attache, b) mesurer la valeur d'au moins un couple {élongation de l'ensemble mobile - effort délivré par l'actionneur} c) calculer la valeur de l'élongation de l'ensemble mobile qui correspond au contact du point d'attache avec la butée à partir de la mesure de l'effort délivré par l'actionneur.
Avantageusement l'étape b) consiste à recueillir l'évolution en fonction du temps du couple {élongation de l'ensemble mobile - effort délivré par l'actionneur} lors d'un déplacement de l'ensemble mobile en réponse à une consigne d'envoi dudit ensemble mobile au delà de la position correspondant à la mise sur butée du point d'attache et dans lequel l'étape c) consiste à détecter un point d'inflexion sur la courbe donnant l'évolution de l'effort délivré par l'actionneur en fonction du temps.
Dans un mode particulier de réalisation l'étape c) consiste à déterminer la valeur de l'élongation de l'ensemble mobile correspondant au contact du point d'attache avec la butée en associant le couple "effort- élongation" mesuré à une loi prédéterminée donnant l'évolution relative de ces deux valeurs.
L'invention porte enfin sur une turbomachine équipée d'un équipement à géométrie variable dont le positionnement est commandé par un dispositif tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins :
- la figure 1 est une vue schématique de la chaîne de commande d'un équipement à géométrie variable selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique comparative de la course d'un équipement à géométrie variable et de l'ensemble mobile du vérin qui l'actionne ; - la figure 3 est une vue donnant, d'une part, la commande de déplacement selon l'invention adressée à un équipement à géométrie variable et, d'autre part, le déplacement effectivement réalisé par l'équipement en réponse à cette commande ;
- la figure 4 est une vue des efforts appliqués par le vérin de commande d'un équipement à géométrie variable selon l'invention, au cours d'un déplacement tel que celui commandé sur la figure 3.
En se référant à la figure 1, on voit une chaîne de commande d'un équipement à géométrie variable 1 comprenant un calculateur 2 qui reçoit sur une ligne de consigne 3 une consigne pour la position souhaitée de l'équipement 1 et qui agit sur la puissance fournie par une ligne de puissance 4 à un actuateur de type vérin 5. En sortie du calculateur de régulation la ligne de puissance 4 actionne le vérin 5 et son ensemble mobile 6, du type tige de vérin, pour modifier, par l'intermédiaire d'une cinématique 7, la position de l'équipement à géométrie variable 1. La tige de vérin 6 est liée à la cinématique au niveau d'un point d'accrochage 12 et la cinématique déplace l'équipement 1 par l'intermédiaire d'un point d'attache 13. Un capteur 8 mesure en permanence la position de la tige de vérin 6 et la transmet au calculateur 2 à l'aide d'une ligne de rebouclage 9. Le calculateur calcule à tout instant l'écart entre la position vue par le capteur 8 et celle qui correspond, pour un fonctionnement nominal de la cinématique 7, à la position souhaitée et il agit en conséquence sur la ligne de puissance 4 pour réduire cet écart et l'amener progressivement vers zéro.
Il convient de noter que la chaîne de commande est ici décrite avec un bouclage d'asservissement sur la position de la tige du vérin, mais que l'invention peut parfaitement être réalisée avec une chaîne directe, ne comportant pas d'asservissement.
Du fait des usures qui apparaissent avec le temps ou bien d'une éventuelle rupture il se produit un jeu 10 dans la cinématique 7 qui génère un écart, dans un sens ou dans l'autre, entre la position réelle de l'équipement 1 et celle qui est demandée par la tige de vérin 6. Sur la figure 1 est également représentée une butée 11 correspondant à une des positions de fin de course de l'équipement à géométrie variable 1. Des butées de ce type peuvent, par exemple, être les butées sur le carter haute pression pour les anneaux de cinématique des VSV, les butées sur le carter intermédiaire pour les portes des vannes de décharge des compresseurs ou encore les butées maxi et mini pour le pas d'une hélice. La présence d'au moins une butée sur la course du point d'attache de l'équipement est un élément essentiel pour la réalisation de l'invention.
La figure 2 représente, de façon comparative, le déplacement du point d'accrochage 12 de la tige du vérin 6 sur la cinématique 7 et le déplacement réel du point d'attache 13 de la cinématique sur l'équipement 1, lors d'un actionnement de l'équipement 1 pour le faire passer d'une position sur une des butées à une position sur l'autre butée. Alors que la tige du vérin 6 se déplace sur une course Zv, le point d'attache 13 ne se déplace tout d'abord pas, et ce sur l'équivalent d'une course J correspondant au rattrapage du jeu 10. Une fois le jeu 10 de la cinématique rattrapé, l'équipement parcourt sa course efficace ZGv, c'est- à-dire celle allant d'une butée à l'autre. Sur la figure 2 est représentée une course du vérin Zv supérieure à sa course efficace, c'est à dire à celle qui correspondrait, dans des conditions nominales de la cinématique, au déplacement de l'équipement 1 entre ses butées. La course demandée à la tige de vérin 6 étant supérieure à sa course efficace, le vérin 5 appuie en fin de course sur la cinématique 7 qui ne peut plus avancer du fait de la butée 11, et génère alors une déformation mécanique de cette cinématique. Ce faisant le point d'accrochage 12 du vérin continue à progresser d'une longueur D qui correspond à l'élasticité des pièces constituant la cinématique 7.
En se référant aux figures 3 et 4 on voit le déplacement L (figure 3) du point d'accrochage 12 de la tige du vérin 6 et l'effort F (figure 4) développé par le vérin 5 au cours d'une commande de déplacement de l'équipement 1 depuis une position donnée de départ vers une première butée 11 de fin de course, référencée A, contre laquelle l'équipement est poussé par le vérin 5 ; ce premier déplacement est suivi d'un second déplacement qui va de cette première butée A vers une seconde butée, référencée B, le vérin 5 agissant cette fois-ci dans le sens inverse au précédent. Sur la figure 3 sont représentées deux courbes, l'une (tiretée) montrant la position demandée par le calculateur 2 et l'autre (en trait plein) montrant la position réelle du point d'accrochage 12 du vérin lors du déplacement indiqué ci-dessus. La commande est tout d'abord à zéro, c'est à dire qu'aucune action n'est demandée au vérin qui laisse donc le point d'attache 13 dans la position où il se trouvait auparavant. A la suite d'une demande d'évolution de la position de l'équipement 1, reçue par le calculateur sur la ligne de consigne 3, ce dernier transmet au vérin 5, à l'instant tA, un ordre de déplacement du point d'attache 13 vers la première butée A, pour y rester pendant un temps donné tB - tA. Au bout du temps tB le calculateur 2 transmet un ordre de déplacement du point d'attache 13 de la première butée A vers la seconde butée B. A l'instant tA le point d'accrochage se déplace de sa position initiale vers la butée 11, à la vitesse correspondant à celle du déplacement de la tige de vérin 6 dans le vérin 5. Le point d'attache 13 se déplace d'autant, une fois que le jeu 10 éventuel a été résorbé. Lorsque le point d'attache 13 arrive sur la première butée A, le vérin 5 continue sa course jusqu'au temps tB et le point d'accrochage 12 de sa tige continue sa progression sur une distance DA, du fait de la déformation permise par l'élasticité de la cinématique 7.
A l'instant tB la pression est inversée dans le vérin 5 et le point d'attache 13 est maintenant commandé pour venir sur la seconde butée B. Le point d'attache 13 restant, dans un premier temps, toujours en contact avec la butée A, le point d'accrochage 12 de la tige revient dans une position de relâchement de la contrainte d'appui sur cette butée, en effaçant l'enfoncement DA résultant de l'élasticité de la cinématique 7. La tige 6 du vérin continue sa rétractation en rattrapant d'abord le jeu J qui existe éventuellement dans ce sens dans la cinématique puis déplace le point d'attache 13 vers la seconde butée B. De même que précédemment lorsque le point d'attache 13 atteint la seconde butée B, la tige 6 du vérin 5 continue sa course sur une distance DB permise par l'élasticité de la cinématique 7.
Parallèlement la force exercée par le vérin, telle que représentée sur la figure 4, évolue à partir de tA en restant dans un premier temps relativement faible et égale à la valeur nécessaire au déplacement de la cinématique 7 et de l'équipement à géométrie variable 1. Une fois que le point d'attache 13 a atteint la première butée A, la consigne envoyée par le calculateur 2 est de poursuivre l'action du vérin pour atteindre une position au delà de la butée. La force exercée par le vérin augmente alors brutalement, en réaction au contre-effort exercé par la butée. La courbe de la figure 4 montre ainsi une inflexion prononcée à l'instant tA.
A partir du temps tB la force exercée par le vérin décroit brutalement puis s'exerce dans le sens inverse, en direction de la seconde butée B. On retrouve alors après cet instant tB le même type de courbe, en négatif, qu'après le temps tA, avec une inflexion au moment où le point d'attache 13 atteint la butée B.
En se référant à la figure 4, on va maintenant décrire une méthode permettant de s'affranchir des problèmes d'usure dans la commande des équipements à géométrie variable d'une turbomachine et de détecter une éventuelle rupture dans la chaîne de commande de ces équipements. Pour cela l'invention propose de placer des butées mécaniques au plus près des géométries variables et d'aller mesurer, périodiquement en utilisation ou de façon régulière tout au long de la vie du moteur, l'évolution de la commande nécessaire pour atteindre leurs positions. Ces butées doivent respecter les contraintes suivantes : la distance entre butées doit être parfaitement connue et cette distance doit être comprise entre la course efficace du vérin, c'est-à-dire celle qui est exploitée pour déployer la géométrie variable, et l'amplitude totale de déploiement de la tige 6 du vérin.
La méthode consiste à déterminer les élongations de la tige du vérin 6 qui correspondent à la position des butées A et B sur lesquelles bute le point d'attache 13 de l'équipement à géométrie variable 1. Ces valeurs étant déterminées il est ensuite possible, dans le calculateur 2 par exemple, de les comparer à leur valeur nominale qui est utilisée dans le programme de commande de l'équipement 1 et d'en déduire l'usure existant dans la cinématique et le jeu qui lui est associé. On peut alors corriger la consigne de déploiement du vérin pour compenser l'écart correspondant et retrouver un pilotage parfaitement maîtrisé de la position de l'équipement 1. Il n'est alors plus nécessaire de prendre des marges pour compenser les usures, comme c'était le cas dans l'art antérieur. Il est également possible de vérifier que l'équipement 1 se déploie complètement entre ses butées et donc qu'aucune rupture ne s'est produite dans la chaîne d'entraînement.
Pour réaliser cela l'opérateur envoie, par l'intermédiaire de la ligne de consigne 3, une consigne de déploiement sur une position Ll, située volontairement au-delà de la première butée A. Il mesure pendant le déplacement du vérin à la fois l'effort Fl transmis par le vérin 5, grâce à la valeur donnée par le calculateur 2 à la ligne de puissance 4, et la position Ll de la tige du vérin 6, par l'intermédiaire du capteur 8. Il procède ensuite de même en envoyant une consigne de déploiement sur une position L1I située volontairement au-delà de la seconde butée B. Ce faisant, il reproduit la courbe figurant sur la figure 4. Le dépouillement de cette courbe permet de déterminer deux point d'inflexion FA et FB, qui correspondent aux élongations LA et LB du vérin pour lesquelles l'équipement 1 est sur ses butées.
Il ne reste plus qu'à comparer les positions détectées des butées et à les comparer aux valeurs d'origine pour connaître l'amplitude du jeu et pouvoir le compenser dans la logique de commande de l'équipement à géométrie variable 1.
Une alternative au suivi de la courbe d'effort au-delà de la butée peut consister en la réalisation d'un unique point au delà de la butée et en l'association du couple "effort-élongation" correspondant à une loi sur l'évolution normale de ces deux valeurs, qui peut être préalablement obtenue, soit expérimentalement, soit de façon théorique. L'écart mesuré sur la valeur de l'effort donnera alors la valeur de l'écart existant sur l'élongation de la tige du vérin 6. Cette alternative permet de simplifier la procédure de recalage de la position de la butée correspondante et ainsi de pouvoir l'implanter plus facilement dans un calculateur pour, par exemple, la réaliser de façon systématique à chaque utilisation.
Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un mode particulier de réalisation, il est bien évident qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande du positionnement d'un équipement à géométrie variable (1) d'une turbomachine, comportant un calculateur (2), un actionneur (5) de ladite géométrie variable piloté par le calculateur (2), ledit actionneur (5) comportant un ensemble mobile (6) muni d'un capteur (8) de mesure de son élongation, le dispositif comportant en outre une cinématique (7) reliée à une extrémité à un point d'accrochage (12) dudit ensemble mobile (6) et à l'autre extrémité à un point d'attache (13) de l'équipement (1), le point d'attache (13) se déplaçant sous l'action de l'actionneur (5) le long d'une course limitée par une butée (11) et la cinématique (7) étant déformable élastiquement sous l'action de l'actionneur (5) lorsque le point d'attache (13) est sur la butée
(H), caractérisé par le fait que le calculateur comporte un module de recalage de la valeur de l'élongation de l'ensemble mobile (6) qui correspond au contact du point d'attache (13) avec la butée (11), ledit module réalisant l'envoi à l'actionneur (5) d'au moins une consigne de déplacement de son ensemble mobile (6) au delà de la position correspondant à la mise sur butée du point d'attache (13).
2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit module est équipé d'un moyen de mesure de l'effort délivré par l'actionneur (5) et est conformé pour recueillir la valeur d'au moins un couple constitué par l'élongation de l'ensemble mobile (6) et par l'effort délivré par l'actionneur (5), lorsque ledit actionneur délivre une consigne de déplacement de l'ensemble mobile (6) au-delà de la position correspondant à la mise sur butée du point d'attache (13).
3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel ledit module est conformé pour recueillir l'évolution en fonction du temps du couple constitué par l'élongation de l'ensemble mobile (6) et par l'effort délivré par l'actionneur (5), lors d'un déplacement de l'ensemble mobile (6) en réponse à une consigne d'envoi dudit ensemble mobile au delà de la position correspondant à la mise sur butée du point d'attache (13).
4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel ledit module est conformé pour détecter un point d'inflexion sur la courbe donnant l'évolution de l'effort délivré par l'actionneur (5) en fonction du temps.
5. Dispositif selon la revendication 4 dans lequel ledit module est conformé pour recaler dans sa logique de commande du positionnement de la cinématique (7), l'élongation de l'ensemble mobile (6) correspondant au contact du point d'attache (13) avec la butée (11) sur celle correspondant à l'effort délivré par l'actionneur (5) audit point d'inflexion.
6. Méthode de recalage de la valeur de l'élongation à donner à l'ensemble mobile (6) d'un actionneur (5) pour entraîner un équipement à géométrie variable (1) d'une turbomachine par l'intermédiaire d'une cinématique (7), ledit actionneur étant muni d'un capteur (8) de mesure de l'élongation de son ensemble mobile (6) et d'un moyen de mesure de l'effort délivré par l'actionneur (5), ladite cinématique étant reliée à une extrémité à un point d'accrochage (12) dudit ensemble mobile (6) et à l'autre extrémité à un point d'attache (13) sur ledit équipement (1), le point d'attache (13) se déplaçant sous l'action de l'actionneur (5) le long d'une course limitée par une butée (11) et la cinématique (7) étant déformable élastiquement sous l'action de l'actionneur (5) lorsque le point d'attache (13) est sur la butée (11) comportant les étapes suivantes : a) envoyer à l'actionneur (5) d'une consigne de déplacement de son ensemble mobile (6) au-delà de la position correspondant à la mise sur la butée (11) du point d'attache (13), b) mesurer la valeur d'au moins un couple constitué par l'élongation de l'ensemble mobile (6) et par l'effort délivré par l'actionneur (5), c) calculer la valeur de l'élongation de l'ensemble mobile (6) qui correspond au contact du point d'attache (13) avec la butée (11) à partir de la mesure de l'effort délivré par l'actionneur (5).
7. Méthode de recalage selon la revendication 6 dans laquelle l'étape b) consiste à recueillir l'évolution en fonction du temps du couple constitué par l'élongation de l'ensemble mobile (6) et par l'effort délivré par l'actionneur (5), lors d'un déplacement de l'ensemble mobile (6) en réponse à une consigne d'envoi dudit ensemble mobile au delà de la position correspondant à la mise sur butée du point d'attache (13) et dans lequel l'étape c) consiste à détecter un point d'inflexion sur la courbe donnant l'évolution de l'effort délivré par l'actionneur (5) en fonction du temps.
8. Méthode de recalage selon la revendication 6 dans laquelle l'étape c) consiste à déterminer la valeur de l'élongation de l'ensemble mobile (6) correspondant au contact du point d'attache (13) avec la butée (11) en associant le couple "effort-élongation" mesuré à une loi prédéterminée donnant l'évolution relative de ces deux valeurs.
9. Turbomachine équipée d'un équipement à géométrie variable (1) dont le positionnement est commandé par un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5.
10. Calculateur d'une turbomachine dans lequel est implanté un module de calcul implémentant une méthode selon l'une des revendications 6 à 8.
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