WO2014076398A1 - Dispositif et procede de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aeronef contre les erreurs de mesure de vitesse - Google Patents

Dispositif et procede de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aeronef contre les erreurs de mesure de vitesse Download PDF

Info

Publication number
WO2014076398A1
WO2014076398A1 PCT/FR2013/052699 FR2013052699W WO2014076398A1 WO 2014076398 A1 WO2014076398 A1 WO 2014076398A1 FR 2013052699 W FR2013052699 W FR 2013052699W WO 2014076398 A1 WO2014076398 A1 WO 2014076398A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
speed
turbo
machine
frequency
channel
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/052699
Other languages
English (en)
Inventor
Ludovic PASQUIER
Rémi JOACHIM
Original Assignee
Microturbo
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Microturbo filed Critical Microturbo
Priority to CA2890458A priority Critical patent/CA2890458C/fr
Priority to CN201380058655.8A priority patent/CN104781508B/zh
Priority to US14/441,668 priority patent/US9759085B2/en
Priority to EP13803129.9A priority patent/EP2920429B1/fr
Priority to JP2015541220A priority patent/JP6216799B2/ja
Priority to RU2015122453A priority patent/RU2641329C2/ru
Priority to BR112015010450-9A priority patent/BR112015010450B1/pt
Publication of WO2014076398A1 publication Critical patent/WO2014076398A1/fr

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02Arrangement of sensing elements
    • F01D17/06Arrangement of sensing elements responsive to speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D31/00Power plant control systems; Arrangement of power plant control systems in aircraft
    • B64D31/02Initiating means
    • B64D31/06Initiating means actuated automatically
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00Power installations for auxiliary purposes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/14Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00Testing of vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G01P21/02Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to a device for protecting an aircraft turbo-machine computer against speed measurement errors, comprising:
  • the frequency signals are conveyed on different electrical routes.
  • the invention also relates to a method for protecting an aircraft turbo-machine computer against speed measurement errors comprising a gas generator, an air compressor, a gearbox and an electric generating unit.
  • this computer comprising a speed control channel and a monitoring channel, the speed control channel using the frequency of a speed sensor of the gearbox shaft, the monitoring channel using the frequency of a speed sensor of the shaft of the gas generator,
  • the turbo-machine is stopped in the absence of a frequency signal, on at least one channel, for a determined time after the start command of the turbo-machine.
  • the turbo-machine is stopped in the event of loss of frequency signal during operation.
  • FIG. 1 illustrates the protection device of an aircraft turbo-machine computer against speed measurement errors, according to the invention.
  • a speed sensor 31 of the gas generator shaft of the turbo-machine which delivers a pseudo-sinusoidal frequency signal, different from that of the sensor 21, which can reach a maximum of 35 volts peak-to-peak,
  • a wiring circuit 32 which conveys this pseudosinusoidal signal by the use of a specific electrical harness having a routing different from that of the circuit 22,
  • the turbo-machine On the side of the control channel 10, the turbo-machine is stopped by the circuit 25 in the event of detection of absence of a frequency signal during a determined time, for example 3 seconds, after the startup command of the turbo-machine or a loss of the frequency signal during operation. If the control channel 10 observes one of these anomalies, it stops the turbo-machine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aéronef contre les erreurs de mesure de vitesse comprenant : - sur un canal de régulation de vitesse (10) : un capteur de vitesse de l'arbre de la boite d'engrenage de la turbo-machine (21), un circuit de mesure de vitesse (24), et un circuit de régulation de vitesse (26), • - sur un canal de surveillance (11) : un capteur de vitesse de l'arbre du générateur de gaz de la turbo-machine (31), un circuit de mesure de vitesse (34), et un circuit de commande de l'arrêt de la turbo-machine (37), • dans lequel chaque canal (10, 11) utilise des caractéristiques dissimilaires aptes à éliminer les erreurs de modes communs, dans lequel chaque capteur de vitesse délivre un signal de fréquence pseudo-sinusoïdal et dans lequel ce dispositif comprend, sur chaque canal un circuit de surveillance de vitesse (25, 35) qui effectue une comparaison du signal de fréquence à un seuil minimum et qui délivre un signal d'erreur lorsque la fréquence mesurée est inférieure à ce seuil minimum, et un circuit commun de vérification croisée des vitesses (36) pour détecter le dépassement d'un écart déterminé entre les deux fréquences tel que l'écart surveillé est supérieur à un écart maximum ou l'écart surveillé est inférieur à un écart minimum correspondant à la perte d'une période de fréquence sur l'un ou l'autre capteur (21, 31) et des moyens d'analyse de ces signaux d'erreur et de dépassement d'écart déterminé pour commander l'arrêt de la turbo-machine.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE PROTECTION D'UN CALCULATEUR DE TURBO- MACHINE D'AERONEF CONTRE LES ERREURS DE MESURE DE VITESSE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne un dispositif et un procédé de protection d'un calculateur de turbo-machine, par exemple un groupe auxiliaire de puissance (APU), à bord d'un aéronef, par exemple un hélicoptère, contre les erreurs de mesure de vitesse.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Le domaine de l'invention est celui des turbo-machines d'aéronef, et plus particulièrement celui des calculateurs de turbo-machines d'aéronefs utilisés pour réguler le comportement de ces turbo-machines. De tels calculateurs peuvent réunir dans un même boîtier un canal de régulation et un canal de surveillance ou de protection contre les erreurs de mesure de vitesse, ce qui permet d'obtenir un coût plus économique et une masse plus faible qu'une solution dans laquelle ces canaux seraient installés dans deux boîtiers séparés.
Le canal de régulation a pour fonction de réguler la vitesse de la turbo-machine. Mais une défaillance de ce canal de régulation peut entraîner une survitesse de l'arbre de turbine. En effet, lors d'une rupture de cet arbre, la puissance fournie par les gaz à la turbine n'est plus absorbée par les équipements entraînés par cet arbre et la vitesse de rotation de la turbine s'accroit de façon extrêmement rapide. Une telle survitesse aboutit très rapidement à une rupture des parties tournantes et/ou à leur séparation d'avec le disque de turbine. Ces parties tournantes sont alors projetées violemment vers l'extérieur du fait de la force centrifuge et peuvent traverser le carter entourant la turbine, provoquant des dégâts très importants dans le moteur, et pouvant même mettre en danger l'aéronef et ses passagers.
Le canal de surveillance à pour objet de prévenir les conséquences d'une telle survitesse. Le canal de surveillance comporte un organe électronique associé à un organe hydromécanique. L'organe électronique mesure la vitesse de rotation du rotor. Si l'organe électronique détecte une erreur de mesure de vitesse, il commande alors l'organe hydromécanique, qui coupe totalement l'alimentation en carburant de la turbo-machine.
De manière connue on mesure la vitesse de rotation de la turbine avec au moins deux capteurs indépendants, un pour le canal de régulation, l'autre pour le canal de surveillance. Les fréquences représentatives des vitesses de rotation de la boite d'engrenages et du générateur de gaz de la turbo-machine sont les variables primaires de régulation de la vitesse de rotation (régulation) et de la protection contre un départ en survitesse associé (surveillance).
Une analyse de sécurité ayant mis en évidence un lien direct entre ces fréquences et la mise en situation d'une survitesse de la turbo-machine, l'invention a pour objet de proposer un dispositif et un procédé de protection du calculateur de turbo-machine contre les erreurs de mesure de vitesse permettant de s'assurer de l'exactitude des mesures de fréquence afin notamment d'éviter toute mesure de vitesse sous-évaluée, en garantissant l'absence d'erreur de mode commun pouvant mener à une survitesse non protégée. Cette contrainte est imposée par la nécessité de garantir le niveau le plus haut de sécurité au sens de la norme ARP4754 FDAL A (catastrophique). EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention concerne un dispositif de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aéronef contre les erreurs de mesure de vitesse comprenant :
- sur un canal de régulation de vitesse :
• un capteur de vitesse de l'arbre de la boite d'engrenages de la turbo-machine,
• un circuit de mesure de vitesse,
• un circuit de régulation de vitesse,
- sur un canal de surveillance :
• un capteur de vitesse de l'arbre du générateur de gaz de la turbo-machine,
• un circuit de mesure de vitesse,
• un circuit de commande de l'arrêt de la turbo- machine,
caractérisé en ce que chaque canal utilise des caractéristiques dissimilaires aptes à éliminer les erreurs de mode commun, en ce que chaque capteur de vitesse délivre un signal de fréquence pseudo-sinusoïdal et en ce que ce dispositif comprend, sur chaque canal un circuit de surveillance de vitesse qui effectue une comparaison du signal de fréquence à un seuil minimum et qui délivre un signal d'erreur lorsque la fréquence mesurée est inférieure à ce seuil minimum, et un circuit commun de vérification croisée des vitesses pour détecter le dépassement d'un écart déterminé entre les deux fréquences tel que l'écart surveillé est supérieur à un écart maximum ou l'écart surveillé est inférieur à un écart minimum correspondant à la perte d'une période de fréquence sur l'un ou l'autre capteur et des moyens d'analyse de ces signaux d'erreur et de dépassement d'écart déterminé pour commander l'arrêt de la turbo-machine.
Avantageusement les capteurs de vitesse sont des roues de technologies différentes et de nombres de dents différents. Avantageusement les arbres sont des arbres différents tournant à des vitesses de rotation différentes.
Avantageusement les signaux des fréquences sont des signaux de fréquences différentes de telle sorte que la perte d'une période sur l'un des signaux ou même des deux signaux simultanément mène à un écart anormal entre les deux vitesses supérieur à l'accélération maximale d'un APU et très largement supérieur à l'écart de vitesse lors d'une torsion maximum de l'arbre.
Avantageusement les signaux de fréquence sont véhiculés sur des routages électriques différents.
Avantageusement les signaux de fréquence sont exploités par des cartes électroniques différentes.
Avantageusement le dispositif de l'invention comprend, sur chaque canal, un circuit de détection de rupture de câblage.
Avantageusement, la turbo-machine peut être un groupe auxiliaire de puissance (APU). L'invention peut concerner un aéronef, par exemple un hélicoptère, mettant en œuvre un tel dispositif.
L'invention concerne également un procédé de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aéronef contre les erreurs de mesure de vitesse comprenant un générateur de gaz, un compresseur d'air, un boite d'engrenages et une unité de génération électrique, ce calculateur comprenant un canal de régulation de vitesse et un canal de surveillance, le canal de régulation de vitesse utilisant la fréquence d'un capteur de vitesse de l'arbre de la boite d'engrenages, le canal de surveillance utilisant la fréquence d'un capteur de vitesse de l'arbre du générateur de gaz,
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- mesure d'un signal de fréquence sur chaque canal,
- contrôle de la cohérence de chaque signal de fréquence, par comparaison à un seuil minimum, - comparaison de ces signaux de fréquence entre eux pour détecter l'écart entre les fréquences,
- arrêt de la turbo-machine en cas d'écart supérieur à une valeur déterminée.
Avantageusement la turbo-machine est stoppée en cas d'absence de signal de fréquence, sur au moins un canal, durant un temps déterminé après la commande de démarrage de la turbo-machine. Avantageusement la turbo-machine est stoppée en cas de perte de signal de fréquence en fonctionnement.
Avantageusement lorsque la fréquence minimum Fmin est atteinte et que les signaux semblent cohérents, les contrôles complémentaires suivants interviennent :
• Du côté canal de régulation, la turbo-machine est stoppée en cas de détection d'une variation invraisemblable de la vitesse, la perte confirmée d'une ou plusieurs périodes menant à cette détection, le canal de régulation constatant cette anomalie et stoppant la turbo-machine.
• Du côté canal de surveillance, la turbo-machine est stoppée en cas de détection de perte de dent sur le signal vitesse du canal de surveillance, le canal de surveillance constatant cette anomalie et stoppant la turbo-machine.
Avantageusement dans le cas où la fréquence minimum Fmin n'est pas atteinte, les contrôles complémentaires suivants interviennent :
• Du côté canal de régulation, la turbo-machine est stoppée en cas de détection du fait que la vitesse du canal de régulation n'a pas dépassé la sous-vitesse dans le délai imparti, le canal de régulation constatant cette anomalie et stoppant la turbo-machine. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 illustre le dispositif de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aéronef contre les erreurs de mesure de vitesse, selon l'invention.
La figure 2 illustre un exemple de réalisation d'un circuit de mesure de vitesse du dispositif de l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Le dispositif de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aéronef contre les erreurs de mesure de vitesse selon l'invention, comme illustré sur la figure 1, comprend un canal de régulation de vitesse 10 et un canal de surveillance des erreurs de mesure de vitesse 11. Le canal de régulation 10 mesure, en entrée El, la vitesse de rotation de l'arbre de la boite d'engrenages à l'aide d'un capteur de vitesse, par exemple un capteur magnétique 21 disposé au regard des dents d'une roue phonique 20 installée sur cet arbre.
Le canal de surveillance 11 mesure, en entrée E2, la vitesse de rotation de l'arbre du générateur de gaz de la turbo-machine à l'aide d'un capteur de vitesse, par exemple un capteur magnétique 31 disposé au regard des dents d'une roue phonique 30 installée sur cet arbre. Ces deux canaux générant des fréquences différentes, on effectue un contrôle de cohérence 36 des deux fréquences ainsi générées à l'intérieur du canal de surveillance 11.
La figure 1 illustre les différents circuits du dispositif de l'invention disposés respectivement dans la turbo-machine 12, dans le capteur 13, dans le câblage 14 et dans l'unité de commande électronique (ECU) 15, pour les deux canaux 10 et 11.
Dans le canal de régulation 10, le dispositif de l'invention comprend :
- une roue phonique 20, - un capteur de vitesse 21 de l'arbre de la boite d'engrenages de la turbo-machine qui délivre un signal de fréquence pseudo-sinusoïdal pouvant atteindre au maximum 35 volts crête-crête,
- un circuit 22 de câblage qui véhicule ce signal pseudosinusoïdal,
- un circuit 23, détaillé en figure 2, de mise en forme de ce signal pseudo-sinusoïdal, qui délivre un signal de fréquence carré variant entre les deux niveaux 0 et 5 volts, et détecte une éventuelle rupture du câblage,
- un circuit de mesure de vitesse 24 qui délivre une mesure de vitesse en tours/minute,
- un circuit de surveillance de vitesse 25 qui effectue une comparaison à un seuil minimum, vérifie le dépassement de la sous-vitesse dans un délai imparti, surveille une variation invraisemblable de la vitesse, et qui délivre éventuellement un signal SI de détection de problème de vitesse,
- un circuit de régulation de vitesse 26.
Dans le canal de surveillance 11, le dispositif de l'invention comprend :
- une roue phonique 30 de technologie, d'axe de rotation, de vitesse de rotation et de nombre de dents différents de ceux de la roue phonique 20,
- un capteur de vitesse 31 de l'arbre du générateur de gaz de la turbo-machine, qui délivre un signal de fréquence pseudo-sinusoïdal, différente de celle du capteur 21, pouvant atteindre au maximum 35 volts crête-crête,
- un circuit de câblage 32 qui véhicule ce signal pseudosinusoïdal par l'utilisation d'un harnais électrique spécifique ayant un routage différent de celui du circuit 22,
- un circuit 33 de mise en forme de ce signal pseudo-sinusoïdal, différent de celui du circuit 23, qui délivre un signal de fréquence carré variant entre les deux niveaux 0 et 5 volts, et détecte une éventuelle rupture du câblage, - un circuit de mesure de vitesse 34 qui délivre une mesure de vitesse en tours/minute différente de celle du circuit 24,
- un circuit de surveillance de vitesse 35 qui effectue une comparaison à un seuil minimum et qui délivre éventuellement un signal S2 de détection de problème de vitesse,
- un circuit 36 de vérification croisée des vitesses obtenues par les circuits 24 et 34, qui permet de détecter un écart anormal entre ces deux vitesses, en détectant la perte d'une période sur l'un des deux signaux ou même des deux signaux simultanément, qui mène à un écart anormal entre les deux vitesses supérieur à l'accélération maximale d'un APU très largement supérieur à l'écart de vitesse lors de la torsion maximale de l'arbre, et qui délivre un signal S3 de détection de vérification croisée des vitesses issues des deux canaux 10 et 11,
- un circuit 37 de commande éventuelle de l'arrêt de la turbo- machine en cas de détection de survitesse, ou en cas de détection de perte de dent sur le signal vitesse.
Le fonctionnement du dispositif de l'invention est le suivant : Si les deux capteurs de vitesse 21 et 31 ne fournissent pas de signal :
- du côté du canal de régulation 10, la turbo-machine est stoppée par le circuit 25 en cas de détection d'absence de signal de fréquence durant un temps déterminé, par exemple 3 secondes, après la commande de démarrage de la turbo-machine ou d'une perte du signal de fréquence en fonctionnement. Si le canal de régulation 10 constate une de ces anomalies, il stoppe la turbo-machine.
- du côté du canal de surveillance 11, la turbo-machine est stoppée par le Circuit 35, en cas de détection d'absence de signal de fréquence durant un temps déterminé, par exemple 3 secondes, après la commande de démarrage de la turbo-machine ou d'une perte du signal de fréquence en fonctionnement. Si le canal de surveillance 11 constate une de ces anomalies, il stoppe la turbo-machine.
En fonctionnement et passé un seuil minimum de fréquence (Fmin) sur l'un ou l'autre des capteurs de vitesse 21 et 31, comme vérifié dans les circuits 25 et 35, les fréquences mesurées sont comparées dans le circuit 36 afin de détecter le dépassement d'un écart anormal dimensionné comme suit :
l'écart surveillé est supérieur à un écart maximum mécaniquement constaté,
l'écart surveillé est inférieur à un écart correspondant à la perte d'une période de fréquence sur l'un ou l'autre des capteurs 21 et 31.
Cet écart anormal garantit qu'une des mesures est incohérente. Le dispositif de l'invention met alors la turbo-machine en sécurité en coupant l'alimentation en carburant via un moyen de coupure spécifique du canal de surveillance 11.
Si le capteur de vitesse 21 du canal de régulation 10 ne donne pas de fréquence ou donne une fréquence sous évaluée (perte de périodes sur le signal) le canal de surveillance 11 fonctionne normalement. Lorsque le capteur 31 atteint la fréquence minimum Fmin, le canal de surveillance 11 constate un écart anormal et stoppe la turbo-machine.
Si le capteur de vitesse 31 du canal de surveillance 11 ne donne pas de fréquence ou donne une fréquence sous-évaluée (perte de périodes sur le signal) le canal de régulation 10 fonctionne normalement. Lorsque le capteur 21 atteint la fréquence minimum Fmin, le canal de surveillance 11 constate un écart anormal et stoppe la turbo-machine.
Si les deux capteurs de vitesse 21 et 31 donnent une fréquence sous-évaluée (perte de périodes sur les signaux de fréquence) on a les trois cas suivants : - Cas 1 : La fréquence Fmin est atteinte et les signaux sont perçus comme incohérents. Le canal de surveillance 11 constate un écart et stoppe la turbo-machine.
- Cas 2 : La fréquence Fmin est atteinte et les signaux semblent cohérents (sur certaines combinaisons de perte d'impulsions). Dans ce cas les contrôles complémentaires suivants interviennent :
• Du côté canal de régulation 10, la turbo-machine est stoppée en cas de détection d'une variation invraisemblable de la vitesse (basée sur les accélérations/décélération maximum). La perte confirmée d'une ou plusieurs périodes mène à cette détection (cela couvre toute configuration de perte d'impulsions durant le fonctionnement). Le canal de régulation 10 constate cette anomalie et stoppe la turbo-machine.
• Du côté canal de surveillance 11, la turbo-machine est stoppée en cas de détection de perte de dent sur le signal vitesse du canal de surveillance 11 (on surveille une anomalie sur la périodicité du signal fréquentiel et on détecte une période anormalement longue). Le canal de surveillance 11 constate cette anomalie et stoppe la turbo-machine.
- Cas 3 : La fréquence Fmin n'est pas atteinte, dans ce cas les contrôles complémentaires suivants interviennent :
• Du côté canal de régulation 10 la turbo-machine est stoppée en cas de détection du fait que la vitesse du canal de régulation 10 n'a pas dépassé la sous-vitesse dans le délai imparti (avec une fréquence > Fmin). Le canal de régulation 10 constate cette anomalie et stoppe la turbo-machine.
Il faut remarquer qu'en utilisant seulement deux capteurs de vitesse 21 et 31 de technologie identique, mais indépendants, on garantit, grâce à l'invention, un niveau d'intégrité de la mesure de vitesse compatible des exigences applicables aux fonctions dont les erreurs peuvent avoir des effets catastrophiques, en particulier les erreurs de mode commun aux deux canaux 10 et 11. L'expérience montre que certains fonctionnement erronés ont causé la défaillance simultanée des canaux de régulation et de surveillance. Ces erreurs dites de « mode commun » annulent l'indépendance des deux canaux si des précautions adéquates ne sont pas prises.
La figure 2 illustre un exemple de réalisation du circuit de mesure de signal 23. Ce circuit comprend un amplificateur opérationnel à hystérésis (300 mV centré sur 2,5 volts) recevant le signal d'entrée ayant traversé un filtre passe-bas 40 dont l'entrée est reliée à un pont de résistances suivi de deux capacités Cl et C2 dont le point milieu est relié à deux diodes Dl et D2 reliées à la masse, et dont la sortie est reliée à une porte 45 pour délivrer un signal carré (0 - 5 volts) par écrêtage du signal pseudo-sinusoïdal d'entrée. Un second filtre passe-bas 42 délivre une sortie DC (Test ohmique, détectant une éventuelle rupture du câblage). Un troisième filtre passe-bas 43 suivi d'un condensateur C3 et d'un quatrième filtre passe-bas 44 délivre une sortie DC (Niveau signal AC), une diode D3 reliant l'entrée du quatrième filtre passe-bas à la masse.
Dans un exemple de réalisation certains circuits peuvent être réalisés en logiciel, tels les circuits 24 et 25. Certains circuits peuvent être réalisés sous la forme de circuits dédiés (FPGA), tels les circuits 33, 34 et 37.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aéronef contre les erreurs de mesure de vitesse comprenant :
- sur un canal de régulation de vitesse (10) :
• un capteur de vitesse de l'arbre de la boite d'engrenage de la turbo-machine (21),
• un circuit de mesure de vitesse (24),
• un circuit de régulation de vitesse (26),
- sur un canal de surveillance (11) :
• un capteur de vitesse de l'arbre du générateur de gaz de la turbo-machine (31),
• un circuit de mesure de vitesse (34),
• un circuit de commande de l'arrêt de la turbo- machine (37),
caractérisé en ce que chaque canal (10, 11) utilise des caractéristiques dissimilaires aptes à éliminer les erreurs de mode commun, en ce que chaque capteur de vitesse délivre un signal de fréquence pseudo-sinusoïdal et en ce que ce dispositif comprend, sur chaque canal un circuit de surveillance de vitesse (25, 35) qui effectue une comparaison du signal de fréquence à un seuil minimum et qui délivre un signal d'erreur lorsque la fréquence mesurée est inférieure à ce seuil minimum, et un circuit commun de vérification croisée des vitesses (36) pour détecter le dépassement d'un écart déterminé entre les deux fréquences tel que l'écart surveillé est supérieur à un écart maximum ou l'écart surveillé est inférieur à un écart minimum correspondant à la perte d'une période de fréquence sur l'un ou l'autre capteur (21, 31) et des moyens d'analyse de ces signaux d'erreur et de dépassement d'écart déterminé pour commander l'arrêt de la turbo-machine.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les capteurs de vitesse sont des roues de technologies différentes et de nombres de dents différents.
3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les arbres sont des arbres différents tournant à des vitesses de rotation différente.
4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les signaux de fréquence sont des signaux de fréquences différentes de telle sorte que la perte d'une période sur l'un des signaux ou même des deux signaux simultanément mène à un écart anormal entre les deux vitesses supérieur à l'accélération maximale d'un groupe auxiliaire de puissance et très largement supérieur à l'écart de vitesse lors d'une torsion maximum de l'arbre.
5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les signaux de fréquence sont véhiculés sur des routages électriques différents.
6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les signaux de fréquence sont exploités par des cartes électroniques différentes.
7. Dispositif selon la revendication 1, qui comprend un dispositif selon la revendication 1, qui comprend sur chaque canal un circuit de détection de rupture de câblage (23, 33).
8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la turbo- machine est un groupe auxiliaire de puissance.
9. Aéronef mettant en oeuvre un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Procédé de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aéronef contre les erreurs de mesure de vitesse comprenant un générateur de gaz, un compresseur d'air, une boite d'engrenages et une unité de génération électrique, ce calculateur comprenant un canal de régulation de vitesse et un canal de surveillance, le canal de régulation utilisant la fréquence d'un capteur de vitesse de l'arbre de la boite d'engrenages, le canal de surveillance utilisant la fréquence d'un capteur de vitesse de l'arbre du générateur de gaz,
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- mesure d'un signal de fréquence sur chaque canal,
- contrôle de la cohérence de chaque signal de fréquence par comparaison à un seuil minimum,
- comparaison de ces signaux de fréquence entre eux pour détecter l'écart entre les fréquences,
- arrêt de la turbo-machine en cas d'un écart supérieur à une valeur déterminée.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la turbo- machine est stoppée en cas d'absence de signal de fréquence, sur au moins un canal, durant un temps déterminé après la commande de démarrage de la turbo- machine.
12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la turbo- machine est stoppée en cas de perte de signal de fréquence en fonctionnement.
13. Procédé selon la revendication 10, dans lequel lorsque la fréquence minimum Fmin est atteinte et que les signaux semblent cohérents, les contrôles complémentaires suivants interviennent : • du côté canal de régulation (10), la turbo-machine est stoppée en cas de détection d'une variation invraisemblable de la vitesse, la perte confirmée d'une ou plusieurs périodes menant à cette détection, le canal de régulation (10) constatant cette anomalie et stoppant la turbo-machine,
• du côté canal de surveillance (11), la turbo-machine est stoppée en cas de détection de perte de dent sur le signal vitesse du canal de surveillance (11), le canal de surveillance (11) constatant cette anomalie et stoppant la turbo-machine.
14. Procédé selon la revendication 10 dans lequel, dans le cas où la fréquence minimum Fmin n'est pas atteinte, les contrôles complémentaires suivants interviennent :
• du côté canal de régulation (10) la turbo-machine est stoppée en cas de détection du fait que la vitesse du canal de régulation (10) n'a pas dépassé une sous-vitesse, avec une fréquence supérieure à la fréquence minimum Fmin, dans le délai imparti, le canal de régulation (10) constatant cette anomalie et stoppant la turbo-machine.
PCT/FR2013/052699 2012-11-13 2013-11-12 Dispositif et procede de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aeronef contre les erreurs de mesure de vitesse WO2014076398A1 (fr)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2890458A CA2890458C (fr) 2012-11-13 2013-11-12 Dispositif et procede de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aeronef contre les erreurs de mesure de vitesse
CN201380058655.8A CN104781508B (zh) 2012-11-13 2013-11-12 用于保护飞行器涡轮机计算机免于速度测量误差的装置和方法
US14/441,668 US9759085B2 (en) 2012-11-13 2013-11-12 Device and method for protecting an aircraft turbomachine computer against speed measurement errors
EP13803129.9A EP2920429B1 (fr) 2012-11-13 2013-11-12 Dispositif et procede de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aeronef contre les erreurs de mesure de vitesse
JP2015541220A JP6216799B2 (ja) 2012-11-13 2013-11-12 航空機ターボ機械コンピュータを速度測定誤差から保護する装置及び方法
RU2015122453A RU2641329C2 (ru) 2012-11-13 2013-11-12 Устройство и способ защиты вычислителя турбомашины летательного аппарата от ошибок измерения скорости
BR112015010450-9A BR112015010450B1 (pt) 2012-11-13 2013-11-12 Dispositivo e método para proteger um computador de turbomáquina de avião contra erros de medição de velocidade e avião

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1260802A FR2998058B1 (fr) 2012-11-13 2012-11-13 Dispositif et procede de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aeronef contre les erreurs de mesure de vitesse
FR1260802 2012-11-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014076398A1 true WO2014076398A1 (fr) 2014-05-22

Family

ID=48170554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2013/052699 WO2014076398A1 (fr) 2012-11-13 2013-11-12 Dispositif et procede de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aeronef contre les erreurs de mesure de vitesse

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9759085B2 (fr)
EP (1) EP2920429B1 (fr)
JP (1) JP6216799B2 (fr)
CN (1) CN104781508B (fr)
BR (1) BR112015010450B1 (fr)
CA (1) CA2890458C (fr)
FR (1) FR2998058B1 (fr)
RU (1) RU2641329C2 (fr)
WO (1) WO2014076398A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160363001A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Emergency Shut-Down Detection System For A Gas Turbine

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10989063B2 (en) 2016-08-16 2021-04-27 Honeywell International Inc. Turbofan gas turbine engine shaft break detection system and method
DE102017201548A1 (de) * 2017-01-31 2018-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Bereitstellen von Messwerten einer technischen Anlage, technisches System und Verfahren zum Betreiben des technischen Systems
FR3092368B1 (fr) * 2019-02-05 2021-01-08 Safran Aircraft Engines Surveillance de l’état de santé d’au moins deux capteurs de vibrations d’une turbomachine à double corps
FR3099789B1 (fr) * 2019-08-05 2021-07-09 Safran Aircraft Engines Procédé de détection de pannes d’un système de régulation et de protection contre la survitesse pour turbomachine
US11691747B2 (en) * 2020-06-05 2023-07-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Fault detection for a speed sensing system of a multi-engine rotorcraft

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3859006A (en) * 1972-06-08 1975-01-07 Weir Pumps Ltd Machine installation control system
US4217617A (en) * 1978-09-22 1980-08-12 General Electric Company Turbine trip circuit
US4667114A (en) * 1986-04-16 1987-05-19 General Electric Company Prime mover speed sensing system and method
US5234315A (en) * 1991-03-19 1993-08-10 Hitachi, Ltd. Apparatus for preventing a turbine from exceeding revolution speed
US6176074B1 (en) * 1998-06-05 2001-01-23 Pratt & Whitney Canada Corp. Shaft decouple logic for gas turbine
US6480780B1 (en) * 1999-04-29 2002-11-12 Mtu Aero Engines Gmbh Regulator or engine regulator, engine and a method for regulating an actuating or propulsion system and an engine
US20080213084A1 (en) * 2007-01-16 2008-09-04 Rosenfield Ronald H Gas Turbine Overspeed Protection System
US20100005657A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 Van Vactor David R Methods and systems to facilitate over-speed protection

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS511804A (ja) * 1974-06-21 1976-01-09 Tokyo Shibaura Electric Co Taabinhogosochi
US4071897A (en) * 1976-08-10 1978-01-31 Westinghouse Electric Corporation Power plant speed channel selection system
US4166221A (en) * 1978-02-09 1979-08-28 Westinghouse Electric Corp. Overspeed protection controller employing interceptor valve speed control
US4569021A (en) * 1978-08-07 1986-02-04 The Boeing Company Full flight regime autothrottle control system
US4474013A (en) * 1983-11-23 1984-10-02 General Electric Company Overspeed anticipation circuit for steam turbine speed control
US5545006A (en) * 1995-05-12 1996-08-13 Rotoflow Corporation Multi-stage rotary fluid handling apparatus
US6578794B1 (en) * 2000-11-28 2003-06-17 General Electric Co. Methods and systems for jet engine overthrust protection
RU2209328C2 (ru) * 2001-05-10 2003-07-27 Северо-Кавказский государственный технический университет Способ автоматического регулирования скорости вала теплового двигателя и устройство для его осуществления
JP4511873B2 (ja) * 2004-03-31 2010-07-28 本田技研工業株式会社 ガスタービン・エンジンのセンサ故障検知装置
FR2892516B1 (fr) * 2005-10-21 2008-01-25 Snecma Sa Procede et systeme de detection et de mesure des perturbations en frequence de la vitesse de rotation d'un rotor
FR2902408B1 (fr) * 2006-06-19 2008-08-08 Eurocopter France Equilibrage en puissance de deux turbomoteurs d'un aeronef
US8061137B2 (en) * 2008-05-30 2011-11-22 Caterpillar Inc. Fuel control system for limiting turbocharger speed
FR2953295B1 (fr) * 2009-12-02 2012-05-18 Sagem Defense Securite Procede de detection de panne d'un capteur frequentiel et circuit pour la mise en oeuvre de ce procede
FR2962165B1 (fr) * 2010-07-02 2014-05-02 Turbomeca Detection de survitesse d'une turbine libre par mesure sur couplemetre
FR2982320B1 (fr) * 2011-11-08 2014-01-10 Thales Sa Systeme de regulation numerique a pleine autorite pour moteur d'aeronef

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3859006A (en) * 1972-06-08 1975-01-07 Weir Pumps Ltd Machine installation control system
US4217617A (en) * 1978-09-22 1980-08-12 General Electric Company Turbine trip circuit
US4667114A (en) * 1986-04-16 1987-05-19 General Electric Company Prime mover speed sensing system and method
US5234315A (en) * 1991-03-19 1993-08-10 Hitachi, Ltd. Apparatus for preventing a turbine from exceeding revolution speed
US6176074B1 (en) * 1998-06-05 2001-01-23 Pratt & Whitney Canada Corp. Shaft decouple logic for gas turbine
US6480780B1 (en) * 1999-04-29 2002-11-12 Mtu Aero Engines Gmbh Regulator or engine regulator, engine and a method for regulating an actuating or propulsion system and an engine
US20080213084A1 (en) * 2007-01-16 2008-09-04 Rosenfield Ronald H Gas Turbine Overspeed Protection System
US20100005657A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 Van Vactor David R Methods and systems to facilitate over-speed protection

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FREDERICKSON T ET AL: "COMPARISON OF FAULT TOLERANT CONTROLLERS USED IN SAFETY APPLICATIONS", ISA TRANSACTIONS, INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA. PITTSBURGH, US, vol. 30, no. 4, 1 January 1991 (1991-01-01), pages 97 - 106, XP000275597, ISSN: 0019-0578, DOI: 10.1016/0019-0578(91)90013-U *
LI XIAOXUN ET AL: "A Comparison of SAE ARP 4754A and ARP 4754", PROCEDIA ENGINEERING, vol. 17, 1 January 2011 (2011-01-01), pages 400 - 406, XP055100005, ISSN: 1877-7058, DOI: 10.1016/j.proeng.2011.10.047 *
YEH Y C: "TRIPLE-TRIPLE REDUNDANT 777 PRIMARY FLIGHT COMPUTER", IEEE AEROSPACE APPLICATIONS CONFERENCE. PROCEEDINGS, XX, XX, vol. 1, 3 February 1996 (1996-02-03), pages 293 - 307, XP000603215 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160363001A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Emergency Shut-Down Detection System For A Gas Turbine
US10190440B2 (en) * 2015-06-10 2019-01-29 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Emergency shut-down detection system for a gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
EP2920429B1 (fr) 2020-03-25
FR2998058A1 (fr) 2014-05-16
RU2015122453A (ru) 2017-01-10
US20150292348A1 (en) 2015-10-15
RU2641329C2 (ru) 2018-01-17
US9759085B2 (en) 2017-09-12
BR112015010450A2 (pt) 2017-07-11
JP6216799B2 (ja) 2017-10-18
JP2016506467A (ja) 2016-03-03
CN104781508B (zh) 2018-01-30
CA2890458A1 (fr) 2014-05-22
FR2998058B1 (fr) 2016-02-05
CA2890458C (fr) 2020-10-27
EP2920429A1 (fr) 2015-09-23
BR112015010450B1 (pt) 2021-08-31
CN104781508A (zh) 2015-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2890458C (fr) Dispositif et procede de protection d'un calculateur de turbo-machine d'aeronef contre les erreurs de mesure de vitesse
CA2749214C (fr) Procede et systeme de surveillance de phenomenes vibratoires survenant dans un moteur a turbine a gaz d'aeronef en fonctionnement
WO2012001334A1 (fr) Detection de survitesse d'une turbine libre par mesure sur couplemetre
CA2799933C (fr) Procede et dispositif pour realiser un controle de sante d'un turbomoteur d'un aeronef pourvu d'au moins un turbomoteur
CA2943150C (fr) Procede de detection d'une defaillance d'un premier turbomoteur d'un helicoptere bimoteur et de commande du second turbomoteur, et dispositif correspondant
US9459179B2 (en) Method and device for monitoring a drive train of a wind power plant
FR2949220A1 (fr) Procede et systeme de detection de l'ingestion d'un objet par un turboreacteur d'avion au cours d'une mission
EP2507598B1 (fr) Procédé et dispositif de surveillance de vibrations en torsion d'un arbre rotatif d'une turbomachine
EP2438274B1 (fr) Dispositif et procede de detection d'une defaillance d'une pompe a carburant basse pression d'un turboreacteur et turboreacteur avec ledit dispositif
CA2870614C (fr) Turbomachine comportant un systeme de surveillance comprenant un module d'engagement d'une fonction de protection de la turbomachine et procede de surveillance
FR2982320A1 (fr) Systeme de regulation numerique a pleine autorite pour moteur d'aeronef
FR2902408A1 (fr) Equilibrage en puissance de deux turbomoteurs d'un aeronef
CA3114966A1 (fr) Procede pour arreter un moteur en survitesse, systeme et giravion associes
CN115371992A (zh) 用于监测基于齿轮系的系统中的部件故障的系统和方法
FR2986398A1 (fr) Dispositif de securite pour la commande d'un moteur comprenant une redondance des acquisitions d'une mesure de capteurs
EP3730410B1 (fr) Procede et dispositif pour estimer la sante d'une installation motrice d'un aeronef pourvu d'au moins un moteur et d'un filtre colmatable filtrant de l'air en amont
FR2960319A1 (fr) Procede pour augmenter la fiabilite d'informations de vibrations fournies par des capteurs d'aeronef
CA2928844A1 (fr) Procede et dispositif de gestion de pannes avec un systeme de gestion d'un turbomoteur d'un aeronef
FR3121219A1 (fr) Procédé de surveillance d’une panne d’un réducteur d’une ligne de transmission d’un véhicule ferroviaire et véhicule ferroviaire

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13803129

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2890458

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015541220

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14441668

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013803129

Country of ref document: EP

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112015010450

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015122453

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112015010450

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20150507