Brevet FR2134056A1 — publié le 19721201

La présente invention a trait à un dispositif pour la commande de l'accélération d'une turbine à gaz. On utilise couramment les turbines â gaz d'avions comme moteurs pour fournir la puissance aux appareils auxiliaires. Lorsque 5 de telles turbines fonctionnent à haute altitude la puissance exigée par les auxiliaires peut représenter une fraction notable de la puissance totale susceptible d'être obtenue de la machine considérée. Dans ces conditions l'on peut assister à une augmentation de la tendance de celle-ci à caler en réponse à une demande d'ac-10 célération. La présente invention vise précisément à permettre d'établir un dispositif de commande d'accélération grâce auquel cet inconvénient se trouve réduit. Conformément à l'invention un dispositif de commande d'accélération pour un système de réglage d'amenée de combustible à une 15 turbine à gaz, dans lequel les variations du débit de combustible en vue d'accélérer ou de décélérer la machine sont placées sous la dépendance des variations d'un signal de servo-pression P à par- S tir d'un niveau prédéterminé, comprend : - une vanne 10 de commande de l'écoulement d'un fluide 20 comportant un organe 11 qui se déplace en réponse à un premier signal de commande C^ pour fournir le signal de servo-pression Pg précité, ce signal Pg se trouvant au niveau prédéterminé ci-dessus quand l'organe de fermeture est lui-même à une position de repérage ; 25 - des moyens 13, 10a propres à engendrer un premier signal électrique proportionnel au déplacement de l'organe de fermeture à partir de sa position de repérage -, - des moyens 20, 21, 22, 23, 21 placés sous la dépendance des conditions de fonctionnement de la machine pour fournir un 30 second signal électrique qui soit proportionnel à une valeur calculée de ce déplacement ; - et des moyens 29 qui répondent à la différence entre le premier et le second signal électrique pour engendrer un signal de commande supplémentaire en vue de prévaloir sur le premier 35 signal de commande précité. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : Fig. 1 montre schématiquement un agencement propre à HO fournir un signal de servo-pression. 72 14740 2 2134056 Fig. 2 est un schéma d'un système électrique prévu dans l'agencement de fig. 1. En se référant tout d'abord à fig. 1, on peut y voir en 10 une vanne de commande d'écoulement à laquelle est associé un circuit de 5 contrôle de position 10a, substantiellement à la façon décrite dans la demande de brevet anglais 49 184-/70 au nom de la présente demanderesse. La vanne 10 comporte également un organe de fermeture 11 en forme d'hémisphère dont le déplacement est commandé par un électro-aimant 12, La position de l'organe 11 est.détectée par un 10 transducteur 13. L'électro-aimant 12 est alimenté par un signal é-lectrique de commande d'amplitude variable et qui provient, à la façon décrite plus loin, d'un système électrique auquel on a affecté la référence générale 14. La vanne 10 agit sur un écoulement d'air de manière à fournir 15 un signal de servo-pression pneumatique Pg à un système de réglage de combustible désigné par la référence générale 15. L'air s'écoule vers cette vanne 10 par un orifice calibré 16 à partir drune sorte de potentiomètre pneumatique constitué par deux orifices calibrés 17 et 18.. Des signaux de pression pneumatique "P^, Pg déri-20 vés à partir d'emplacements appropriés sur le compresseur associé à la turbine, sont appliqués aux deux extrémités de ce potentiomètre . Le système de réglage de combustible 15 est agencé de façon telle qu'une valeur pré-déterminée du signal de servo-pression pneu-25 matique.Pg aboutisse à une amenée de combustible à la turbine qui corresponde à une condition de marche uniforme, tandis qu'une augmentation ou une diminution de la valeur de ce signal Pg provoque une accélération ou une décélération correspondante de la machine. Cette valeur pré-déterminée du signal Pg se produit pour une posi-30 tion de repérage de l'organe de fermeture 11, position prévue à un point substantiellement, situé à mi-distance de ses deux fins de course. Le système 15 de réglage de combustible répond également à des signaux électriques provenant du système de commande 14. Ce dernier 35 reçoit des signaux d'entrée à partir de la turbine, tels par exemple que la température d'admission T, la vitesse angulaire N de l'arbre, la température de combustion Tç la pression d'entrée du compresseur P^ et la position 0 d'un levier de commande actionné par le pilote. On a représenté en fig. 2 le schéma du système 14. Il y est 72 14740 2134056 prévu un générateur de fonction 20 propre à recevoir les signaux d'entrée N, respectivement proportionnels à la vitesse angulaire de l'arbre et à la température. Ce générateur fournit un signal de sortie proportionnel au rapport des valeurs calculées Pg-p P^ 5 des pressions respectives Pg et qui correspondent à une fonction de N/T^. La valeur calculée PA1 est substantiellement identique à la valeur réelle d'un signal proportionnel à la pression P^. La sortie du générateur 20 est reliée à l'entrée d'un multiplicateur 21 auquel est également envoyé le signal proportionnel à P^. La 10 sortie de ce multiplicateur représente donc Pg^- Le signal de vitesse de la machine est applique ï différen-ciateur 22 dont le sortie N est emenée à un générateur de fonction 23, en même temps que le signal Pg^ provenant du multiplicateur 21, de façon à obtenir un signal représentant la valeur N/Pg^. Ce si-15 gnal constitue celui d'entrée d'un autre générateur de fonction 24, lequel émet un signal qui représente le déplacement calculé de l'organe de fermeture hémisphérique 11 de la vanne 10 à partir de sa position de repérage, ce déplacement Y"1 étant une fonction de * Bl" siSnal ^i est amen® à la première entrée d'un amplifica-20 teur d'erreur 25 dont la seconde entrée reçoit le signal de sortie Y provenant du transducteur 13 associé à la vanne 10. Le signal de sortie E de l'amplificateur 25 représente donc la différence entre Y et Y^. Il est appliqué à un autre générateur de fonction 2 6. Pour toute valeur de E, ce générateur 26 émet un 25 signal qui représente une limite supérieure permissible du rapport N^/P^j expression dans la quelle et P^ sont les valeurs calculées qui correspondent respectivement à Jf et P^. Le signal de sortie du générateur 26 est amené à un multiplicateur 27. Celui-ci reçoit également un signal proportionnel à la 30 pression P. et il fournit un signal de sortie correspondant à une valeur limite supérieure de N . Le signal N., est envoyé à un compa- J. 1 % rateur 28 auquel on amène également le signal N provenant du dif-férenciateur 22. Le signal de sortie C1 du comparateur 28 corres-pond par conséquent à la différence entre la valeur.de la limi-35 te supérieure de l'accélération pour les conditions dans lesquelles se trouve alors la machine, et la valeur réelle N de cette même accélération. L'amplitude du signal C^ représente une demande d'amenée de combustible propre à accélérer la turbine dans la mesure maximale permise par les conditions précitées. Le signal C^ cons-40 titue l'une des entrées d'un circuit discriminateur 29. 72 14740 4 2134056 Il est encore prévu un générateur de fonction 30 qui fournit pour les valeurs P^, T et N des signaux électriques de sorties dépendant du rapport N/T^ des valeurs obtenues à partir de la machine elle-même. Le signal C2 représente une limite supérieure per-5 missible de la demande de combustible pour les valeurs P^, N, et il constitue une seconde entrée du circuit discriminateur 29. Du fait de la tendance croissante de la turbine à caler lorsqu'elle fonctionne à haute altitude et qu'elle fournit la puissance nécessaire aux appareils auxiliaires, le débit de. combustible de-10 mandé par le signal est agencé de manière à être moindre que celui qui correspond au signal C2• Le circuit discriminateur 29 comporte des entrées supplémentaires constituées par des signaux qui correspondent aux limites supérieures désirées pour un ou plusieurs des paramètres de fonc-15 tionnement de la turbine, par exemple pour la position du levier de commande du pilote 6. Ce circuit 29 est prévu tel que son signal de sortie C soit assuré par celle de ses entrées qui exige le plus faible débit de combustible à fournir à la machine. Le signal C^ prévaut ainsi sur le signal Le signal électrique de commande 20 appliqué à 1'éleetro-aimant 12 de la vanne 10 dépend de l'amplitude du signal de sortie C. Le signal C est amené au circuit 10a de commande de position par l'intermédiaire d'un circuit de réglage 31, de type connu comprenant des fonctions de proportionnalité, de dérivation et d'in-25 tégration, de façon à assurer une réponse adéquate avec la stabilité et l'amortissement appropriés. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en rempla-30 çant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. 72 14740 5 2134056 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande d'accélération pour un système de réglage d'amenée de combustible à une turbine à gaz, dans lequel 5 les variations du débit du combustible en vue d'accélérer ou de décélérer la machine dépendent des variations d'un signal de servo-pression à partir d'un niveau prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend : - une vanne de commande de l'écoulement d'un fluide com-10 portant un organe de fermeture mobile qui se déplace en réponse à un premier signal de commande en vue de fournir ledit signal de servo-pression, ce dernier étant au niveau prédéterminé précité lorsque l'organe de fermeture se trouve à une position de repérage ; -. des moyens pour engendrer un premier signal électrique 15 proportionnel au déplacement dudit organe de fermeture à partir de sa position de repérage ; - des-moyens placés sous la dépendance des conditions de fonctionnement de la machine pour fournir un second signal électrique proportionnel à une valeur calculée dudit déplacement ; 20 - et des moyens qui répondent à la différence entre le premier et le second signal électrique pour engendrer un signal de commande supplémentaire en vue de prévaloir sur le premier signal. Z - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour engendrer le premier signal de com-.25 mande en réponse à un certain' nombre de paramètres dérivés de la turbine. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le premier signal de commande représente une limite-supérieure permissible du débit de combustible pour les valeurs correspondantes 30 desdits paramètres. H - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que les moyens propres à engendrer ledit premier signal électrique comprennent un transducteur de position. 35 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que le signal de servo-pression dépend d'une première et d'une seconde pression de signalisation prélevées à partir du compresseur de la machine. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce 40 qu'il comprend un potentiomètre pneumatique dont les extrémités 72 14740 2134056 reçoivent respectivement la première et la seconde pression de signalisation, le signal de servo-pression étant dérivé d'un point intermédiaire de ce potentiomètre. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens destinés à engendrer le second signal électrique comprennent un premier générateur de fonction destiné à fournir un premier signal de sortie proportionnel au rapport des valeurs calculées des première et seconde de pressions de signalisation. 10 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour multiplier le premier signal de sortie précité par un autre signal proportionnel à l'une des pressions de signalisation. 9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce 15 qu'il comprend des moyens pour différencier un signal proportionnel à la vitesse de la machine, et un second générateur de fonction destiné à fournir un second signal de sortie proportionnel au rapport entre le signal ainsi différencié et le premier signal de sortie. 10 - Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce 20 qu'il comprend un. troisième générateur de fonction qui répond au second signal de sortie précité pour fournir le second signal électrique . 11 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que les moyens répondant à la différence en-25 tre le premier et le second signal électrique comprennent un quatriè me générateur de fonction qui fournit un troisième signal de sortie proportionnel au rapport entre une valeur calculée de l'accélération de la machine et une valeur calculée de l'une desdites pressions de signalisation. 30 12 - Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens répondant à la différence entre le premier et le second signal électrique comprennent des moyens pour multiplier le troisième signal de sortie par un signal dépendant de la pression de signalisation précitée, en vue de fournir un quatrième signal de 35 sortie proportionnel à la valeur calculée de l'accélération de la machine. 13 - Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens répondant à la différence entre le premier et le second signal électrique comprennent des moyens qui répondent à la di-F 4-0 férence entre le quatrième signal de sortie et un signal proportion 72 14740 7 2134056 ne—1 à 1'accélération réelle de la machine, en vue de fournir ledit signal de commande supplémentaire. 14 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit discrimina- 5 teur qui répond aux signaux d'entrée fournis par le premier signal de commande et au signal de commande supplémentaire pour donner un cinquième signal de sortie propre à commander la vanne asservie. 15 - Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le cinquième signal de sortie provenant du circuit discrimina- 10 teur dépend de celui des signaux d'entrée de ce circuit qui correspond au plus faible débit d'amenée de combustible à la machine. 16 - Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le circuit discriminateur répond à au moins un paramètre de fonctionnement supplémentaire de la machine. 15 17 - Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le paramètre supplémentaire est constitué par la position d' un levier de commande de la machine.