Brevet FR2519078A1 — publié le 19830701

La présente invention concerne la détection d'irrégu- larités dans l'alimentation des moteurs de turbomachines. Dans un moteur de turbomachine à gaz, il y a irrégu- larité s'il y a perturbation du courant de l'air circulant par le compresseur du moteur Quand ce phénomène apparaît, une quantité insuffisante d'air pénètre dans les chambres de combustion du moteur, et ceci de façon suffisante pour affaiblir le mélange du carburant en cours de combustion, et à moins que l'alimentation en carburant soit réduite, il peut y avoir explosion Il est donc nécessaire de pouvoir détecter rapidement une irrégularité pour pouvoir réduire l'alimentation en carburant. Un procédé connu de détection' des irrégularités comprend l'utilisation de détecteurs de pression dans la section compresseur (et éventuellement aussi dans d'autres sections du moteur) en vue de détecter des augmentations de pression qui sont révélétatrices d'irrégularités. On sait que lorsqu'il y a irrégularité, la température des gaz qui quittent les chambres de combustion du moteur augmente et provoque une augmentation extrêmement rapide de la température de la turbine du moteur Mais jusqu'ici, il n'a pas été considéré comme pratique d'utiliser la température de la turbine, mesurée par un pyromètre, pour détecter l'apparition d'une irrégularité, du fait que le signal du pyromètre contient en pratique des pointes aléatoires de haut niveau provoquées par les particules chaudes et non brûlées provenant de la chambre de combustion, et que les mesures prises pour dériver le signal sous-jacent réel ne sont pas suffisamment rapides pour pouvoir détecter suffisamment rapidement une irrégularité. La présente invention est basée sur la découverte qu'il est possible d'effectuer une distinction suffisamment rapide entre les pointes d'un signal de sortie d'un pyromètre dues à des particules chaudes non brûlées et des augmentations du signal de sortie qui indiquent une irrégularité de l'alimen- tation. Selon la présente invention, un circuit de détection, a partir d'un signal de sortie d'un pyromètre représentatif de la température d'une turbine d'une turbomachine à gaz, d'une irrégularité dans le moteur d'une turbomachine à gaz comprend un moyen détecteur de niveau qui reçoit le signal de sortie du pyromètre et qui produit un signal de sortie quand le signal de sortie du pyromètre dépasse un niveau prédéterminé et un moyen détecteur de durée qui reçoit le signal de sortie du moyen détecteur de niveau et qui produit un signal de sortie quand le signal de sortie du moyen détecteur de niveau a persisté pendant une durée supérieure a la durée prédéterminée, le niveau prédéterminé et la durée prédéterminée étant aménagées de manière que le signal de sortie du moyen détecteur de durée ne réponde pas à des niveaux élevés et parasites du signal de sortie du pyromètre et soit indicatif d'une irrégularité dans le moteur. Un circuit de détection d'irrégularités dans une turbomachine à gaz à partir d'un signal de sortie d'un pyromètre représentatif de la température de la turbine du moteur sera maintenant décrit à titre d'exemple, en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels la figure 1 est un schéma par blocs du circdt, et la figure 2 représente une forme typique du signal de sortie du pyromètre. Si on se réfère d'abord à la figure 1, un pyromètrè( 2) de type connu produit un signal de sortie électrique repré- sentatif de la température de la turbine haute pression d'une turbomachine à gaz (non représentée) Le signal de sortie du pyromètre, qui peut être pré-amplifié dans un pré-ampli- ficateur ( 4), est envoyé à un circuit de détection de température ( 6) que l'on utilise pour le contrôle normal du moteur Le signal de sortie du pyromètre est également envoyé à un circuit détecteur d'irrégularités ( 8). Le circuit détecteur d'irrégularités ( 8) comprend un amplificateur différentiel ( 10) dont l'entrée positive est reliée de manière à recevoir le signal de sortie du pyromètre L'entrée négative de l'amplificateur différentiel 19078 ( 10) est reliée à une source de tension de référence constante REF. La sortie de l'amplificateur différentiel ( 10) est reliée à l'entrée d'un dispositif monostable ( 12) dont la sortie est reliée, par l'intermédiaire d'un inverseur ( 14) à une entrée d'une porte ET ( 16) à deux entrées La sortie de l'amplificateur différentiel ( 10) est également reliée par l'intermédiaire d'une ligne à retard ( 18) à l'autre entrée de la porte ET ( 16). La sortie de la porte ET ( 16) est reliée à l'entrée d'un lo dispositif monostable ( 20) pouvant être réenclenché et dont la sortie forme la sortie du circuit détecteur ( 8). Si on se réfère maintenant aussi A la figure 2, le fonctionnement du circuit détecteur d'irrégularités ( 8) est basé sur la découverte selon laquelle, quand une irrégularité survient dans une turbomachine à gaz, le signal de sortie ( 30) du pyromètre qui est représentatif de la température de la turbine a une forme très distinctive Le signal commence par monter, comme indiqué en ( 34), à un niveau qui sature le pré- amplificateur ( 4) et maintient ce niveau pendant une durée qui est de l'ordre de 6 millisecondes Cette "impulsion" est suivie par une période pendant laquelle le niveau du signal est apparemment normal, puis par des périodes relativement longues et de niveau élevé, qui saturent à nouveau le pré-amplificateur ( 4) Le circuit de détection d'irrégularités ( 8) fait la distinction entre la première "impulsion", représentée en ( 34), et les pointes parasites, représentées en ( 36),dues à des particules chaudes et non brûlées provenant de la chambre de combustion du mpteur et passant par le détecteur du pyromètre en utilisant le fait que l'on a constaté que la durée de lim- pulsion" ( 34) est au moins trois fois plus longue que la pointe ( 36) la plus longue. Si on se reporte à nouveau à la figure 1, le circuit détecteur d'irrégularités ( 8) fonctionne comme suit Chaque fois que le signal de sortie du pyromètre provenant du pré- amplificateur dépasse la tension de référence VREF (qui est fixée à 10 V dans le présent exemple), l'amplificateur diffé- rentiel ( 10) commute en position de saturation positive Le rebord avant de ce signal de sortie positif qui provient de l'amplificateur différentiel ( 10) déclenche le dispositif monostable ( 12) qui produit à sa sortie une impulsion positive de durée fixe ( de 4 millisecondes dans le présent exemple). L'inverseur ( 14) applique alors normalement une tension positive à la porte ET ( 16), mais elle tombe à zéro alors que le dispositif monostable ( 12) produit son impulsion de sortie. Ce signal de sortie positif qui provient de l'amplificateur différentiel ( 10) est également appliqué à l'autre entrée de la porte ET ( 16) après un petit retard dû à la ligne à retard ( 18), dont la fonction sera décriteci-dessous. Ainsi, l'amplificateur différentiel ( 10) et la source de tension de référence fonctionnent en tant que détecteur de niveau, l'amplificateur différentiel ( 10) produisant un signal de sortie positif quand le signal de sortie du pyromètre dépasse le niveau de la tension de référence VREF De même, le dispositif monostable ( 12), l'inverseur ( 15), la ligne à retard ( 18) et la porte ET ( 16) agissent en tant que détecteur de durée, la porte ET produisant un signal de sortie positif si le signal de sortie positif provenant de l'amplificateur différentiel ( 10) dure plus longtemps que la constante de temps du dispositif monostable ( 12) On comprendra qu'il est nécessaire d'introduire un petit retard sur le parcours entre l'amplificateur différentiel ( 10) et la porte ET ( 16) car si cela n'était pas le cas, lorsque la sortie de l'amplificateur différentiel ( 10) commute sur sa position de saturation positive, cette sortie positive serait immédiatement appliquée à la porte ET ( 16), amenant cette porte ET à fournir une sortie positive fausse pendant la durée réduite mais de grandeur finie dont le dispositif monostable ( 12) a besoin pour se déclencher Ainsi, le retard qu'il faut introduire par la ligne à retard ( 12) est juste supérieur au temps de réponse du dispositif monostable ( 12). Ainsi, la sortie de la porte ET ( 16) commute à un niveau positif chaque fois que le signal de sortie du pyromètre dépasse 10 V pendant une durée supérieure à 4 millisecondes. 19078 On comprendra que puisque cette durée de 4 millisecondes est supérieure à la durée des pointes parasites du signal de sortie du pyromètre mais inférieure à la durée de la première impulsion dans le cas d'une irrégularité, une sortie positive , de la porte ET ( 16) est indicatrice d'une irrégularité dans le moteur. La sortie positive provenant de la porte ET ( 16) est utilisée pour déclencher un dispositif monostable ( 20) suscep- tible d'être réenclenché (qui dans le présent exemple a une constante de temps de 40 millisecondes) dont la sortie est envoyée à l'unité de contrôle du moteur (non représentée) pour réduire l'alimentation en carburant du moteur Si d'autres indications sur des irrégularités sont produites pendant la durée pendant laquelle le dispositif monostable ( 20) réenclen- chable est déjà en train de produire sa sortie, le dispositif monostable se réenclenche de manière à redémarrer sa période de fonctionnement et à continuer ainsi à réduire l'effet de l'irrégularité du moteur. On comprendra que le circuit décrit ci-dessus permet de détecter de façon simple et extrêmement rapide (par exemple en approximativement 4 millisecondes) une irrégularité dans le moteur, tout en éliminant l'utilisation de détecteurs de pression dans le moteur. REVENDICATIONS l. Circuit de détection, à partir d'un signal de sortie d'un pyromètre ( 2) représentatif de la température d'une turbine d'une turbomachine à gaz, d'une irrégularité dans le moteur, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen détecteur de niveau ( 10) qui reçoit le signal de sortie du pyromètre et produit un signal de sortie quand le signal de sortie du pyromètre ( 2) dépasse unrxveau prédéterminé et un moyen détecteur de durée ( 12, 14, 16) qui reçoit le signal de sortie du moyen détecteur de niveau ( 10) et produit un signal de sortie quand le signal de sortie du moyen détecteur de niveau ( 10) a persisté pendant une durée supérieure à la durée prédéterminée, le niveau pré- déterminé et la durée prédéterminée étant aménagés de manière que le signal de sortie du moyen détecteur de durée ( 12, 14, 16) ne réponde pas à des niveaux élevés et parasites du signal de sortie du pyromètre et soit indicatif d'une irrégularité dans le moteur. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen détecteur de niveau comprend un amplificateur différentiel ( 10) à l'une des entrées duquel est reliée la sortie du pyromètre ( 2) et à l'autre entrée duquel est reliée une source (VREF) d'un signal de niveau prédéterminé, l'ampli- ficateur différentiel ( 10) étant monté de manière à commuter à l'état de saturation lorsque le signal de sortie du pyromètre ( 2) dépasse le niveau prédéterminé. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen détecteur de durée comprend: un dispositif mono- stable ( 12 > ayant une constante de temps égale à la durée prédéterminée et dont l'entrée est reliée à la sortie du moyen détecteur de niveau ( 10) , un inverseur ( 14) dont l'entrée est reliée à la sortie du dispositif monostable ( 12), une porte ET ( 16) à deux entrées dont une entrée est reliée à la sortie de l'inverseur ( 14) et dont l'autre entrée est reliée à la sortie du moyen détecteur de niveau ( 10). 4 Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen détecteur de durée comprend en outre un moyen de retard ( 18) relié entre la sortie du moyen détecteur de niveau ( 10) et ladite autre entrée de la porte ET ( 16). 5. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif monostable ( 20) pouvant être réenclenché et dont l'entrée est reliée à la sortie du moyen détecteur de durée ( 12, 14, 16).