Brevet FR2909443A1 — publié le 20080606

B07-3610FR 1 Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY Système de mesure de vibrations d'une turbine à gaz Invention de : VAN DER MERWE Gert Johannes MOLLMANN Daniel Edward Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 30 novembre 2006 sous le n 11/565.120 2909443 2 Système de mesure de vibrations d'une turbine à gaz La présente invention concerne d'une façon générale des systèmes de mesure de vibrations pour turbines à gaz et, plus particulièrement, un système de mesure de vibrations conçu pour déterminer si un accéléromètre fonctionne comme accéléromètre primaire ou comme accéléromètre de secours. Dans au moins certains réacteurs d'avions selon la technique antérieure, deux accéléromètres et un système correspondant de conditionnement de signaux sont utilisés pour fournir une indication de vibrations du réacteur à un équipage. Dans au moins certains réacteurs, un accéléromètre est monté intérieurement et un accéléromètre est monté extérieurement. En particulier, dans de telles formes de réalisation, l'accéléromètre monté intérieurement est généralement monté au voisinage immédiat d'un organe sensible à des vibrations générées dans la turbine à gaz, notamment un palier de soufflante, et l'accéléromètre monté extérieurement est généralement monté sur un organe de construction qui n'est pas aussi sensible aux vibrations du réacteur qu'un cadre de soufflante. De façon générale, dans de telles formes de réalisation, si l'accéléromètre monté intérieurement tombe en panne, un troisième accéléromètre est installé extérieurement et sert à la place de l'accéléromètre monté intérieurement. Bien que les coefficients d'équilibre des réacteurs soient ordinairement différents entre l'accéléromètre monté intérieurement et le nouvel accéléromètre monté extérieurement, la différence est généralement absorbée, au moment de l'installation des accéléromètres, par le logiciel installé dans l'ordinateur de conditionnement de signaux. Pendant le fonctionnement, l'accéléromètre employé est physiquement connecté à l'ordinateur de conditionnement de signaux. Pour passer de l'accéléromètre monté intérieurement à l'accéléromètre monté extérieurement, ou vice versa, un des accéléromètres doit être déconnecté de l'ordinateur avant que ne soit connecté l'autre accéléromètre. L'ordinateur de conditionnement de signaux doit également être reconfiguré en fonction du réglage correct de l'accéléromètre, sur lequel repose l'utilisation de l'accéléromètre. Si l'ordinateur est mal configuré, de mauvais coefficients d'accéléromètre seront utilisés et il sera extrêmement difficile d'équilibrer le réacteur pour des mesures de vibrations correctes. De la sorte, il est essentiel de configurer correctement l'ordinateur de conditionnement de signaux en cas de panne de l'accéléromètre primaire. 2909443 3 Selon un premier aspect, il est proposé un système de mesure de vibrations pour turbine à gaz. Le système de mesure de vibrations comprend un premier accéléromètre couplé à l'ensemble de turbine à gaz, le premier accéléromètre étant configuré pour transmettre un premier identifiant, un second accéléromètre couplé à 5 l'ensemble de turbine à gaz, le second accéléromètre étant configuré pour transmettre un second identifiant différent du premier identifiant, et un ordinateur de conditionnement de signaux couplé aux premier et second accéléromètres pour recevoir les premier et second identifiants, l'ordinateur de conditionnement de signaux étant configuré pour déterminer, d'après les premier et second identifiants, 10 celui des premier et second accéléromètres qui est connecté à l'ordinateur de conditionnement de signaux. Les premier et second accéléromètres peuvent comporter chacun une connexion positive, une connexion négative, une connexion de terre et une connexion d'identifiants. 15 La connexion de terre du premier accéléromètre peut être directement couplée à la connexion d'identifiant du premier accéléromètre. Le second accéléromètre peut comporter une résistance couplée entre la connexion de terre du second accéléromètre et la connexion d'identifiant du second accéléromètre. 20 Au moins un des premier et second accéléromètres peut être monté intérieurement dans la turbine à gaz, l'autre accéléromètre étant monté sur une surface extérieure de la turbine à gaz. L'ordinateur de conditionnement de signaux peut comporter un logiciel pour attribuer, d'après les premier et second identifiants, une valeur discrète aux premier et 25 second accéléromètres. Le second accéléromètre externe peut être configuré pour détecter des vibrations provoquées par des déséquilibres dans la turbine à gaz. Selon un autre aspect, il est proposé un accéléromètre. L'accéléromètre comprend une connexion positive qui est couplée à un amplificateur, une connexion 30 négative qui est couplée à l'amplificateur, une connexion de terre couplée à une terre, et une connexion d'identifiant configurée pour transmettre un identifiant à un ordinateur, l'ordinateur étant configuré pour déterminer, d'après l'identifiant, celui des premier et second accéléromètres qui est connecté à l'ordinateur de conditionnement de signaux. 2909443 4 La connexion de terre d'accéléromètre peut être directement couplée à la connexion d'identifiant du premier accéléromètre. L'accéléromètre peut comprendre en outre une résistance couplée entre la connexion de terre d'accéléromètre et la connexion d'identifiants d'accéléromètre. 5 Selon encore un autre aspect, il est proposé un ensemble de turbine à gaz. L'ensemble de turbine à gaz comprend une turbine à gaz et un système de mesure de vibrations couplé à la turbine à gaz. Le système de mesure de vibrations comprend un premier accéléromètre couplé à la turbine à gaz, le premier accéléromètre étant configuré pour transmettre un premier identifiant, un second accéléromètre couplé à 10 la turbine à gaz, le second accéléromètre étant configuré pour transmettre un second identifiant différent du premier identifiant, et un ordinateur de conditionnement de signaux couplé aux premier et second accéléromètres pour recevoir les premier et second identifiants, l'ordinateur de conditionnement de signaux étant configuré pour déterminer, d'après les premier et second identifiants, celui des premier et second 15 accéléromètres qui est connecté à l'ordinateur de conditionnement de signaux. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : la Fig. 1 est une illustration, sous la forme d'un schéma de principe, 20 représentant un accéléromètre monté intérieurement et un accéléromètre monté extérieurement, chacun étant connecté à un ordinateur de conditionnement de signaux ; la Fig. 2 est une illustration, sous la forme d'un schéma de principe, représentant un accéléromètre de secours connecté à l'ordinateur de conditionnement 25 de signaux ; la Fig. 3 est une illustration d'un accéléromètre comprenant une première connexion d'identification couplé intérieurement à la terre ; et la Fig. 4 est une illustration d'un accéléromètre comprenant une seconde connexion d'identification couplé intérieurement à un élément résistif. 30 La Fig. 1 est un schéma de principe simplifié d'un ensemble de turbine à gaz 6 qui comprend un exemple de système de mesure 8 de vibrations. Le système de mesure 8 de vibrations comprend un premier accéléromètre 12 qui, dans l'exemple de forme de réalisation, est monté intérieurement dans l'ensemble de turbine à gaz 6. Par exemple, le premier accéléromètre 12 est ordinairement monté à l'emplacement le 35 plus sensible pour détecter un déséquilibre de la soufflante, notamment le palier le 2909443 5 plus en avant, qui est le plus proche d'un rotor de soufflante. Le système de mesure 8 de vibrations comprend aussi un second accéléromètre 13 qui, dans l'exemple de forme de réalisation, est monté à un emplacement extérieur sur l'ensemble de turbine à gaz 6. Pendant l'assemblage, l'accéléromètre 13 est ordinairement monté sur un 5 carter ou un cadre. Par exemple, l'accéléromètre 13 peut être monté sur un cadre central de turbine, un cadre arrière de turbine, un carter de turbine basse pression, un carter de sortie de turbine ou un carter de compresseur haute pression. Pendant le fonctionnement, l'accéléromètre interne 12 et l'accéléromètre externe 13 sont connectés chacun par un faisceau de câblage 14 et 15 à un ordinateur 10 18 de conditionnement de signaux, situé ordinairement dans le compartiment d'électronique de l'avion, ou monté sur la turbine à gaz. Les signaux des accéléromètres sont ordinairement traités par le matériel de conditionnement électronique de signaux qui est installé dans l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux et qui exécute des fonctions telles que la détermination des niveaux de 15 vibrations synchrones, le calcul des masses d'équilibrage nécessaires pour équilibrer le réacteur, adapter l'échelle des amplitudes de vibrations pour l'affichage dans le cockpit, l'enregistrement des données pour leur récupération ultérieure, la création de messages d'entretien et autres fonctions. Un terminal d'accès pour maintenance (TAM) 20 est associé à l'ordinateur de conditionnement de signaux pour permettre à 20 un technicien ou à quelqu'un d'autre d'accéder aux données et de se mettre d'une autre manière en interface avec l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux. La Fig. 2 est un schéma de principe simplifié d'un exemple de système de mesure 10 de vibrations utilisable avec l'ensemble de turbine à gaz 6. Dans l'exemple de forme de réalisation, le système de mesure 10 de vibrations est employé comme 25 système de secours pour le système de mesure 8 de vibrations représenté sur la Fig. 1. Plus particulièrement, dans le cas où l'accéléromètre 12 connaît une panne, l'accéléromètre interne 12 peut être déconnecté de l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux et un accéléromètre de secours 16 peut être couplé à l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux pour fonctionner en remplacement de l'accéléromètre 30 12. Dans l'exemple de forme de réalisation, l'accéléromètre 16 est monté extérieurement sur la turbine à gaz 6 et est connecté, par l'intermédiaire d'un faisceau de câblage de secours 22, à l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux. La forme de réalisation préférée comprend un câblage 14 et un faisceau de câblage de secours 22 constituant deux éléments distincts, mais les spécialistes de la technique 35 comprendront que le faisceau de câblage 14 et le faisceau de câblage 22 peuvent être 2909443 6 le même élément ou peuvent être connectés simultanément, à l'aide d'un commutateur, au deux accéléromètres 12 et 16. Le système de mesure de vibrations de secours 10 sert de système d'accéléromètre de secours pour le système primaire de mesure 8 de vibrations. En 5 particulier, l'accéléromètre externe 16 sert d'accéléromètre de secours en cas de panne ou d'erreur quelconque affectant l'accéléromètre interne 12. L'emplacement du capteur pour l'accéléromètre externe 16 n'est généralement pas aussi sensible que l'emplacement interne, mais il a une sensibilité acceptable au déséquilibre de la soufflante pour servir en cas de défaillance de l'accéléromètre interne 12. 10 La Fig. 3 est un schéma de principe simplifié d'un exemple d'accéléromètre 24 utilisable pour remplacer l'accéléromètre 12 ou 16 représentés sur la Fig. 2. Ainsi, l'accéléromètre 24 peut être monté intérieurement ou extérieurement sur l'ensemble de turbine à gaz 6. De la sorte, l'accéléromètre 24 comprend quatre points ou fils de connexion qui servent à connecter l'accéléromètre 24 à l'ordinateur de 15 conditionnement 18 de signaux représenté sur la Fig. 2. En particulier, l'accéléromètre 24 comprend une connexion positive 28, une connexion négative 30 et une connexion à la terre 32. Plus particulièrement, les connexions positive et négative 28 et 30 sont couplées aux bornes positive et négative respectives d'un amplificateur, tel qu'un 20 ordinateur de conditionnement 18 de signaux, afin d'amplifier la sortie de l'accéléromètre 24. De plus, la connexion à la terre 32 est couplée à une borne de terre sur l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux ou à une autre terre appropriée. La configuration 24 de l'accéléromètre comprend également une première 25 connexion d'identification 34. Dans la forme de réalisation préférée, la première connexion d'identification 34 est connectée intérieurement à la connexion de mise à la terre 32, et est connectée extérieurement à l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux par l'intermédiaire du faisceau de câblage 14. Cependant, les spécialistes de la technique comprendront que la première connexion d'identification 34 peut être 30 connectée à divers emplacements de mise à la terre. En particulier, pendant le fonctionnement, l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux reçoit de l'accéléromètre 24 un premier signal d'indication qui indique que l'accéléromètre 24 est mis à la terre. La Fig. 4 est un schéma de principe simplifié d'un exemple d'accéléromètre 35 38 utilisable pour remplacer l'accéléromètre 12 ou 16 représenté sur les figures 1 et 2. 2909443 7 Ainsi, l'accéléromètre 38 peut être monté intérieurement ou extérieurement sur l'ensemble de turbine à gaz 6. De la sorte, l'accéléromètre 38 comporte quatre points ou fils de connexion qui servent à connecter l'accéléromètre 38 à l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux représenté sur la Fig. 2. En particulier, 5 l'accéléromètre 38 comprend une connexion positive 40, une connexion négative 42 et une connexion de terre 44. Plus particulièrement, les connexions positive et négative 40 et 42 sont couplées aux bornes positive et négative respectives d'un amplificateur tel que l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux pour fournir de l'électricité à 10 l'accéléromètre 38. De plus, la connexion de terre 44 est couplée à une borne de mise à la terre sur l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux ou à une autre terre appropriée. La configuration 38 de l'accéléromètre comprend également une connexion d'identification 46. Dans la forme de réalisation préférée, la connexion 15 d'identification 46 est différente de la connexion d'identification 34. Plus particulièrement, chacun des accéléromètres 24 et 38 est configuré pour transmettre un signal différent à l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux de façon que l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux puisse faire la distinction entre les accéléromètres 24 et 38. Dans l'exemple de forme de réalisation, la seconde 20 connexion d'identification est connectée intérieurement à une résistance 48 à valeur de résistance relativement élevée. Par exemple, comme représenté sur la Fig. 4, la résistance 48 est couplée entre la connexion de terre 44 et la seconde connexion d'identification de telle sorte que, pendant le fonctionnement, l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux reçoive de l'accéléromètre 38 un second signal 25 d'indication qui indique que le second connecteur d'identification est flottant, c'est-à-dire que l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux mesure une forte résistance entre la terre et la seconde connexion d'identification 46. On a décrit ici deux exemples d'accéléromètres pouvant servir à remplacer les accéléromètres 12 ou 16 représentés sur les figures 1 et 2. En particulier, les 30 accéléromètres 24 et 38 peuvent être montés intérieurement ou extérieurement sur l'ensemble de turbine à gaz 6. En particulier, pendant l'installation, l'accéléromètre 34 peut être installé dans la turbine à gaz pour servir d'accéléromètre interne 12 ou d'accéléromètre externe de secours 16, l'autre des accéléromètre interne 12 et accéléromètre externe 16 étant configuré comme seconde configuration 38 35 d'accéléromètre. La première connexion d'identification 34 et la seconde connexion 2909443 8 d'identification 46 sont connectées à l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux par le faisceau de câblage 14 ou le faisceau de câblage de secours 22, selon celui des accéléromètres 12 et 16 qui a la configuration 24 ou 38. Grâce à la présence de la première connexion d'identification 34 ou de la seconde connexion d'identification 5 46, l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux peut attribuer une valeur discrète, identifiant celui des accéléromètres 12 et 16 qui est connecté à l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux, selon que l'accéléromètre 12 ou 16 est mis à la terre (configuration 24 d'accéléromètre) ou possède une forte résistance flottante (configuration 38 d'accéléromètre). En identifiant celui des accéléromètres 12 et 16 10 qui est connecté, la présente invention supprime la nécessité d'un technicien pour configurer l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux en fonction de celui des accéléromètres 12 et 16 qui est en service. Un système et un procédé sont proposés pour supprimer la nécessité d'un technicien afin de configurer l'ordinateur de conditionnement de signaux en fonction 15 de celui des accéléromètres qui est en service. La configuration perfectionnée des accéléromètres utilise des accéléromètres qui comprennent des connexions couplées à différentes configurations de câblage, de telle sorte que l'ordinateur puisse identifier automatiquement celui des accéléromètres qui est en service. En particulier, chaque accéléromètre est configuré pour transmettre un identifiant 20 exclusif de cet accéléromètre spécifique de sorte que l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux puisse déterminer celui des accéléromètres qui est connecté à l'ordinateur de conditionnement 18 de signaux. REVENDICATIONS 1. Système de mesure (8) de vibrations pour une turbine à gaz (6), ledit système de mesure de vibrations comprenant : un premier accéléromètre (12) couplé à ladite turbine à gaz, ledit premier accéléromètre étant configuré pour transmettre un premier identifiant (34) ; un second accéléromètre (13) couplé à ladite turbine à gaz, ledit second accéléromètre étant configuré pour transmettre un second identifiant (46) différent dudit premier identifiant ; et un ordinateur de conditionnement (18) de signaux couplé auxdits premier et second accéléromètres pour recevoir les premier et second identifiants, ledit ordinateur de conditionnement de signaux étant configuré pour déterminer celui desdits premier et second accéléromètres qui est connecté audit ordinateur de conditionnement de signaux. 2. Système de mesure (8) de vibrations selon la revendication 1, dans lequel les premier et second accéléromètres (12, 13) comportent chacun une connexion positive (28, 40), une connexion négative (30, 42), une connexion de terre (32, 44) et une connexion (34, 46) d'identifiants. 3. Système de mesure (8) de vibrations selon la revendication 2, dans lequel 20 ladite connexion de terre (32) du premier accéléromètre est directement couplée à Iadite connexion (34) d'identifiant du premier accéléromètre. 4. Système de mesure (8) de vibrations selon la revendication 2, dans lequel ledit second accéléromètre (13) comporte une résistance (48) couplée entre ladite connexion de terre (44) du second accéléromètre et ladite connexion (46) 25 d'identifiant du second accéléromètre. 5. Système de mesure (8) de vibrations selon la revendication 2, dans lequel au moins un desdits premier et second accéléromètres (12, 13) est monté intérieurement dans la turbine à gaz (6), ledit autre accéléromètre est monté sur une surface extérieure de ladite turbine à gaz. 30 6. Système de mesure (8) de vibrations selon la revendication 1, dans lequel ledit ordinateur de conditionnement (18) de signaux comporte un logiciel pour attribuer, d'après lesdits premier et second identifiants (34, 36), une valeur discrète auxdits premier et second accéléromètres (12, 13). 2909443 i0 7. Système de mesure (8) de vibrations selon la revendication 1, dans lequel ledit second accéléromètre externe (13) est configuré pour détecter des vibrations provoquées par des déséquilibres dans la turbine à gaz (6). 8. Système de mesure (8) de vibrations selon la revendication 1, ledit 5 premier ou ledit second accéléromètre comprenant en outre : une connexion positive (28, 40) couplée à un amplificateur ; une connexion négative (30, 42) couplée audit amplificateur ; une connexion de terre (32, 44) couplée à une terre ; et une connexion (34, 46) d'identifiants configurée pour transmettre un l0 identifiant à un ordinateur (18), ledit ordinateur étant configuré pour identifier ledit accéléromètre d'après le signal reçu. 9. Système de mesure (8) de vibrations selon la revendication 8, dans lequel ladite connexion de terre d'accéléromètre est directement couplée à ladite connexion d'identifiant du premier accéléromètre. 15 10. Système de mesure (8) de vibrations selon la revendication 8, ledit premier ou ledit second accéléromètre comprenant en outre une résistance (48) couplée entre ladite connexion de terre (32, 44) d'accéléromètre et ladite connexion d'identifiants (34, 46) d'accéléromètre.