(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジン制御システムを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン制御システム１０は、ガスタービンエンジンシステムの運転に関連する多数のパラメーターを制御するように構成されたエンジン制御装置３８を含む。また、ガスタービンエンジン制御システムは、エンジン制御装置に通信可能に連結された多数の遠隔インターフェースユニット４０も含む。遠隔インターフェースユニットは、少なくとも１つのパラメーターのそれぞれの目標値を示す、エンジン制御装置からの入力信号を受信するように構成されており、遠隔インターフェースユニットは、入力信号、および、少なくとも１つのパラメーターのそれぞれの測定値を示すフィードバック信号に基づいて、少なくとも１つのパラメーターの閉ループ制御を提供するように構成されている。【選択図】図１
2013213497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンシステムの運転に関連する複数のパラメーターを制御するように構成されたエンジン制御装置と、
前記エンジン制御装置に通信可能に連結された複数の遠隔インターフェースユニットであって、前記遠隔インターフェースユニットが、前記複数のパラメーターの少なくとも１つのパラメーターのそれぞれの目標値を示す、前記エンジン制御装置からの入力信号を受信するように構成されており、前記遠隔インターフェースユニットが、前記入力信号、および、前記少なくとも１つのパラメーターのそれぞれの測定値を示すフィードバック信号に基づいて、前記少なくとも１つのパラメーターの閉ループ制御を提供するように構成されている、遠隔インターフェースユニットと
を含む、ガスタービンエンジン制御システム。
【請求項２】
前記遠隔インターフェースユニットが、前記少なくとも１つのパラメーターを調節するように構成されたアクチュエーターと、前記フィードバック信号を出力するように構成されたセンサーとを含む、請求項１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項３】
少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットが、前記複数のパラメーターのそれぞれの１組の閉ループ制御を提供するように構成された多重ローカルループクロージャーモジュールを含む、請求項１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項４】
少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットが、複数のローカルループクロージャーモジュールを含んでおり、前記ローカルループクロージャーモジュールが、前記複数のパラメーターのそれぞれのパラメーターの閉ループ制御を独立して提供するように構成されている、請求項１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項５】
前記ローカルループクロージャーモジュールが、センサーからの前記フィードバック信号に基づいて、前記それぞれのパラメーターを調節するように、アクチュエーターに指示することによって、前記それぞれのパラメーターの前記閉ループ制御を提供するように構成されている、請求項４記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項６】
前記複数のローカルループクロージャーモジュールのうちの少なくとも２つが、前記少なくとも１つのパラメーターの閉ループ制御を重複して提供するように構成されている、請求項４記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項７】
少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットが、前記少なくとも１つのパラメーターを調節するように構成されたアクチュエーター、前記フィードバック信号を出力するように構成されたセンサー、ならびに、前記アクチュエーターおよび前記センサーに通信可能に連結されたインターフェース制御装置を有するスマートアクチュエーターアッセンブリを含んでおり、前記インターフェース制御装置が、前記少なくとも１つのパラメーターの前記閉ループ制御を提供するように構成されている、請求項１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項８】
前記遠隔インターフェースユニットが、前記エンジン制御装置からの前記入力信号を受信するように構成された通信モジュールを含む、請求項１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項９】
前記エンジン制御装置が、前記複数のパラメーターを制御するように構成されたエンジン制御モジュールと、前記エンジン制御モジュールおよび前記複数の遠隔インターフェースユニットに電力を供給するように構成された電力調整モジュールとを含んでおり、前記エンジン制御モジュールおよび前記電力調整モジュールが、互いに離れて配置された、独立したハウジングの中に配設されている、請求項１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１０】
前記複数の遠隔インターフェースユニットが、前記ガスタービンエンジンシステムの全体にわたって分散されている、請求項１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１１】
ガスタービンエンジンシステムの全体にわたって分散された複数の遠隔インターフェースユニットであって、前記遠隔インターフェースユニットが、前記ガスタービンエンジンシステムの運転に関連するそれぞれのパラメーターを調節するように構成されたアクチュエーター、前記それぞれのパラメーターの測定値を示すフィードバック信号を出力するように構成されたセンサー、ならびに、前記アクチュエーターおよび前記センサーに通信可能に連結されたインターフェース制御装置を含んでおり、前記インターフェース制御装置が、前記フィードバック信号に基づいて、前記アクチュエーターの閉ループ制御を提供するように構成されている、遠隔インターフェースユニットと、
前記遠隔インターフェースユニットに通信可能に連結されたエンジン制御装置であって、前記エンジン制御装置が、前記それぞれのパラメーターの目標値を確立するように、前記インターフェース制御装置に指示するように構成されている、エンジン制御装置と
を含む、ガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１２】
少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットが、スマートアクチュエーターアッセンブリを含んでおり、前記アクチュエーター、前記センサー、および前記インターフェース制御装置が、前記スマートアクチュエーターアッセンブリの中に配設されている、請求項１１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１３】
少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットが、複数のローカルループクロージャーモジュールを含んでおり、前記ローカルループクロージャーモジュールが、対応するパラメーターの閉ループ制御を提供するように構成されたそれぞれのインターフェース制御装置を含む、請求項１２記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１４】
少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットが、前記インターフェース制御装置と、それぞれの複数のパラメーターを調節するように構成された複数のアクチュエーターと、それぞれの複数のフィードバック信号を出力するように構成された対応する複数のセンサーとを有する多重ローカルループクロージャーモジュールを含んでおり、前記インターフェース制御装置が、前記それぞれの複数のフィードバック信号に基づいて、前記複数のアクチュエーターの閉ループ制御を提供するように構成されている、請求項１１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１５】
前記エンジン制御装置が、前記インターフェース制御装置に指示するように構成されたエンジン制御モジュールと、前記エンジン制御モジュールおよび前記複数の遠隔インターフェースユニットに電力を供給するように構成された電力調整モジュールとを含んでおり、前記エンジン制御モジュールおよび前記電力調整モジュールが、互いに離れて配置された、独立したハウジングの中に配設されている、請求項１１記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１６】
ガスタービンエンジンシステムの運転に関連する複数のパラメーターを制御するように構成されたエンジン制御装置と、
前記エンジン制御装置に通信可能に連結された複数の遠隔インターフェースユニットと
を含むガスタービンエンジン制御システムであって、少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットが、
インターフェース制御装置を有する少なくとも１つのローカルループクロージャーモジュールと、
前記インターフェース制御装置に通信可能に連結されたアクチュエーターであって、前記アクチュエーターは、前記複数のパラメーターの１つのパラメーターを調節するように構成されている、アクチュエーターと、
前記インターフェース制御装置に通信可能に連結され、前記１つのパラメーターの測定値を示すフィードバック信号を出力するように構成されている、センサーと
を含み、
前記インターフェース制御装置が、前記フィードバック信号、および、前記１つのパラメーターの目標値を示す、前記エンジン制御装置からの入力信号に基づいて、前記アクチュエーターの閉ループ制御を提供するように構成されている、ガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのローカルループクロージャーモジュールが、前記エンジン制御装置からの前記入力信号を受信するように構成された通信モジュールを含む、請求項１６記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットが、複数のローカルループクロージャーモジュールを含んでおり、前記ローカルループクロージャーモジュールが、前記複数のパラメーターのそれぞれのパラメーターの閉ループ制御を提供するように構成されている、請求項１６記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項１９】
前記複数のローカルループクロージャーモジュールのうちの少なくとも２つが、単一のパラメーターの閉ループ制御を重複して提供するように構成されている、請求項１８記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項２０】
前記複数の遠隔インターフェースユニットが、前記ガスタービンエンジンシステムの全体にわたって分散されている、請求項１６記載のガスタービンエンジン制御システム。
【請求項２１】
前記アクチュエーターが、電気トルクモーターを含んでおり、前記センサーが、位置センサーを含む、請求項１６記載のガスタービンエンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示されている主題は、分散型ガスタービンエンジン制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンシステムは、典型的に、ガスタービンシステムの運転に関連する様々なパラメーターを制御するために、全自動デジタルエンジン制御装置（ＦＡＤＥＣ）などのエンジン制御装置を使用している。例えば、エンジン制御装置は、遠隔ネットワークから、（例えば、スロットル設定、所望の燃料混合などを示す）入力信号を受信し、入力信号に基づいて、ガスタービンシステムの様々な運転パラメーターを調節するように構成することが可能である。例として、制御装置が所望のスロットル設定を示す入力信号を受信した場合、エンジン制御装置は、所望のスロットル設定を確立するために、圧縮機静翼を所望の角度に回転させる、燃料弁の位置を調節する、および／または、タービンブレードへの冷却空気流量を調節することが可能である。
【０００３】
特定のエンジン制御装置は、入力信号に基づいて運転パラメーターの目標値を計算するために第１の制御ループを利用し、目標値に基づいて運転パラメーターを調節するために第２の制御ループを利用する。運転パラメーターの制御を容易にするために、多数のアクチュエーターを、エンジン制御装置に通信可能に連結させることが可能である。加えて、センサーを、運転パラメーターの測定値を示すフィードバック信号を提供するために、エンジン制御装置に通信可能に連結させることが可能であり、それによって、エンジン制御装置がアクチュエーターの閉ループ制御を提供することが可能になる。特定の実施形態では、センサーを、エンジン制御装置のハウジングの中に配設することが可能であり、配線／配管が、それぞれのセンサーと、パラメーターに関連するそれぞれのコンポーネントとの間に延在することが可能である。例えば、エンジン制御装置は、測定された圧縮機出口圧力に基づいて弁位置を調節することによって、圧縮機出口圧力を制御するように構成することが可能である。したがって、配管を、圧力タップからエンジン制御装置の中の電子式圧力変換器へと延在させることができる。この構成では、エンジン制御装置は、電子式変換器からのフィードバックに基づいて圧縮機出口圧力を監視することが可能であり、測定された圧力が所望の圧力と実質的に等しくなるまで、弁の位置を調節することが可能である。
【０００４】
ガスタービンシステム内部の制御されるパラメーターの数が増加するにつれて、エンジン制御装置内部のセンサーの数、および、対応する配線／配管の数も増加する。センサーの数が増加することによって、エンジン制御装置ハウジングのサイズが増大する可能性があり、それによって、エンジンナセルの中にエンジン制御装置を取り付けることに関連する難しさが増加する。加えて、配線／配管の数が増加することによって、エンジン制御システムの重量が増加し、それによって、車両性能が低下する。そのうえ、エンジン制御装置の中のセンサーは、特定のエンジン構成に関連するパラメーターを測定するために選択されているので、エンジン構成を修正する（例えば、制御されるパラメーターの数および／またはタイプを変える）ことは、エンジン制御装置の再設計および再認証を引き起こす可能性がある。したがって、エンジン開発に関連する期間およびコストが、増加する可能性があり、望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２９２８７０号明細書
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態では、ガスタービンエンジン制御システムは、ガスタービンエンジンシステムの運転に関連する多数のパラメーターを制御するように構成されたエンジン制御装置を含む。また、ガスタービンエンジン制御システムは、エンジン制御装置に通信可能に連結された多数の遠隔インターフェースユニットも含む。遠隔インターフェースユニットは、少なくとも１つのパラメーターのそれぞれの目標値を示す、エンジン制御装置からの入力信号を受信するように構成されており、遠隔インターフェースユニットは、入力信号、および、少なくとも１つのパラメーターのそれぞれの測定値を示すフィードバック信号に基づいて、少なくとも１つのパラメーターの閉ループ制御を提供するように構成されている。
【０００７】
別の実施形態では、ガスタービンエンジン制御システムは、ガスタービンエンジンシステムの全体にわたって分散された多数の遠隔インターフェースユニットを含む。遠隔インターフェースユニットは、ガスタービンエンジンシステムの運転に関連するそれぞれのパラメーターを調節するように構成されたアクチュエーター、それぞれのパラメーターの測定値を示すフィードバック信号を出力するように構成されたセンサー、ならびに、アクチュエーターおよびセンサーに通信可能に連結されたインターフェース制御装置を含む。インターフェース制御装置は、フィードバック信号に基づいて、アクチュエーターの閉ループ制御を提供するように構成されている。また、ガスタービンエンジン制御システムは、遠隔インターフェースユニットに通信可能に連結されたエンジン制御装置も含む。エンジン制御装置は、それぞれのパラメーターの目標値を確立するように、インターフェース制御装置に指示するように構成されている。
【０００８】
さらなる実施形態では、ガスタービンエンジン制御システムは、ガスタービンエンジンシステムの運転に関連する多数のパラメーターを制御するように構成されたエンジン制御装置を含む。また、ガスタービンエンジン制御システムは、エンジン制御装置に通信可能に連結された多数の遠隔インターフェースユニットも含む。少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットは、インターフェース制御装置を有する少なくとも１つのローカルループクロージャーモジュール（ｌｏｃａｌ  ｌｏｏｐ  ｃｌｏｓｕｒｅ  ｍｏｄｕｌｅ）を含む。また、少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットは、インターフェース制御装置に通信可能に連結された、１つのパラメーターを調節するように構成されている、アクチュエーターも含む。加えて、少なくとも１つの遠隔インターフェースユニットは、インターフェース制御装置に通信可能に連結された、１つのパラメーターの測定値を示すフィードバック信号を出力するように構成されている、センサーを含む。インターフェース制御装置は、フィードバック信号、および、１つのパラメーターの目標値を示す、エンジン制御装置からの入力信号に基づいて、アクチュエーターの閉ループ制御を提供するように構成されている。
【０００９】
本発明のこれらの特徴、態様、および利点、ならびに、他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されるであろう。図面では、同様の文字は、図面全体にわたって、同様の部分を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】タービンシステムの全体にわたって分散された多数の遠隔インターフェースユニットを介して、タービンシステムの様々な運転パラメーターを調節するように構成された分散制御システムを含む、タービンシステムの実施形態のブロック図である。
【図２】図１のタービンシステムの中で使用されることが可能な分散制御システムの実施形態のブロック図である。
【図３】図２の分散制御システムの中で使用されることが可能な遠隔インターフェースユニットの実施形態のブロック図である。
【図４】図２の分散制御システムの中で使用されることが可能な遠隔インターフェースユニットの代替の実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１つまたは複数の具体的な実施形態が、以下に説明されることとなる。これらの実施形態の簡潔な説明を提供する目的で、実際の実施の全ての特徴が、明細書では説明されていない可能性がある。任意のエンジニアリングまたは設計プロジェクトなどの任意の実際の実施の開発において、システム関連の制約およびビジネス関連の制約（それは、実施ごとに変化する可能性がある）を順守するなどの、開発者の特定の目標を実現するために、多数の実施時固有の決断がなされなければならないということが認識されるべきである。そのうえ、そのような開発努力は、複雑であり、時間がかかるが、それにもかかわらず、この開示の利益を有する当業者にとって、設計、組み立て、および製造の日常的業務であるいうことが認識されるべきである。
【００１２】
本明細書で開示されている様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「前記（ｔｈｅ）」、「前記（ｓａｉｄ）」は、要素のうちの１つまたは複数が存在するということを意味するように意図されている。用語の「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含的であることが意図されており、リストアップされている要素以外の追加の要素が存在することが可能であるということを意味することが意図されている。
【００１３】
本明細書で開示されている実施形態は、タービンシステムの運転に関連するパラメーターのローカル制御を提供するために、タービンシステムの全体にわたって遠隔インターフェースユニットを分散させることによって、エンジン制御システムの重量および複雑さを、実質的に低減させることが可能である。特定の実施形態では、ガスタービンエンジン制御システムは、ガスタービンエンジンシステムの運転に関連する多数のパラメーターを制御するように構成されたエンジン制御装置を含む。また、ガスタービンエンジン制御システムは、エンジン制御装置に通信可能に連結された多数の遠隔インターフェースユニットも含む。遠隔インターフェースユニットは、運転パラメーターの目標値を示す、エンジン制御装置からの入力信号を受信するように構成されている。また、遠隔インターフェースユニットは、入力信号、および、運転パラメーターの測定値を示すフィードバック信号に基づいて、運転パラメーターの閉ループ制御を提供するように構成されている。遠隔インターフェースユニットを、とりわけ、弁位置、静翼方向、および流体圧力などの、様々な運転パラメーターを制御するために、ガスタービンエンジンシステムの全体にわたって分散させることが可能である。特定の実施形態では、遠隔インターフェースユニットは、運転パラメーターを調節するように構成されたアクチュエーターと、フィードバック信号を出力するように構成されたセンサーとを含む。
【００１４】
遠隔インターフェースユニットが、運転パラメーターのローカル制御を提供するので、エンジン制御装置が運転パラメーターを直接制御する構成と比較して、エンジン制御システムの重量および複雑さを、実質的に低減させることが可能である。例えば、センサーがローカル遠隔インターフェースユニットに通信可能に連結されているので、それぞれのパラメーターに関連するコンポーネントとエンジン制御装置の中に取り付けられたセンサーとの間に延在する配線／配管が不要となり、それによって、エンジン制御システムの重量が低減される。加えて、センサーがエンジン制御装置の中に配設されていないので、エンジン制御装置のサイズを低減させることが可能であり、それによって、エンジンナセルの中のエンジン制御装置の取り付けを容易にする。さらには、遠隔インターフェースユニットの数、および／または、それぞれの遠隔インターフェースユニットの中のアクチュエーター／センサーの数を変えることによって、制御されるパラメーターの数を、調節することが可能である。したがって、単一のエンジン制御装置の構成を、（例えば、異なる数および／またはタイプの運転パラメーターを有する）様々なエンジン構成の運転を制御するために使用することが可能であり、それによって、それぞれのエンジン構成について、エンジン制御装置を再設計および再認証するプロセスが不要となる。結果として、エンジン開発コストを、かなり低減させることが可能である。
【００１５】
ここで図面を見てみると、図１は、タービンシステムの全体にわたって分散された多数の遠隔インターフェースユニットを介して、タービンシステムの様々な運転パラメーターを調節するように構成された分散制御システムを含む、タービンシステムの実施形態のブロック図である。タービンシステムは、以下で説明されるが、分散制御システムは、例えば、圧縮機、ジェットエンジン、ポンプ、または蒸気タービンなどの、他の回転機械またはターボ機械の中の運転パラメーターを調節するのに利用されることが可能であるということが認識されるべきである。図示されているタービンシステム１０は、燃料噴射器１２、燃料供給１４、および燃焼器１６を含む。図示されているように、燃料供給１４は、天然ガスなどの液体燃料および／またはガス燃料をガスタービンシステム１０へ送り、燃料噴射器１２を通して燃焼器１６の中へ送る。以下に述べるように、燃料噴射器１２は、燃料を噴射し、燃料を圧縮空気と混合するように構成されている。燃焼器１６は、燃料と空気の混合物を点火し、燃焼させ、次いで、高温加圧ガスをタービン１８の中に通す。認識されることとなるように、タービン１８は、固定静翼またはブレードを有する１つまたは複数のステーターと、ステーターに対して回転するブレードを有する１つまたは複数のローターとを含む。高温ガスが、タービンローターブレードを通過し、それによって、タービンローターを駆動して回転させる。タービンローターとシャフト１９との間を連結することにより、シャフト１９を回転させ、また、シャフト１９は、図示されているように、ガスタービンシステム１０の全体にわたって、いくつかのコンポーネントとも連結されている。最終的には、ガスは、排気出口部２０を介してガスタービンシステム１０から出ていく。
【００１６】
圧縮機２２は、シャフト１９によって回転駆動されるローターに堅く取り付けられたブレードを含む。空気が回転ブレードを通過すると、空気圧力が増加し、それによって、適切な燃焼のために十分な空気が燃焼器１６に供給される。圧縮機２２は、空気取り入れ口２４を介して、空気をガスタービンシステム１０へ取り入れる。さらに、シャフト１９は、負荷２６に連結されることが可能であり、負荷２６は、シャフト１９の回転を介して動力を供給されることが可能である。認識されることとなるように、負荷２６は、発電プラントまたは外部機械負荷などの、ガスタービンシステム１０の回転出力の動力を使用することが可能な任意の適切なデバイスであってよい。例えば、負荷２６は、発電機、飛行機のプロペラなどを含むことが可能である。空気取り入れ口２４は、低温空気取り入れ口などの適切なメカニズムを介して、空気３０をガスタービンシステム１０の中へ吸い込む。次いで、空気３０は、圧縮機２２のブレードを通って流れ、圧縮機２２は、圧縮空気３２を燃焼器１６に供給する。とりわけ、燃料噴射器１２は、圧縮空気３２および燃料１４を、燃料と空気の混合物３４として、燃焼器１６の中へ噴射することが可能である。あるいは、圧縮空気３２および燃料１４を、混合および燃焼のために直接燃焼器の中へ噴射することが可能である。
【００１７】
図示されているように、タービンシステム１０は、エンジン制御装置３８と、タービンシステム１０の全体にわたって分散された多数の遠隔インターフェースユニット（ＲＩＵ）４０とを有する分散型エンジン制御システム３６を含む。エンジン制御装置３８は、タービンシステム１０の運転に関連する多数のパラメーターを制御するように構成されている。例えば、エンジン制御装置は、遠隔ネットワークから指令を受信し、指令に基づいてタービンシステム１０の運転パラメーターを制御するように構成することが可能である。例として、エンジン制御装置３８が、所望のスロットル設定を確立するための指令を受信すると、エンジン制御装置３８は、遠隔インターフェースユニット４０へ信号を送信し、遠隔インターフェースユニット４０に、タービンシステム１０の様々な運転パラメーターを調節して所望のスロットル設定を実現するように指示することが可能である。例えば、エンジン制御装置３８は、圧縮機２２に連結された遠隔インターフェースユニット４０に、圧縮機静翼角度を調整するように指示することが可能である。また、エンジン制御装置３８は、燃焼器１６に連結された遠隔インターフェースユニット４０に、燃焼器１６への燃料流量を増加させる弁を開けるように指示することが可能である。加えて、エンジン制御装置３８は、タービン１８に連結された遠隔インターフェースユニット４０に、タービンブレードへ追加の冷却空気流れを供給する弁を開けるように指示することが可能である。このように、所望のスロットル設定を、タービンシステム効率を維持しながら実現することが可能である。図示されている実施形態では、エンジン制御装置３８は、航空機の飛行制御システムから指令を受信するように構成されている。しかし、エンジン制御装置３８は、地上の制御ネットワークから、または、エンジン制御装置３８に指令を提供するように構成された任意の他の適切なシステムから、指令を受信することが可能であるということが認識されるべきである。
【００１８】
タービンシステム１０の中のそれぞれの遠隔インターフェースユニット４０が、エンジン制御装置３８に通信可能に連結されており、運転パラメーターの目標値を示す入力信号をエンジン制御装置３８から受信するように構成されている。例えば、エンジン制御装置３８は、圧縮機２２に連結された遠隔インターフェースユニット４０に、目標静翼角度を示す入力信号を送信することが可能である。同様に、エンジン制御装置３８は、燃焼器１６に連結された遠隔インターフェースユニット４０に、燃料弁位置を示す入力信号を送信することが可能である。そして、それぞれの遠隔インターフェースユニット４０は、入力信号、および、パラメーターの測定値を示すフィードバック信号に基づいて、運転パラメーターの閉ループ制御を提供するように構成されている。したがって、エンジン制御装置３８が、圧縮機２２に連結された遠隔インターフェースユニット４０に、圧縮機静翼を目標角度へ回転させるように指示すると、遠隔インターフェースユニット４０は、静翼角度を測定するように構成されたセンサーからのフィードバック信号に基づいて、静翼を目標角度へ回転させるようにアクチュエーターに指示することが可能である。さらには、エンジン制御装置３８が、燃焼器１６に連結された遠隔インターフェースユニット４０に、燃料弁を目標位置に設定するように指示すると、遠隔インターフェースユニット４０は、弁位置を測定するように構成されたセンサーからのフィードバック信号に基づいて、弁を目標位置に調節するようにアクチュエーターに指示することが可能である。
【００１９】
特定の遠隔インターフェースユニット４０は、それぞれの運転パラメーターの閉ループ制御を独立して提供するように構成された１つまたは複数のローカループクロージャーモジュール（ＬＬＣＭ）４２を含む。例えば、図示されている実施形態では、圧縮機２２に連結された遠隔インターフェースユニット４０は、２つのローカルループクロージャーモジュール４２を含む。以下に詳細に述べられるように、それぞれのローカルループクロージャーモジュール４２は、センサーからのフィードバック信号およびエンジン制御装置３８からの入力信号に基づいて、アクチュエーターの閉ループ制御を提供するように構成されたインターフェース制御装置を含む。それぞれの遠隔インターフェースユニット４０は、対応する数の運転パラメーターの閉ループ制御を提供するために、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、または、それより多いローカルループクロージャーモジュール４２を含むことが可能である。したがって、それぞれの遠隔インターフェースユニット４０は、遠隔インターフェースユニット４０に連結されたコンポーネント（例えば、圧縮機２２、燃焼器１６、タービン１８など）に関連するパラメーターを制御することが可能であり、それによって、タービンシステム１０の分散制御を提供する。
【００２０】
遠隔インターフェースユニット４０の代替の実施形態が、燃焼器１６に連結されている。遠隔インターフェースユニット４０は、タービンシステム１０の運転に関連する多数のパラメーターの閉ループ制御を提供するように構成された多重ローカルループクロージャーモジュール（ＭＬＬＣＭ）４４を含む。以下に詳細に述べられるように、多重ローカルループクロージャーモジュール４４は、多数のセンサーからのフィードバック信号に基づいて、多数のアクチュエーターの閉ループ制御を提供するように構成されたインターフェース制御装置を含む。例えば、遠隔インターフェースユニット４０は、それぞれの１組の運転パラメーターを調節するように構成された多数のアクチュエーターと、それぞれの１組のフィードバック信号を出力するように構成された多数のセンサーとを含むことが可能である。そのような実施形態では、多重ローカルループクロージャーモジュール４４のインターフェース制御装置は、それぞれのアクチュエーターおよびそれぞれのセンサーに通信可能に連結されており、それぞれのフィードバック信号に基づいて、アクチュエーターの閉ループ制御を提供するように構成されている。このように、遠隔インターフェースユニット４０の中の単一の多重ローカルループクロージャーモジュール４４は、タービンシステム１０のコンポーネント（例えば、圧縮機２２、燃焼器１６、タービン１８など）に関連する多数の運転パラメーターを制御することが可能である。図示されている遠隔インターフェースユニット４０は、単一の多重ローカルループクロージャーモジュール４４を含んでいるが、追加のローカルループクロージャーモジュールおよび／または多重ローカルループクロージャーモジュールが、遠隔インターフェースユニット４０の代替の実施形態の中に含まれてよいということが認識されるべきである。
【００２１】
図示されているように、遠隔インターフェースユニット４０の別の実施形態が、タービン１８に連結されている。遠隔インターフェースユニット４０は、２つのスマートアクチュエーターアッセンブリ（ｓｍａｒｔ  ａｃｔｕａｔｏｒ  ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ）４６を含む。それぞれのスマートアクチュエーターアッセンブリ４６は、タービンシステム１０の運転パラメーターを調節するように構成されたアクチュエーターと、運転パラメーターの測定値を示すフィードバック信号を出力するように構成されたセンサーとを含む。また、それぞれのスマートアクチュエーターアッセンブリ４６は、フィードバック信号、および、パラメーターの目標値を示すエンジン制御装置３８からの入力信号に基づいて、アクチュエーターの閉ループ制御を提供するように構成されたインターフェース制御装置も含む。特定の遠隔インターフェースユニット４０は、対応する数の運転パラメーターの閉ループ制御を提供するために、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、または、それより多いスマートアクチュエーターアッセンブリ４６を含むことが可能である。他の遠隔インターフェースユニット４０は、少なくとも１つのスマートアクチュエーターアッセンブリ４６、少なくとも１つのローカルループクロージャーモジュール４２、および／または、少なくとも１つの多重ローカルループクロージャーモジュール４４を含むことが可能である。
【００２２】
図示されている実施形態では、３つの遠隔インターフェースユニット４０が、使用されているが、代替のエンジン制御システム３６は、より多いまたはより少ない遠隔インターフェースユニット４０を使用することが可能であるということが認識されるべきである。例えば、特定の実施形態では、エンジン制御システム３６は、タービンシステム１０の全体にわたって分散された１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、または、それより多い遠隔インターフェースユニットを含むことが可能である。さらには、遠隔インターフェースユニット４０は、タービンシステム１０の全体にわたって、様々な場所の中に取り付けることが可能であるということが認識されるべきである。例えば、遠隔インターフェースユニットは、例えば、圧縮機２２の外部表面の上に、タービン１８のコア部の中に、および／または、タービン１８と燃焼器１６との間に、取り付けることが可能である。特定の実施形態では、遠隔インターフェースユニットのそれぞれのコンポーネントは、単一のハウジングの中に配設されることが可能である。あるいは、センサーおよび／またはアクチュエーターを、ハウジングから離れて取り付けることが可能であり、ハウジングの中に配設されているインターフェース制御装置に通信可能に連結させることが可能である。例えば、圧縮機２２の外部表面の上に取り付けられた遠隔インターフェースユニットハウジングを、タービンコア部の中に取り付けられたセンサーに通信可能に連結させることが可能である。
【００２３】
前述のように、それぞれの遠隔インターフェースユニット４０は、運転パラメーターを測定するように構成されたセンサーを含む。センサーがエンジン制御装置の中に配設されていないので、圧力／温度をエンジン制御装置へ伝達するように構成される配線／配管が不要となる。その結果として、エンジン制御システム３６の重量を低減させることが可能である。加えて、センサーが、それぞれの遠隔インターフェースユニット４０の中に取り付けられているので、エンジン制御装置３８のサイズが低減されることが可能であり、それによって、エンジンナセルの中のエンジン制御装置取り付けを容易にする。そのうえ、エンジン制御装置に通信可能に連結された遠隔インターフェースユニットのタイプおよび／または数を変えることによって、エンジン制御装置３８は、様々なエンジン構成を制御するように利用されることが可能である。したがって、エンジン構成を変えるためにエンジン制御装置を再設計および再認証するプロセスが不要となり、それによって、タービンシステム開発コストが低減される。
【００２４】
図２は、図１のタービンシステム１０の中で使用することが可能な分散制御システム３６の実施形態のブロック図である。図示されている実施形態では、エンジン制御装置３８は、タービンシステム１０の運転に関連する多数のパラメーターを制御するように構成されたエンジン制御モジュール５０と、エンジン制御モジュール５０および遠隔インターフェースユニット４０へ電力を供給するように構成された電力調整モジュール５２とを含む。特定の実施形態では、エンジン制御モジュール５０および電力調整モジュール５２は、互いに離れて配置された独立したハウジングの中に配設されている。したがって、エンジン制御モジュール５０を、電力調整モジュール５２が発生する熱から熱的に絶縁させることが可能である。エンジン制御モジュール５０への熱流量が低減することで、電子部品をより密接した間隔で配置することが容易に可能となり、それによって、エンジン制御装置３８のサイズが低減される。加えて、冷却フィン、および／または、能動的な流体冷却システムなどの、熱放散機構を、不要にすることができ、それによって、コストが低減され、エンジン制御装置３８の複雑さが低減される。
【００２５】
図示されている実施形態では、電力調整モジュール５２は、第１の電気バス５４および第２の電気バス５６に電力を供給するように構成されている。認識されることとなるように、第１および第２の電気バス５４および５６は、タービンシステム１０の稼働率を向上させる冗長型の電力分配システムを提供する。図示されているように、第１および第２の電気バス５４および５６は、点火用エキサイター５８に電気的に連結されている。点火用エキサイター５８は、第１の点火装置６０および第２の点火装置６２のための高電圧信号を発生させるように構成されている。点火装置は、エンジン起動手順の間、燃焼器１６の中の燃焼を開始させるように構成されている。
【００２６】
また、電気バス５４および５６は、遠隔インターフェースユニット４０に重複して電力を供給するために、遠隔インターフェースユニット４０にも電気的に連結されている。加えて、第１の通信バス６４および第２の通信バス６６が、エンジン制御モジュール５０とそれぞれの遠隔インターフェースユニット４０との間に延在している。通信バス６４および６６は、エンジン制御モジュール５０と遠隔インターフェースユニット４０との間に重複して信号を供給するように構成されている。図示されている実施形態では、１つの遠隔インターフェースユニット４０は、運転パラメーターの閉ループ制御を重複して提供するために、２つのローカルループクロージャーモジュール４２を含む。図示されているように、遠隔インターフェースユニット４０は、チャンネルＡセクションおよびチャンネルＢセクションに分割されている。それぞれのチャンネルは、同じ運転パラメーターを独立して制御するように構成されており、それによって、冗長制御を提供する。図示されているように、第１の電気バス５４は、チャンネルＡセクションに連結されており、第２の電気バス５６は、チャンネルＢセクションに連結されている。したがって、一方のチャンネルが、電力の停止に起因して動作しない場合、もう一方のチャンネルが、運転を継続させることが可能である。同様に、第１の通信バス６４は、チャンネルＡセクションの中の通信モジュール６８に連結されており、第２の通信バス６６は、チャンネルＢセクションの中の通信モジュール６８に連結されている。この構成では、一方のチャンネルが、１つの通信バスの停止に起因して動作しない場合、もう一方のチャンネルが、運転を継続させることが可能である。
【００２７】
さらには、チャンネルＡセクションは、第１の通信モジュール６８に通信可能に連結された第１のローカルループクロージャーモジュール４２を含んでおり、チャンネルＢセクションは、第２の通信モジュール６８に通信可能に連結された第２のローカルループクロージャーモジュール４２を含む。通信モジュール６８は、ローカルループクロージャーモジュール４２の中のインターフェース制御装置７０とそれぞれの通信バスとの間の通信リンクを確立するように構成されている。その結果として、エンジン制御装置３８からの入力信号を、ローカルループクロージャーモジュール４２に送信することが可能であり、リターン信号を、ローカルループクロージャーモジュール４２からエンジン制御装置３８へ送信することが可能である。例えば、エンジン制御装置３８からの入力信号は、運転パラメーターの目標値を示すことが可能である。リターン信号は、運転パラメーターの測定値、および／または、ローカルループクロージャーモジュール４２の運転状態を示すことが可能である。したがって、エンジン制御装置３８は、それぞれの運転パラメーターの値を監視して、パラメーターが閾値を超えるかどうかを判定し、および／または、タービンシステム１０の制御を容易にすることが可能である。加えて、エンジン制御装置３８は、分散型エンジン制御システム３６の中のそれぞれのコンポーネントの健康／運転状態を監視することが可能である。
【００２８】
認識されることとなるように、通信モジュール６８とエンジン制御モジュール５０との間に通信リンクを確立するために、様々な通信プロトコルを使用することが可能である。例えば、分散型エンジン制御システム３６の全体にわたって通信を容易にするために、第１の通信バス６４および第２の通信バス６６は、平衡型のデジタルマルチポイントネットワーク（例えば、ＲＳ−４８５）を利用することが可能である。また、通信バス６４および６６は、他の有線のまたは無線の通信プロトコルを使用することが可能である。例えば、無線の通信リンクが使用される場合、配線が低減されることにより、分散型エンジン制御システム３６の重量および複雑さを実質的に低減させることが可能である。特定の実施形態では、通信モジュール６８を、電気バス５４および５６を介して、エンジン制御モジュール５０と通信するように構成することが可能である。例えば、エンジン制御モジュール５０および通信モジュール６８を、電力信号を変調するように構成することが可能であり、入力信号およびフィードバック信号を、分散型エンジン制御システム３６の全体にわたって伝送することができるようになっており、それによって、別々の有線接続を不要とする。
【００２９】
前述のように、それぞれのローカルループクロージャーモジュールは、タービンシステム１０の運転に関連するパラメーターの閉ループ制御を提供するように構成されたインターフェース制御装置７０を含む。加えて、遠隔インターフェースユニット４０のそれぞれのチャンネルは、それぞれのインターフェース制御装置７０に通信可能に連結されたセンサー７２およびアクチュエーター７４を含む。アクチュエーター７４は、タービンシステム１０の運転パラメーターを調節するように構成されており、センサー７２は、運転パラメーターの測定値を示すフィードバック信号を出力するように構成されており、インターフェース制御装置７０は、フィードバック信号、および、運転パラメーターの目標値を示すエンジン制御装置３８からの入力信号に基づいて、アクチュエーター７４の閉ループ制御を提供するように構成されている。図示されている実施形態では、チャンネルＡのアクチュエーター７４およびチャンネルＢのアクチュエーター７４を、同じ運転パラメーター（例えば、圧縮機静翼角度、燃料弁位置、冷却空気弁位置など）を調節するように構成することが可能である。同様に、チャンネルＡのセンサー７２およびチャンネルＢのセンサー７２を、同じパラメーターの値を測定するように構成することが可能である。特定の実施形態では、チャンネルＡのセンサー７２およびチャンネルＢのセンサー７２を、共通のハウジングの中に配設することが可能であり、および／または、共通の検出エレメントを含むことが可能である。そのような実施形態では、別々の導体が、共通のハウジング／検出エレメントからそれぞれの対応するインターフェース制御装置７０へ延在することが可能である。
【００３０】
例として、エンジン制御モジュール５０は、第１の通信バス６４を介して、遠隔インターフェースユニット４０のチャンネルＡセクションに、運転パラメーターの目標値を示す信号を出力することが可能である。チャンネルＡの通信モジュール６８は、信号を受信し、チャンネルＡのローカルループクロージャーモジュール４２の中のインターフェース制御装置７０に目標値を伝達することが可能である。次に、制御装置７０が、目標値が実現されたことをセンサー７２が示すまで、運転パラメーターを調節するように、アクチュエーター７４に指示することが可能である。その場合、インターフェース制御装置７０は、センサー７２からのフィードバック信号によって、パラメーターの値を周期的に監視することが可能であり、アクチュエーター７４に、目標値からのいかなる偏差をも補償するように指示することが可能である。このように、チャンネルＡのローカルループクロージャーモジュール４２は、タービンシステム１０の運転に関連する１つのパラメーターの閉ループ制御を提供することが可能である。
【００３１】
様々なアクチュエーター７４を、タービンシステム１０の全体にわたって使用することが可能であるということが認識されるべきである。例えば、タービンシステム１０は、機械的、電気機械的、空気式、および／もしくは液圧式リニアアクチュエーター、ならびに／または、回転アクチュエーターを含むことが可能である。タービンシステム１０の特定のコンポーネントは、作動流体として燃料を使用する２エレメントの電気−液圧式アクチュエーターによって調節することが可能である。例として、圧縮機２２の中の静翼を、電気−液圧式アクチュエーターの液圧駆動式エレメントに連結させることが可能である。液圧駆動式エレメントは、アクチュエーターエレメントへの燃料圧力に基づいて、静翼の角度を調節するように構成されている。また、電気−液圧式アクチュエーターは、液圧駆動式エレメントへの燃料圧力を調整するように構成された第２のエレメントも含む。第２のエレメントは、インターフェース制御装置７０に通信可能に連結された、（例えば、ソレノイド、ステッピングモーターなどを介して）電気的に制御された弁であってよい。したがって、インターフェース制御装置７０は、電気的に制御されたエレメントの作動を介して液圧制御式エレメントへの燃料圧力を調整することによって、圧縮機静翼の角度を調節することが可能である。特定の実施形態では、インターフェース制御装置７０の中の電子コンポーネントの冷却を容易にするために、遠隔インターフェースユニット４０を、液圧駆動式エレメント（例えば、燃料計量ユニット）の中に配設することが可能であり、それによって、遠隔インターフェースユニット４０の寿命を増加させる。
【００３２】
特定の実施形態では、アクチュエーター７４は、電気トルクモーターであってよく、センサー７２は、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）などの位置センサーであってよい。そのような実施形態では、制御装置７０は、（例えば、コンポーネントが所望の角度だけ回転した、コンポーネントが所望の距離だけ移動したなど）目標値が実現されたことを位置センサーが示すまで、運転パラメーターを調節するように、電気トルクモーターに指示することが可能である。その場合、インターフェース制御装置７０は、位置センサーからのフィードバック信号によって、パラメーターの値を周期的に監視することが可能であり、電気トルクモーターに、目標値からのいかなる偏差をも補償するように指示することが可能である。
【００３３】
通信バス６４および６６と同様に、様々な通信プロトコルを、センサー７２とインターフェース制御装置７０との間の通信リンク、ならびに、アクチュエーター７４とインターフェース制御装置７０との間の通信リンクを確立するために使用することが可能である。例えば、センサー７２および／またはアクチュエーター７４を、１つまたは複数の導体によって、インターフェース制御装置７０に通信可能に連結させることが可能であり、それによって、アナログ信号またはデジタル信号の伝送を容易にする。認識されることとなるように、デジタル信号は、多重化することが可能であり、それによって、（例えば、１つまたは複数のセンサー７２からの、および／または、１つまたは複数のアクチュエーター７４からの）多数の信号を、単一のバスを通して伝送させることが可能になる。加えて、無線の通信リンクを、配線を低減させるために使用することが可能である。
【００３４】
特定の実施形態では、インターフェース制御装置７０は、ローカルループクロージャーモジュール４２の運転状態を監視するように構成されている。ローカルループクロージャーモジュールの運転を妨害し得る異常が検出された場合、インターフェース制御装置７０は、通信モジュール６８に、異常を示す信号をエンジン制御モジュール５０に送信するように指示することが可能である。その場合、エンジン制御モジュール５０は、遠隔インターフェースユニット４０のチャンネルＡセクションが作動しないようにすることが可能であり、チャンネルＢセクションに、運転パラメーターを制御するように指示することが可能である。同様に、チャンネルＡセクションへの電力が断絶され、および／または、エンジン制御モジュール５０との通信が中断された場合、エンジン制御モジュール５０は、遠隔インターフェースユニット４０のチャンネルＡセクションが作動しないようにすることが可能であり、チャンネルＢセクションを作動させることが可能である。
【００３５】
特定の実施形態では、遠隔インターフェースユニット４０のチャンネルＡセクションおよびチャンネルＢセクションを、同時に運転することが可能である。そのような実施形態では、インターフェース制御装置７０間の通信リンク７６が、ローカルループクロージャーモジュール４２間の通信を容易にすることが可能である。例えば、チャンネルＡのセンサー７２およびチャンネルＢのセンサー７２は、同じ運転パラメーターを同時に測定することが可能である。インターフェース制御装置７０は、互いに測定値を比較し、不一致を特定することが可能である。（例えば、測定値間の差が閾値を超えるなど）不一致が検出された場合、インターフェース制御装置７０は、適切な測定値を選択することが可能であり、および／または、分析／解釈のために、エンジン制御モジュール５０に不一致を報告することが可能である。インターフェース制御装置７０および／またはエンジン制御モジュール５０が、一方のセンサー７２が正確な測定を行っていないということを決定した場合、インターフェース制御装置７０および／またはエンジン制御モジュール５０は、遠隔インターフェースユニット４０のそれぞれのチャンネルが作動しないようにすることが可能であり、もう一方のチャンネルに、運転パラメーターの閉ループ制御を提供するように指示することが可能である。
【００３６】
特定の実施形態では、それぞれのローカルループクロージャーモジュール４２は、エンジン制御モジュール５０よりも高い周波数で運転するように構成されている。例えば、インターフェース制御装置７０は、センサー７２からフィードバック信号を受信するように構成することが可能であり、アクチュエーター７４を、約５Ｈｚ、１０Ｈｚ、２５Ｈｚ、５０Ｈｚ、１００Ｈｚ、または、それより高い周波数に調節することが可能である。反対に、エンジン制御モジュール５０は、運転パラメーターの目標値を示す信号を、例えば、約１Ｈｚ、２Ｈｚ、または３Ｈｚの周波数で遠隔インターフェースユニットに送信することが可能である。集中型のエンジン制御装置が、センサーからの信号を受信し、より高い周波数でアクチュエーターを調節する構成と比較して、エンジン制御モジュール５０のより低い運転周波数に起因して、より少ないデータが、通信バス６４および６６を通して送信される。したがって、より狭い帯域幅のネットワークを使用することが可能であり、それによって、エンジン制御システムのコストが低減される。
【００３７】
図示されている遠隔インターフェースユニット４０は、１つの運転パラメーターを制御するように構成された２つのチャンネルを含むが、代替の遠隔インターフェースユニットは、タービンシステムの運転に関連する１つまたは複数のパラメーターを制御するために、より多いまたはより少ないチャンネルを含むことが可能であるということが認識されるべきである。例えば、特定の実施形態では、遠隔インターフェースユニット４０は、１つの運転パラメーターを制御するために、１個、２個、３個、４個、５個、６個、または、それより多いチャンネルを含むことが可能である。前述のように、２つ以上のチャンネルが、運転パラメーターの制御を重複して提供し、それによって、タービンシステム１０の稼働率を向上させる。加えて、特定の遠隔インターフェースユニット４０を、多数の運転パラメーターを制御するように構成することが可能であり、１つまたは複数のチャンネルがそれぞれのパラメーターに関連するということが認識されるべきである。例えば、特定の遠隔インターフェースユニットを、タービンシステム１０の運転に関連する１個、２個、３個、４個、６個、８個、１０個、１５個、２０個、２５個、３０個、３５個、４０個、５０個、または、それより多いパラメーターを制御するように構成することが可能である。例として、遠隔インターフェースユニットを、１個、５個、１０個、２０個、３０個、４０個よりも多い、または、それよりも多い運転パラメーターを制御するように構成することが可能である。
【００３８】
そのうえ、図示されている遠隔インターフェースユニット４０は、エンジン制御モジュール５０とそれぞれのローカルループクロージャーモジュール４２との間の通信リンクを確立するために、別々の通信モジュール６８を含むが、特定の遠隔インターフェースユニットは、エンジン制御モジュール５０とそれぞれのローカルループクロージャーモジュール４２との間の通信を容易にするために、単一の通信モジュールを含むことが可能であるということが認識されるべきである。さらなる実施形態では、遠隔インターフェースユニット４０は、特定の運転パラメーターに関連するそれぞれのローカルループクロージャーモジュールのために、１つの通信モジュール６８を含むことが可能である。加えて、特定のローカルループクロージャーモジュールは、一体化された通信モジュールを含むことが可能であり、それによって、遠隔インターフェースユニットの中の通信モジュールを不要にする。
【００３９】
それぞれの遠隔インターフェースユニット４０を、とりわけ、予想される環境条件のために構成することが可能である。例えば、タービンシステムのより高温の部分の中に配置された遠隔インターフェースユニットを、予期される温度範囲の中で効率的に運転するように構成することが可能である。例えば、圧縮機２２に近接しているなどの低温環境では、遠隔インターフェースユニット４０の電気回路を、シリコン基板の上に取り付けることが可能である。燃焼器１６またはタービン１８に近接しているなどの、より高温の環境では、電気回路を、シリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）基板の上に取り付けることが可能である。例えば、ＳＯＩ基板は、２つのシリコン層の間に配設された断熱層（例えば、二酸化ケイ素）を含むことが可能である。遠隔インターフェースユニット４０が、タービン１８のコア部の中などの、タービンシステム１０の最も高温の領域の中に取り付けられた場合、電気回路は、増大された熱負荷に耐えるために、炭化ケイ素基板または窒化ガリウム基板の上に取り付けることが可能である。さらなる実施形態では、遠隔インターフェースユニット４０を、高温環境での運転を容易にするために能動的に冷却することが可能である。例えば、燃料供給１４からの燃料は、燃焼器１６へ流れる前に、遠隔インターフェースユニット４０に連結された熱交換器を通過することが可能であり、それによって、遠隔インターフェースユニット４０の運転温度が低減される。
【００４０】
センサーは、エンジン制御装置の中に配設されていなので、エンジン制御装置のサイズを低減することが可能であり、それによって、エンジンナセルの中へのエンジン制御装置の取り付けを容易にする。さらには、遠隔インターフェースユニットの数、および／または、遠隔インターフェースユニットの中のアクチュエーター／センサーの数を変えることによって、制御されるパラメーターの数を、調節することが可能である。したがって、単一のエンジン制御装置の構成を、（例えば、異なる数および／またはタイプの運転パラメーターを有する）様々なエンジン構成の運転を制御するために使用することが可能であり、それによって、それぞれのエンジン構成について、エンジン制御装置を再設計および再認証するプロセスが不要となる。結果として、エンジン開発コストを、かなり低減させることが可能である。加えて、エンジン制御システム３６は、タービンシステム１０の運転に関連するそれぞれのパラメーターを制御するために、共通の遠隔インターフェースユニット構成を利用することが可能である。そのような構成では、多数の遠隔インターフェースユニット構成の開発に関連する設計／確認コストが不要となることによって、設計コストおよび製造コストが、さらに低減されることが可能である。
【００４１】
図３は、図２の分散制御システム３６の中で使用することが可能な遠隔インターフェースユニット４０の実施形態のブロック図である。図示されているように、遠隔インターフェースユニット４０は、一体化された通信モジュール６８と、インターフェース制御装置７０と、センサー７２と、アクチュエーター７４とを有するスマートアクチュエーターアッセンブリ４６を含む。そのようなスマートアクチュエーターアッセンブリ４６は、運転パラメーターを独立して制御するために使用することが可能であり、または、パラメーターの制御を重複して提供するために、１つまたは複数の同様のスマートアクチュエーターアッセンブリ４６とともに用いることが可能である（すなわち、それぞれのスマートアクチュエーターアッセンブリ４６は、多重チャンネル制御システムのチャンネルとしての役割を果たす）。スマートアクチュエーターアッセンブリ４６を有する遠隔インターフェースユニット４０は、ユニットに最も近いパラメーターを制御するために、タービンシステム１０の全体にわたって分散させることが可能である。例えば、１つの遠隔インターフェースユニット４０を、静翼の角度を制御するために、圧縮機２２の静翼に近接して配置することが可能であり、別の遠隔インターフェースユニット４０を、燃焼器１６への燃料流量を制御するために、燃料弁に近接して配置することが可能である。遠隔インターフェースユニットをタービンシステムの全体にわたって分散させることにより、エンジン制御装置の中に配設されたセンサーを有する構成の中で使用され得る配線／配管が不要となることによって、エンジン制御システムの重量および複雑さを、低減させることが可能である。
【００４２】
図示されている遠隔インターフェースユニット４０は、単一のスマートアクチュエーターアッセンブリ４６を含むが、代替の遠隔インターフェースユニットは、（例えば、１個、２個、３個、４個、５個、６個、または、それより多い）追加のスマートアクチュエーターアッセンブリを含むことが可能であるということが認識されるべきである。さらには、特定の遠隔インターフェースユニットは、スマートアクチュエーターアッセンブリ４６と、別々のセンサーおよび別々のアクチュエーターを有するローカルループクロージャーモジュール４２とを含むことが可能であるということが認識されるべきである。加えて、図示されているスマートアクチュエーターアッセンブリ４６は、一体化された通信モジュール６８を含むが、代替の実施形態は、（例えば、多数のスマートアクチュエーターアッセンブリ４６との通信リンクを確立するように構成された）遠隔通信モジュール６８を使用することが可能であるということが認識されるべきである。そのうえ、図示されているスマートアクチュエーターアッセンブリ４６は、一体化されたセンサー７２を含むが、代替の実施形態は、アクチュエーター７４から離れたパラメーターの値を測定するために、遠隔センサー７２を使用することが可能であるということが認識されるべきである。
【００４３】
図４は、図２の分散制御システム３６の中で使用することが可能な遠隔インターフェースユニット４０の代替の実施形態のブロック図である。図示されている実施形態では、遠隔インターフェースユニット４０は、タービンシステム１０の運転に関連する多数のパラメーターの閉ループ制御を提供するように構成された多重ローカルループクロージャーモジュール（ＭＬＬＣＭ）４４を含む。図示されているように、多重ローカルループクロージャーモジュール４４は、一体化された通信モジュール６８およびインターフェース制御装置７０を含む。しかし、遠隔通信モジュール６８を、代替の実施形態の中で使用することが可能であるということが認識されるべきである。また、遠隔インターフェースユニット４０は、多数のアクチュエーター７４も含んでおり、多数のアクチュエーター７４は、インターフェース制御装置７０に通信可能に連結され、タービンシステム１０の運転に関連するそれぞれの１組のパラメーターを調節するように構成されている。加えて、遠隔インターフェースユニット４０は、対応する１組のセンサー７２を含んでおり、センサー７２は、インターフェース制御装置７０に通信可能に連結され、それぞれのフィードバック信号をインターフェース制御装置７０に出力するように構成されている。インターフェース制御装置７０は、フィードバック信号、および、（例えば、通信モジュール７８を通して受信される）それぞれのパラメーターの目標値を示すエンジン制御モジュール５０からの入力信号に基づいて、アクチュエーター７４の閉ループ制御を提供するように構成されている。この構成では、遠隔インターフェースユニット４０の中の単一の制御装置７０は、タービンシステム１０の全体にわたる様々なコンポーネントに関連する多数の運転パラメーターを制御することが可能である。
【００４４】
図示されている実施形態は、４つのセンサー７２および４つのアクチュエーター７４を含むが、代替の実施形態は、より多いまたはより少ないセンサー／アクチュエーターを含むことが可能であるということが認識されるべきである。例えば、特定の遠隔インターフェースユニット４０は、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、または、それより多いセンサー７２、および、対応する数のアクチュエーター７４を含むことが可能である。加えて、タービンシステム１０の運転に関連する多数の関係パラメーターを測定することによって、特定のパラメーターを、決定することが可能である。例えば、２つの圧力センサーを介して静圧および動圧を測定することによって、流体流れの速度を、決定することが可能である。したがって、インターフェース制御装置７０を、多数のセンサーからのフィードバック信号に基づいて、パラメーターを決定するように構成することが可能である。そして、制御装置７０は、決定されたパラメーターの値に基づいて、パラメーターを調節するように、アクチュエーターに指示することが可能である。
【００４５】
この記載された説明は、本発明を開示するために、また、当業者が、任意のデバイスまたはシステムを製造および使用することならびに任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、本発明を実施することができるように、最良の形態を含む例を使用している。本発明の特許の範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が考え付く他の例を含むことが可能である。そのような他の例が、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を含んでいる場合には、または、特許請求の範囲の文言とわずかに異なる、均等な構造的要素を含んでいる場合には、そのような他の例は、特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ガスタービンシステム
１２  燃料噴射器
１４  燃料供給
１６  燃焼器
１８  タービン
１９  シャフト
２０  排気出口部
２２  圧縮機
２４  空気取り入れ口
２６  負荷
３０  空気
３２  圧縮空気
３４  燃料と空気の混合物
３６  エンジン制御システム
３８  エンジン制御装置
４０  遠隔インターフェースユニット
４２  ローカルループクロージャーモジュール
４４  多重ローカルループクロージャーモジュール
４６  スマートアクチュエーターアッセンブリ
５０  エンジン制御モジュール
５２  電力調整モジュール
５４  第１の電気バス
５６  第２の電気バス
５８  点火用エキサイター
６０  第１の点火装置
６２  第２の点火装置
６４  第１の通信バス
６６  第２の通信バス
６８  通信モジュール
７０  インターフェース制御装置
７２  センサー
７４  アクチュエーター
７６  通信リンク
７８  通信モジュール
【図１】
2013213497.tif 000003
【図２】
2013213497.tif 000004
【図３】
2013213497.tif 000005
【図４】
2013213497.tif 000006
【外国語明細書】
2013213497000001.pdf