(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームアウト検出装置（５０）を用いて、エンジン性能を監視するためにガスジェネレータ速度の変化率（５６）が検出されるガスタービンエンジンのフレームアウト（５８）を、フレームアウト検出のために追加のセンサを設けることなく検出するための方法であって、
ガスジェネレータ速度（５２）とエンジン入口温度（５４）との関数として、エンジンの減速度の閾値を予め定める段階と、
検出されたガスジェネレータ速度の変化率（５６）から、エンジンの減速度が前記閾値を超えたときにフレームアウトであると判定する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
爆発的な再点火を防ぐために燃料遮断弁を閉じる段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
エンジンの減速度の閾値を予め定める前記段階は、エンジンのテストデータに基づいていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記テストデータは、急減速とそれに伴うフレームアウト（５８）のうちの少なくとも１つを観測して得られることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
エンジン性能を監視するためにガスジェネレータ速度の変化率（５６）が検出されるよう構成され且つフレームアウト検出のための追加のセンサを備えていないガスタービンエンジン（１０）のためのフレームアウト検出装置（５０）であって、
ガスジェネレータ速度の変化信号で得られた比率（５６）と、ガスジェネレータ速度（５２）とエンジン入口温度（５４）との関数として予め定められたエンジンの減速度の閾値とを比較するように構成され、ガスジェネレータ速度の変化率がエンジンの減速度を示す論理デバイス（６２）と、
前記エンジンの減速度が前記予め定められた閾値を越えたときにエンジンフレームアウト（５８）を表す信号を与えるように構成されている回路と、
を含むことを特徴とする装置（５０）。
【請求項６】
燃料遮断弁を閉じて爆発的な再点火を防ぐために信号（６４、６６）を与えるように構成された論理回路（６８）をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の装置（５０）。
【請求項７】
前記予め定められたエンジンの減速度の閾値は、エンジン（１０）のテストデータに基づいている、請求項５又は６に記載の装置（５０）。
【請求項８】
前記テストデータは、急減速とそれに伴うフレームアウト（５８）のうちの少なくとも１つを観測して得られることを特徴とする、請求項７に記載の装置（５０）。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか一項のフレームアウト検出装置（５０）を備えるガスタービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願は、一般的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンのフレームアウト検出装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ターボジェット、ターボファン及びガスタービンエンジンベースの発電装置において、ガスジェネレータにおけるフレームアウト（エンジンが運転中に突然燃焼焔が消えて運転停止状態になる現象）の信頼できる検出は、フレームアウトに続く適切な処置を触媒に行うために重要である。エンジンの形式及びエンジンの用途にもよるが、適切な応答処置はエンジンの再点火プロセスを開始する場合がある。或いは、再点火が危険であると判断された場合には、適切な応答処置はエンジンへの燃料供給を遮断する場合がある。
【０００３】
少なくとも幾つかの公知のフレームアウト検出装置では、エンジンに特にフレームアウト検出のためのセンサを備えている。そのようなセンサは種々のフレームアウト検出装置に使用されており、紫外線フレーム検出器、燃焼器圧力変換器、燃料マニホルド圧力変換器を含む。エンジンのフレームアウト検出のために、複数のフレームアウト検出用センサが、エンジンに組み合わされる。この追加されたエンジンのフレームアウト検出用センサは、エンジン全体の費用と重量の増加をもたらす。更に、エンジンの複雑さ故に、追加のセンサを取り付けることは、エンジンの信頼性に悪影響を及ぼす。さらに、追加のセンサを使用することは、フレームアウト検出におけるエンジンごとのばらつきを生じさせ、このばらつきが少なくとも幾つかの公知の装置におけるフレームアウトの誤表示の原因となる可能性がある。
【０００４】
【発明の概要】
例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン燃焼器のためのフレームアウト検出装置は、費用効果が良くかつ信頼性のある態様でのエンジンのフレームアウト検出を可能にする。より具体的には、フレームアウト検出装置は、エンジンのフレームアウト検出に特有の追加のエンジンセンサを取り付けることなく、エンジンのフレームアウトを検出する。むしろ、フレームアウト検出装置は、エンジンのフレームアウト状態を監視するために、ガスジェネレータ速度の変化率のような既存のセンサのデータを使用する。
【０００５】
本装置を用いたガスタービンエンジンのフレームアウトを検出する方法は、ガスジェネレータ速度の変化率を検出する段階と、エンジンの減速度が所定の閾値を超えたときにフレームアウトであると判定する段階とを含む。その結果、このフレームアウト検出装置を使用した上記フレームアウト検出の方法は、他の公知のフレームアウト検出装置よりも費用効果が良くかつより信頼性がある。
【特許文献１】
米国特許５，５５１，２２７号公報
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、ガスタービンエンジン１０の概略図であり、該ガスタービンエンジンは、直列に連結された、少なくとも１つの圧縮機１２、燃焼器１６、高圧タービン１８、低圧タービン２０、入口２２、及び排気ノズル２４を含む。１つの実施形態において、エンジン１０は、オハイオ州シンシナチ所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能なＬＭ２５００＋型エンジンである。圧縮機１２とタービン１８とは第１のシャフト２６によって連結され、タービン２０と駆動負荷２８とは第２のシャフト３０によって連結されている。
【０００７】
運転中、空気はエンジン入口２２の中へ流れ、圧縮機１２を通り、加圧される。次に、この加圧された空気は、燃焼器１６に送り込まれ、そこで燃料と混合されて点火される。燃焼器１６からの空気流は、回転タービン１８及び２０を駆動し、排気ノズル２４を通ってガスタービンエンジン１０から出ていく。
【０００８】
図２は、エンジン１０(図１に示す)に用いることができるフレームアウト検出装置５０の概略図である。或いは、フレームアウト検出装置５０は他の形式の発電装置に使用することもできる。フレームアウト検出装置５０には、ガスジェネレータ速度５２と、エンジン入口温度５４と、ガスジェネレータ速度の変化率５６とが入力される。図に示す通り、装置５０は、ガスジェネレータ速度の変化率５６（エンジンの減速度）に基づいて、また閾値予測６０に基づいて、エンジンフレームアウト５８が発生したと判定する。より具体的には、閾値予測６０は、ガスジェネレータ速度５２とエンジン入口温度５４との関数として組み立てられている。ガスジェネレータ速度５２と、エンジン入口温度５４と、ガスジェネレータ速度の変化率５６とは、本明細書では説明しない他の装置においてエンジン性能を監視する技術で使用される信号である。さらに、装置５０は、これらの信号５２、５４、５６をフレームアウト検出のために使用するので、エンジン１０に追加のセンサを取り付ける必要はない。追加のセンサが不要であることは、センサを取り付けるためにエンジン構成部品を分解する必要がないので、エンジンの信頼性の維持及び向上を促進する。更に、装置５０は追加のセンサが不要であるため、追加のセンサをガスタービンエンジン内に取り付けた時に発生しがちな、フレームアウト検出におけるエンジンごとのばらつきの低減が助長され、従って、誤ったフレームアウト表示を減少させ、又は排除することが容易になる。１つの実施形態において、時間遅延論理デバイス６２が装置５０に導入され、所定の閾値を満たしたと言ういかなる誤表示も低減することを可能にする。
【０００９】
装置５０における論理は、エンジンのテストデータに基づいた閾値予測スケジュールで実行される。この予測スケジュールは、急減速とそれに伴うフレームアウトの間に観測されるエンジン１０の減速度テストデータに基づいている。他の実施形態においては、装置５０は、エンジンの正常な減速時には機能しないように構成されている。
【００１０】
フレームアウト検出に対する是正処置は、１つの実施形態では、エンジンに燃料を供給する燃料弁を閉じるようエンジン制御装置に信号を送ることを含む。別の実施形態においては、ガスタービンエンジン１０は、オハイオ州シンシナチ所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能なＧＥ９０型航空機エンジンであり、フレームアウト検出に対する是正処置は、エンジンを再点火する目的で、燃焼器の点火装置を作動させることを含む。エンジンのフレームアウトが表示されている時、エンジン１０への燃料供給を遮断することにより、エンジン１０の爆発的な再点火の可能性や、他の予期しない即ち不適切な事象が取り除かれる。１つの実施形態において、エンジンのフレームアウトが発生したかどうかを判断するために、閾値予測６０に加えて減速度の閾値を利用する論理回路６８に、燃料供給信号６４と燃料レギュレータ信号６６が入力される。
【００１１】
上述のエンジンのフレームアウト検出装置は、費用効果が良くかつ信頼性がある。この装置は、エンジンの減速度を予め定められた閾値と比較し、その比較に基づいてフレームアウト状態を判断するための論理回路６８を含む。予め定められた閾値は、１つの実施形態では、エンジン入口温度及びガスジェネレータ速度のうちの少なくとも１つに基づいている。別の実施形態では、フレームアウト検出は、燃料遮断弁に送られる信号を発生させ、燃料がエンジンに供給されるのを阻止し、その結果エンジンの爆発的な再点火を防ぐ。更に、上述の装置は、エンジン内に追加のセンサを使用したり、取り付けたりすることなく、エンジンのフレームアウトを検出する。その結果、追加のセンサによるエンジンの重量増加の恐れを減少、又は取り除くことが可能となる。更に、検出装置は既存のセンサを使用するので、この装置を完全なフレームアウト検出状態に維持するために何ら特別な較正やメンテナンスを必要とせず、又、他のエンジンのフレームアウト検出装置において存在が知られているエンジンごとのばらつきも減少、又は取り除くことが可能となる。結果として、フレームアウト検出装置は費用効果が良くかつ信頼性のある態様で、エンジンのフレームアウトの検出を助ける。
【００１２】
本発明を、様々な特定の実施形態について説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施可能であることは当業者には明らかであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ガスタービンエンジンの概略図。
【図２】  フレームアウト検出装置の概略図。
【符号の説明】
５０  フレームアウト検出装置
５２  エンジンコア速度
５４  エンジン入口温度
５６  ガスジェネレータ速度の変化率
５８  フレームアウト検出
６０  閾値予測
６２  時間遅延論理デバイス
６４  燃料オン
６６  レギュレータ
６８  論理回路
【図１】
0004113728.tif 000002
【図２】
0004113728.tif 000003