FR2972485A1

FR2972485A1 - Procede de surveillance du changement d'etat d'une vanne par mesure de pression.

Info

Publication number: FR2972485A1
Application number: FR1151879A
Authority: FR
Inventors: Karim Djebali
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2012-09-14
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: WO2012120229A1; US10082445B2; FR2972485B1; US20130340442A1

Abstract

L'invention propose un procédé de surveillance du changement d'état d'une vanne (18) de circuit de démarrage (12) d'une turbomachine (10) suite à une commande de changement d'état de ladite vanne (18), caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mesure de la pression de l'air sous un capot de soufflante de la turbomachine (10) avant ladite commande de changement d'état, une étape de mesure de la pression de l'air sous le capot de soufflante après ladite commande de changement d'état, une étape de comparaison des valeurs de la pression de l'air mesurées et une étape de détermination si la vanne (18) a changé d'état ou non. L'invention propose aussi une turbomachine (10) d'aéronef comportant des moyens de surveillance du changement de la vanne (18) mettant en œuvre un tel procédé.

Description

PROCEDE DE SURVEILLANCE DU CHANGEMENT D'ETAT D'UNE VANNE PAR MESURE DE PRESSION.

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention propose un procédé pour la surveillance du changement d'état d'une vanne du circuit de démarrage d'une turbomachine d'aéronef. Le procédé selon l'invention permet de compléter la surveillance de l'état de la vanne qui est déjà réalisé par deux capteurs distincts. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le circuit de démarrage d'une turbomachine d'aéronef est raccordé à un circuit d'air sous pression de l'aéronef, il comporte principalement un démarreur pneumatique qui est alimenté en air sous pression par l'intermédiaire d'une vanne. Lorsqu'il est alimenté en air sous pression, le démarreur entraîne la turbine de l'aéronef par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses, permettant alors le démarrage de l'aéronef. La position ouverte ou fermée de la vanne est surveillée par l'intermédiaire de deux capteurs de position distincts. Lorsque, après une commande de changement d'état de la vanne, les deux capteurs de position indiquent des informations contradictoires, c'est-à-dire qu'un capteur indique que la vanne est en position ouverte et l'autre capteur indique que la vanne est en 2 position fermée, il n'est pas possible de savoir si la vanne a effectivement changé d'état. Cette différence d'informations affichées par les capteurs de position est communément appelée "panne d'écart". Lorsque la panne d'écart a lieu alors que l'aéronef est encore au sol, une alerte est signifiée au pilote pour éviter le décollage. Ensuite, l'aéronef est inspecté pour vérifier si un capteur ou la vanne est défectueux. Une telle procédure est satisfaisante du point de vue de la sécurité des vols, mais elle est relativement coûteuse et contraignante pour l'exploitation de l'aéronef.

L'invention a pour but de proposer un procédé de surveillance du changement d'état de la vanne de démarrage de la turbomachine, permettant de déterminer si la vanne a effectivement changé d'état à la suite de la commande de changement d'état de la vanne, indépendamment des informations indiquées par les deux capteurs associés à la vanne. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention propose un procédé de surveillance du changement d'état d'une vanne de circuit de démarrage d'une turbomachine suite à une commande de changement d'état de ladite vanne, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mesure de la pression de l'air sous un capot de soufflante de la turbomachine avant ladite commande de changement d'état, une étape de mesure de la pression de l'air sous le capot de soufflante après ladite commande de 3 changement d'état, une étape de comparaison des valeurs de la pression de l'air mesurées et une étape de détermination si la vanne a changé d'état ou non. Un changement d'état de la vanne produit une modification de la pression sous le capot de soufflante de la turbomachine. Ainsi, une vérification si cette pression a changé ou non permet de déterminer que la vanne a changé d'état, ou non. De préférence, ladite étape de détermination consiste à déterminer que la vanne a changé d'état lorsque la différence entre la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante avant la commande de changement d'état de la vanne et la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante après la commande de changement d'état de la vanne est supérieure ou égale à une valeur de seuil prédéterminée. De préférence, ladite étape de détermination consiste à déterminer que la vanne est ouverte à l'issue de ladite commande de changement d'état lorsque la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante après la commande de changement d'état de la vanne est supérieure à la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante avant la commande de changement d'état de la vanne. De préférence, ladite étape de détermination consiste à déterminer que la vanne est fermée à l'issue de ladite commande de changement d'état lorsque la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante après la commande de

changement d'état de la vanne est inférieure à la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante avant la commande de changement d'état de la vanne.

De préférence, ladite étape de détermination comporte une étape de calcul du gradient de la pression de l'air sous le capot de la soufflante lors de la commande de changement d'état de la vanne. De préférence, ladite étape de détermination consiste à déterminer que la vanne a changé d'état lorsque la valeur absolue dudit gradient est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée. De préférence, le circuit de démarrage comporte deux capteurs de la position ouverte ou fermée de la vanne, et le procédé est mis en oeuvre lorsqu'un capteur délivre une information sur l'état de la vanne qui est différente de l'information délivrée par l'autre capteur. De préférence, le procédé comporte une 20 étape consistant à déterminer lequel des capteurs est défaillant. L'invention propose aussi une turbomachine d'aéronef comportant un circuit de démarrage, ledit circuit de démarrage comportant un démarreur 25 pneumatique et une vanne d'alimentation du démarreur en air sous pression, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de surveillance du changement de la vanne selon un procédé tel que défini précédemment.

De préférence, la turbomachine comporte des moyens de mesure de la pression d'air sous un capot de soufflante de la turbomachine. 5 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'une turbomachine d'aéronef, montrant le circuit pneumatique de démarrage de la turbomachine ; - la figure 2 est une représentation 15 schématique du calculateur électronique de la turbomachine ; - la figure 3 est un ensemble de courbes montrant les variations du régime de la turbomachine, de la position de la vanne du circuit de démarrage, de 20 la pression au niveau du capot de soufflante et du gradient de pression au niveau du capot de soufflante lorsque l'aéronef est au sol ; - la figure 4 est un ensemble de courbes similaires à celles de la figure 3, lorsque l'aéronef 25 est en vol. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On a représenté à la figure 1 un circuit de 30 démarrage 12 d'une turbomachine 10 d'aéronef. 6 Le circuit de démarrage 12 comporte notamment un démarreur 14 du type pneumatique qui est alimenté en air sous pression par un conduit 16 raccordé à un dispositif d'alimentation (non représenté). Le conduit 16 comporte une vanne 18 dite de démarrage qui obture ou non le conduit 16, permettant alors à l'air sous pression d'entraîner le démarreur 14.

Lors d'une phase de démarrage de la turbomachine 10, un dispositif électronique de commande (non représenté) envoie à la vanne 18 une commande de changement d'état, ou de position, de la vanne 18 pour que celle-ci s'ouvre.

L'ouverture de la vanne 18 permet à l'air sous pression de circuler dans le conduit 16 pour entraîner le démarreur 14. Le démarreur 14 entraîne alors en rotation les parties mobiles 20 de la turbomachine 10 jusqu'à ce que le régime de la turbomachine 10 soit suffisant pour que le démarrage ait lieu. Lorsque la turbomachine 10 est démarrée, le dispositif électronique de commande envoie à la vanne 18 une commande de changement d'état pour que la vanne 18 se ferme. La vanne 18 obture alors le conduit 16, de sorte que le démarreur 14 n'est plus entraîné par l'air sous pression. L'état de la vanne 18, c'est-à-dire si elle est en position ouverte ou en position fermée, est 7 surveillé par l'intermédiaire de deux capteurs (non représentés) de la position de la vanne 18. Ces deux capteurs sont raccordés à un calculateur 22 représenté à la figure 2.

Le calculateur 22 est monté sur la turbomachine 10 et est situé dessous un capot de soufflante (non représenté) de la turbomachine 10. Le calculateur 22 comporte des prises 24 de raccordement des capteurs, ainsi que des capteurs 26 pour mesurer les conditions ambiantes sous le capot de soufflante, notamment la pression de l'air. On a représenté à la figure 3 plusieurs courbes représentant des conditions de fonctionnement de la turbomachine 10 lors d'un démarrage au sol.

La première courbe 28 correspond à la vitesse de rotation, ou régime, de la turbomachine 10. La deuxième courbe 30 correspond à l'état de la vanne 18, la valeur 0 (zéro) correspond à la position fermée de la vanne 18, la valeur 1 (un) correspond à la position ouverte de la vanne 18. La troisième courbe 32 correspond à la pression d'air ambiant sous le capot de soufflante mesurée par les capteurs 26 du calculateur 22. La quatrième courbe 34 correspond au gradient de la pression d'air mesurée par les capteurs 26 du calculateur 22, c'est-à-dire le taux de variation de la pression d'air sous le capot de soufflante. A un instant T1, correspondant au début d'une phase de démarrage de la turbomachine 10, une commande d'ouverture de la vanne 18 est envoyée, c'est- à-dire une commande de changement d'état de la vanne 18 8 depuis la position fermée (valeur 0 à la deuxième courbe 30) à la position ouverte (valeur 1). Les parties mobiles 20 de la turbomachine 10 sont alors entrainées en rotation par le démarreur 14, de sorte que le régime de la turbomachine 10 augmente progressivement, comme on peut le voir par la courbe 28. Lorsque la vanne 18 est ouverte, des débits de fuite, notamment dans le démarreur 14, provoquent une augmentation de la pression de l'air ambiant sous le capot de soufflante. Les capteurs 26 du calculateur 22 sont aptes à mesurer la pression sous le capot de soufflante, ils sont donc aptes à mesurer la variation de pression sous le capot de soufflante. Ainsi, comme on peut le voir sur les troisième et quatrième courbes, 32, 34, la pression sous le capot de soufflante augmente significativement à l'instant T1, le gradient de pression est positif et sa valeur absolue est relativement élevée. Lorsque la turbomachine 10 est démarrée, une commande de fermeture de la vanne 18 est envoyée à un instant T2 de manière que la vanne change d'état depuis la position ouverte (valeur 1) à la position fermée (valeur 0). La vitesse de rotation de la turbomachine, représentée par la première courbe 28, continue d'augmenter indépendamment du circuit de démarrage 12 par l'énergie produite dans la chambre de combustion. 9 La vanne 18 étant fermée, les débits de fuite cessent, de sorte qu'il n'y a plus l'augmentation de la pression d'air sous le capot de soufflante. La pression d'air sous le capot de soufflante diminue significativement, comme on peut le voir par les courbes 32 et 34, le gradient de pression est alors négatif et sa valeur absolue est relativement élevée. On a représenté à la figure 4 des courbes 36, 38, 40, 42 représentant respectivement la vitesse de rotation de la turbomachine, la position fermée ou la position ouverte de la vanne 18, la pression d'air sous le capot de soufflante et le gradient de la pression d'air sous le capot de soufflante, lors d'une phase de redémarrage en vol de la turbomachine 10. Cette phase de redémarrage en vol a lieu après que la turbomachine 10 se soit arrêtée lorsque l'aéronef est en vol. La turbomachine 10 est entraînée uniquement par le flux d'air relatif produit par le déplacement de l'aéronef, la vitesse de rotation de la turbomachine 10 est alors réduite. On dit que la turbomachine 10 est en autorotation. De manière similaire au démarrage au sol représenté à la figure 3, à un instant T3, correspondant au début d'une phase de démarrage de la turbomachine 10, une commande d'ouverture de la vanne 18 est envoyée, c'est-à-dire une commande de changement d'état de la vanne 18 depuis la position fermée (valeur 0 à la deuxième courbe 30) à la position ouverte (valeur 1). 10 Les parties mobiles 20 de la turbomachine 10 sont alors entrainées en rotation par le démarreur 14, de sorte que le régime de la turbomachine augmente progressivement, comme on peut le voir par la courbe 36. Lorsque la vanne 18 est ouverte, des débits de fuite, notamment dans le démarreur 14 provoquent une augmentation de la pression de l'air ambiant sous le capot de soufflante.

Comme on peut le voir sur les troisième et quatrième courbes, 40, 42, la pression sous le capot de soufflante augmente significativement à l'instant T3, le gradient de pression est positif et sa valeur est relativement élevée.

Lorsque la turbomachine 10 est démarrée, une commande de fermeture de la vanne 18 est envoyée à un instant T4 de manière que la vanne change d'état depuis la position ouverte (valeur 1) à la position fermée (valeur 0). L'air sous pression n'entraîne alors pas la turbomachine 10. La vitesse de rotation de la turbomachine, représentée par la première courbe 36, continue d'augmenter indépendamment du circuit de démarrage 12 par l'énergie produite dans la chambre de combustion.

La vanne 18 étant fermée, les débits de fuite cessent, de sorte qu'il n'y a plus l'augmentation de la pression d'air sous le capot de soufflante. La pression d'air sous le capot de soufflante diminue significativement, comme on peut le voir par les courbes 40 et 42, le gradient de pression 11 est alors négatif et sa valeur absolue est relativement élevée. Pour déterminer si la vanne 18 a changé d'état aux instants T1, T2, T3, T4, un procédé de surveillance de la position de la vanne 18 comporte une étape de mesure de la pression de l'air sous le capot de soufflante avant la commande de changement d'état de la vanne 18, c'est-à-dire avant la commande d'ouverture de la vanne 18 aux instants T1 et T3, ou avant la commande de fermeture de la vanne 18 aux instants T2 et T4. Le procédé de surveillance comporte aussi une étape de mesure de la pression de l'air sous le capot de soufflante après la commande de changement d'état de la vanne 18, c'est-à-dire après la commande d'ouverture de la vanne 18 aux instants T1 et T3, ou après la commande de fermeture de la vanne 18 aux instants T2 et T4. Le procédé comporte aussi une étape qui consiste à comparer les valeurs de la pression de l'air sous le capot de soufflante avant et après la commande de changement d'état de la vanne, pour déterminer si la vanne a effectivement changé d'état. Selon un premier aspect de cette étape, la comparaison des valeurs de la pression de l'air sous le capot de soufflante consiste à calculer la différence des valeurs de pression de l'air sous le capot de soufflante mesurées. Le procédé comporte aussi une étape de détermination du changement d'état ou non de la vanne 12 18, en fonction de la comparaison des valeurs de pression de l'air sous le capot de soufflante. En effet, si la valeur de cette différence est supérieure ou égale à une valeur de seuil prédéterminée, cela signifie que la variation de pression correspond au débit de fuite d'air provenant du circuit de démarrage 12, et donc que la vanne 18 a changé d'état. Si la valeur de cette différence est inférieure à la valeur de seuil prédéterminée, cela signifie que la vanne 18 n'a pas changé d'état. Ainsi, l'étape de détermination consiste à déterminer que la vanne 18 a changé d'état si la valeur de la différence est supérieure ou égale à la valeur de seuil prédéfinie et à déterminer que la vanne n'a pas changé d'état si la valeur de la différence est inférieure à la valeur de seuil prédéfinie. Selon une variante de réalisation du procédé, l'étape de comparaison consiste à calculer le gradient de pression représenté par la quatrième courbe 34, 42. Comme on peut le voir par la quatrième courbe 34, 42, un pic du gradient de pression correspond à une variation importante de la pression de l'air sous le capot de soufflante. Ainsi, si la valeur absolue du gradient de pression est supérieure à une valeur de seuil, cela signifie que la vanne 18 a changé d'état. Le signe positif ou négatif du gradient 30 permet de définir que la vanne 18 s'est ouverte ou s'est fermée, respectivement. 13 L'étape de détermination consiste alors à déterminer que la vanne 18 a changé d'état lorsque la valeur absolue du gradient est supérieure ou égale à une valeur de seuil prédéfinie.

Comme on l'a dit précédemment, deux capteurs sont associés à la vanne 18 pour surveiller si la vanne 18 a effectivement changé d'état. En cas de défaillance de l'un des deux capteurs, le capteur défaillant délivre une information sur la position de la vanne 18 qui est différente de l'information délivrée par l'autre capteur. Dans un tel cas, il n'est pas possible de définir avec certitude si la vanne 18 a effectivement changé d'état.

Selon un autre aspect de l'invention, le procédé de surveillance est mis en oeuvre lorsque les deux capteurs délivrent des informations différentes, comme on l'a dit précédemment. Ainsi, cela permet d'avoir une confirmation du changement d'état de la vanne 18 après la commande, malgré le mauvais fonctionnement de l'un des deux capteurs. Le procédé de surveillance comporte en outre une étape consistant à déterminer lequel des deux capteurs est défaillant, de sorte que l'information qu'il délivre n'est plus prise en compte, la position de la vanne 18 peut ainsi être définie avec certitude. Selon une variante de réalisation de l'invention, le procédé de surveillance est mis en oeuvre à chaque commande de changement d'état de la vanne 18, et cela indépendamment des informations 14 délivrées par les capteurs, ce qui permet d'avoir une information supplémentaire de confirmation ou non du changement d'état de la vanne 18. Selon une autre variante de réalisation, la surveillance du changement d'état de la vanne 18 est réalisée uniquement par le procédé de surveillance selon l'invention, par la mesure de la pression de l'air sous le capot de soufflante avant et après la commande de changement d'état de la vanne 18.

Cela permet de ne pas utiliser les deux capteurs et par conséquent de limiter les coûts de production de la turbomachine. La position de la vanne 18 est alors déterminée en fonction de la position de la vanne 18 avant la commande de changement d'état et selon que le changement d'état de la vanne a effectivement eu lieu, ou non, comme déterminé selon le procédé tel que défini précédemment.20

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance du changement d'état d'une vanne (18) de circuit de démarrage (12) d'une turbomachine (10) suite à une commande de changement d'état de ladite vanne (18), caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mesure de la pression de l'air sous un capot de soufflante de la turbomachine (10) avant ladite commande de changement d'état, une étape de mesure de la pression de l'air sous le capot de soufflante après ladite commande de changement d'état, une étape de comparaison des valeurs de la pression de l'air mesurées et une étape de détermination si la vanne (18) a changé d'état ou non.
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite étape de détermination consiste à déterminer que la vanne (18) a changé d'état lorsque la différence entre la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante avant la commande de changement d'état de la vanne (18) et la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante après la commande de changement d'état de la vanne (18) est supérieure ou égale à une valeur de seuil prédéterminée.
3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite étape de 16 détermination consiste à déterminer que la vanne (18) est ouverte à l'issue de ladite commande de changement d'état lorsque la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante après la commande de changement d'état de la vanne (18) est supérieure à la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante avant la commande de changement d'état de la vanne (18).
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite étape de détermination consiste à déterminer que la vanne (18) est fermée à l'issue de ladite commande de changement d'état lorsque la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante après la commande de changement d'état de la vanne (18) est inférieure à la valeur de la pression de l'air sous le capot de la soufflante avant la commande de changement d'état de la vanne (18).
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de détermination comporte une étape de calcul du gradient de la pression de l'air sous le capot de la soufflante lors de la commande de changement d'état de la vanne (18).
6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite étape de détermination consiste à déterminer que la vanne (18) a changé d'état lorsque la valeur absolue dudit gradient est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée. 17
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de démarrage (12) comporte deux capteurs de l'état ouvert ou fermé de la vanne (18), caractérisé en ce que ledit procédé est mis en oeuvre lorsqu'un capteur délivre une information sur l'état de la vanne (18) qui est différente de l'information délivrée par l'autre capteur.
8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à déterminer lequel des capteurs est défaillant.
9. Turbomachine (10) d'aéronef comportant un circuit de démarrage (12), ledit circuit de démarrage (12) comportant un démarreur pneumatique (14) et une vanne (18) d'alimentation du démarreur (14) en air sous pression, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens de surveillance du changement d'état de la vanne (18) selon un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Turbomachine (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens (26) de mesure de la pression d'air sous un capot de soufflante de la turbomachine (10). 25