FR3007459A1 - Systeme et procede de mise en rotation d'un element rotatif d'un dispositif mecanique, en particulier d'une turbomachine. - Google Patents

Systeme et procede de mise en rotation d'un element rotatif d'un dispositif mecanique, en particulier d'une turbomachine. Download PDF

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Abstract

- Système et procédé de mise en rotation d'un élément rotatif d'un dispositif mécanique, en particulier d'une turbomachine. - Le système (1) comprend une vanne de décharge (10) permettant d'évacuer une partie du fluide généré par une source (4) de génération de fluide et destiné à un organe (5) générateur d'un couple d'entraînement pour un élément rotatif (2) d'un dispositif mécanique (3) de manière à limiter le régime de rotation correspondant, et ceci pendant une durée permettant d'obtenir une diminution d'un gradient thermique suffisante pour empêcher un phénomène de déformation dudit élément rotatif (2).

Description

La présente invention concerne un système et un procédé de mise en rotation d'un élément rotatif d'un dispositif mécanique. Bien que la présente invention s'applique, plus particulièrement, au démarrage d'une turbomachine, en particulier d'un moteur d'aéronef, elle peut s'appliquer à tout dispositif mécanique dont un élément mécanique rotatif (arbre, rotor,...) doit être mis en rotation dans un environnement soumis à de fortes contraintes thermomécaniques, aptes à créer des déformations au niveau dudit élément rotatif. On sait que, lors d'un cycle d'exploitation d'un avion, notamment d'un avion de transport court-courrier ou moyen-courrier, l'avion se pose sur un aéroport généralement pour faire débarquer les passagers et faire embarquer d'autres passagers avant de partir vers une autre destination. Ce changement de passagers dure généralement entre trente minutes et une heure et trente minutes.
Durant ce temps, les moteurs de l'avion, qui sont arrêtés (pour des raisons de sécurité), restent chauds et n'ont pas le temps de refroidir complètement. On estime que, généralement, un moteur est froid après environ une heure et trente minutes d'arrêt. Ainsi, durant le temps d'attente, un gradient thermique au niveau du rotor ou des rotors du moteur provoque la dilatation de certaines aubes et/ou du ou des rotors, qui se déforment (provoquant une réduction du jeu axial ou diamétral par rapport à l'axe de rotation normal de l'aubage, une dilatation des aubes,...). Lors du redémarrage, si le moteur n'a pas eu le temps de refroidir suffisamment, les extrémités de certaines aubes du rotor risquent de frotter sur le carter ou un aubage va être un peu dévié de son axe de rotation. Ce phénomène appelé rotor arqué (pour « bowed rotor » en anglais) dure jusqu'à ce que la température entre les aubages devienne uniforme du fait du fonctionnement (rotation et réduction des gradients thermiques internes) du moteur.
Ce phénomène de déformation du rotor provoque une augmentation sensible de la consommation de carburant en raison d'une perte d'efficacité aérodynamique notamment de différents éléments du moteur, et ceci de manière irréversible (usure des extrémités des aubes). Il est donc avantageux de pouvoir empêcher ou limiter ce phénomène de déformation du rotor, ce que cherche notamment à faire la présente invention. La présente invention a pour objet, plus généralement, au moins de limiter un phénomène de déformation d'un élément rotatif (arbre, rotor, ... ) d'un dispositif mécanique, dû à des contraintes thermomécaniques, lors de la mise en rotation (ou démarrage) dudit élément rotatif. Elle concerne un système de mise en rotation d'un élément rotatif d'un dispositif mécanique, ledit système comprenant : - une source de génération de fluide apte à générer un débit de fluide ; - un organe générateur d'un couple d'entraînement relié à la source de génération de fluide par l'intermédiaire d'un tuyau dit tuyau principal susceptible de transmettre le fluide généré par la source de génération de fluide, ledit organe générateur d'un couple d'entraînement étant apte à produire, lorsqu'il est soumis à un débit de fluide, un effort mécanique permettant de mettre en rotation ledit élément rotatif dudit dispositif mécanique ; et - une vanne de démarrage apte à être commandée de façon à pouvoir être amenée dans l'une ou l'autre des positions suivantes : une position ouverte et une position fermée, ladite vanne de démarrage étant agencée sur le tuyau principal entre la source de génération de fluide et l'organe générateur d'un couple d'entraînement, de manière à former un premier tronçon de tuyau entre ladite source de génération de fluide et ladite vanne de démarrage et un second tronçon de tuyau entre ladite vanne de démarrage et ledit organe générateur d'un couple d'entraînement. Selon l'invention, ledit système comprend, de plus, une vanne de décharge apte à être commandée de façon à pouvoir être amenée dans l'une ou l'autre des positions suivantes : une position ouverte et au moins une position fermée, ladite vanne de décharge étant agencée sur un tuyau auxiliaire relié audit second tronçon du tuyau principal de manière à créer une bifurcation pour la transmission de fluide. Ainsi, grâce à l'invention, ledit système de mise en rotation comprend une vanne de décharge qui permet, grâce à son agencement au niveau d'une bifurcation de tuyau, d'évacuer (lorsqu'elle est ouverte) une partie du fluide généré par la source de génération de fluide et ainsi ne pas transmettre la totalité de ce fluide à l'organe générateur d'un couple d'entraînement de manière à limiter le régime de rotation correspondant.
Cette limitation du régime de rotation, au moins au début de la mise en rotation (ou démarrage) tant que subsiste un gradient de température important au niveau de l'élément rotatif comme précisé ci-dessous, permet d'empêcher (ou tout au moins de limiter) un phénomène de déformation de l'élément rotatif du dispositif mécanique. Bien entendu, en amenant la vanne de décharge dans sa position fermée, le système peut fonctionner de façon usuelle en transmettant la totalité du fluide audit organe générateur d'un couple d'entraînement. Appliquée à un système de démarrage d'une turbomachine d'aéronef, la présente invention permet d'empêcher un phénomène de déformation du rotor, tel que précité de type « rotor arqué ». Dans un mode de réalisation préféré, la section dudit premier tronçon de tuyau est supérieure à la section dudit second tronçon de tuyau. Avantageusement, la section dudit premier tronçon présente un diamètre situé dans un domaine de valeurs défini entre 101% et 115% du diamètre de la section dudit second tronçon. Ledit système peut comporter au moins certains des éléments suivants, pris individuellement ou en combinaison : - une unité de commande qui commande simultanément ladite source de génération de fluide, ladite vanne de démarrage et ladite vanne de décharge ; - une première unité de surveillance configurée pour surveiller au moins un premier paramètre permettant de fournir une information relative à une déformation d'origine thermomécanique dudit élément rotatif du dispositif mécanique (par exemple un rotor de turbomachine) au cours de sa mise en rotation. De préférence, ladite première unité de surveillance comprend au moins un capteur de vibrations mécaniques représentatives d'une déformation ; et - une seconde unité de surveillance configurée pour surveiller un second paramètre permettant de fournir une information relative à une déformation d'origine thermomécanique dudit élément rotatif du dispositif mécanique avant sa mise en rotation.
La présente invention concerne également un dispositif mécanique pourvu d'un élément rotatif, en particulier une turbomachine pourvue d'un rotor, qui est remarquable en ce qu'il comporte un système de mise en rotation tel que celui décrit ci-dessus. Dans un mode de réalisation préféré, ladite source de génération de fluide est une source de génération d'air et ledit organe générateur d'un couple d'entraînement est une turbine. La présente invention concerne également un procédé de mise en rotation d'un élément rotatif (arbre, rotor,...) d'un dispositif mécanique, à l'aide d'un système de mise en rotation tel que précité.
Selon l'invention, ce procédé comprend les étapes successives suivantes : - une première étape, à laquelle la vanne de démarrage et la vanne de décharge du système de mise en rotation sont toutes deux ouvertes de sorte que uniquement une partie du fluide généré par la source de génération de fluide est transmise audit organe générateur d'un couple d'entraînement, le reste du fluide étant évacué via ladite vanne de décharge ; et - une seconde étape succédant à ladite première étape, à laquelle ladite vanne de décharge est fermée et ladite vanne de démarrage reste ouverte de sorte que la totalité du fluide généré par la source de génération de fluide est transmise audit organe générateur d'un couple d'entraînement via ladite vanne de démarrage.
Dans un premier mode de réalisation, ladite première étape est mise en oeuvre pendant une durée prédéterminée (permettant d'obtenir une diminution suffisante du gradient thermique interne), au terme de laquelle ladite seconde étape est mise en oeuvre.
En outre, dans un second mode de réalisation, une surveillance est réalisée pour vérifier si au moins une première condition particulière représentative de l'absence d'une déformation est remplie, et ladite seconde étape est mise en oeuvre dès que ladite première condition particulière est remplie. Dans ce second mode de réalisation, de préférence, ladite surveillance consiste à surveiller au moins un premier paramètre permettant de fournir une information relative à l'existence d'une déformation d'origine thermomécanique dudit élément rotatif du dispositif mécanique (par exemple du rotor d'une turbomachine) lors de la mise en rotation. Par ailleurs, dans un autre mode de réalisation, ledit procédé comprend de plus une étape de vérification, antérieure à ladite première étape, consistant à vérifier si au moins une seconde condition particulière représentative de l'absence d'une déformation est remplie, et si ladite seconde condition particulière est remplie, la mise en oeuvre de la première étape est inhibée et ladite seconde étape est directement mise en oeuvre. De préférence ladite vérification consiste à mesurer au moins un second paramètre permettant de fournir une information relative à l'existence d'une déformation d'origine thermomécanique dudit élément rotatif du dispositif mécanique avant la mise en rotation. Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, le débit de fluide évacué via la vanne de décharge durant ladite première étape est déterminé par une unité de commande du système de mise en rotation, en fonction de données recueillies au niveau du dispositif mécanique. Ainsi, au début de la mise en rotation (ou démarrage) pendant ladite première étape, uniquement une partie du fluide généré par la source de génération de fluide est transmise audit organe générateur d'un couple d'entraînement via ladite vanne de démarrage de sorte que le régime de rotation est limité, et ceci tant que subsiste un gradient thermique important apte à générer une déformation. On crée ainsi une limitation du régime de rotation pendant la durée de ladite première étape pendant laquelle la température devient uniforme dans le dispositif mécanique et les déformations disparaissent. La seconde étape au cours de laquelle la totalité du fluide généré par la source de génération de fluide est transmise audit organe générateur d'un couple d'entraînement de sorte que le régime maximale est atteint, est donc uniquement mise en oeuvre lorsque le gradient de température à l'origine de la déformation a été suffisamment réduit pour que la déformation ait disparue. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est le schéma synoptique d'un système de mise en rotation d'un élément rotatif d'un dispositif mécanique, qui illustre un mode de réalisation de l'invention. Les figures 2A à 2C montrent différentes étapes de commandes successives du système de la figure 1. La figure 3 est un graphique illustrant un régime de rotation présentant un palier, lors de la mise en oeuvre de l'invention. La figure 4 montre des chronogrammes illustrant différentes actions réalisées lors d'une mise en rotation. La figure 5 montre un mode de réalisation particulier de moyens de surveillance faisant partie d'un système de mise en rotation.
Le système 1 illustrant l'invention et représenté schématiquement sur la figure 1 est destinée à mettre en rotation un élément rotatif 2 (arbre, rotor,...) d'un dispositif mécanique 3. Ledit système 1 peut s'appliquer à tout dispositif mécanique 3 dont un élément mécanique rotatif 2 doit être mis en rotation dans un environnement soumis à de fortes contraintes thermomécaniques, aptes à créer des déformations au niveau dudit élément rotatif 2, et notamment à une turbomachine d'un aéronef. Ledit système 1 est du type comprenant : - une source 4 usuelle de génération de fluide, par exemple une source pneumatique ou une source hydraulique, apte à générer un débit de fluide (air, ...) ; - un organe 5 générateur d'un couple d'entraînement relié à la source 4 de génération de fluide par l'intermédiaire d'un tuyau 6 dit tuyau principal, susceptible de transmettre le fluide généré par la source 4 de génération de fluide. Ledit organe 5 est apte à produire, lorsqu'il est soumis à un débit de fluide, un effort mécanique (illustré par une flèche 7 sur la figure 1) permettant de mettre en rotation ledit élément rotatif 2 du dispositif mécanique 3 comme illustré par une flèche 8 ; et - une vanne de démarrage 9 apte à être commandée de façon à pouvoir être amenée dans l'une ou l'autre des positions suivantes : une position fermée (signalée par une croix sur les figures 1 et 2A) et une position ouverte (sans croix). La vanne de démarrage 9 est agencée sur le tuyau principal 6 entre la source 4 et l'organe 5 de manière à créer un tronçon de tuyau 6A entre la source 4 et ladite vanne de démarrage 9 et un tronçon de tuyau 6B entre ladite vanne de démarrage 9 et ledit organe 5. Selon l'invention, ledit système 1 comprend, de plus, une vanne de décharge 10 apte à être commandée de façon à pouvoir être amenée dans l'une ou l'autre des positions suivantes : une position fermée (signalée par une croix sur les figures 1, 2A et 2C) et au moins une position ouverte (sans croix). De plus, cette vanne de décharge 10 est agencée sur un tuyau auxiliaire 11, dont un premier tronçon 11A est relié au tronçon de tuyau 6B de manière à créer une bifurcation 12 pour la transmission de fluide. Ledit système 1 comporte, de plus, une unité de commande 13 qui commande simultanément ladite source 4 de génération de fluide, ladite vanne de démarrage 9 et ladite vanne de décharge 10, comme illustré schématiquement, respectivement, par des flèches 13A, 13B et 13C en traits mixtes. Ainsi, ledit système 1 comprend une vanne de décharge 10 qui permet, grâce à son agencement au niveau d'une bifurcation 12 de tuyau, d'évacuer lorsqu'elle est ouverte, une partie du fluide généré par la source 4, via un tronçon 11B du tuyau 11 (de préférence dans l'environnement extérieur), et ainsi ne pas transmettre la totalité de ce fluide à l'organe 5 générateur d'un couple d'entraînement de manière à limiter le régime de rotation correspondant. Bien entendu, en amenant la vanne de décharge 10 dans sa position fermée, le système 1 peut fonctionner, de façon usuelle, en transmettant la totalité du fluide audit organe 5. Ledit système 1 permet de mettre en oeuvre un nouveau procédé de mise en rotation de l'élément rotatif 2. A l'arrêt du système 1, avant sa mise en fonctionnement, les deux vannes 9 et 10 sont fermées, comme représenté sur la figure 2A. Selon l'invention, ce procédé comprend les étapes successives suivantes : - une première étape (illustrant un mode de prévention), à laquelle la vanne de démarrage 9 et la vanne de décharge 10 du système 1 sont toutes deux ouvertes, comme représenté sur la figure 2B, de sorte que uniquement une partie du fluide généré par la source 4 et traversant la vanne de démarrage 9 (illustré par une flèche Q1) est transmise à l'organe 5. Cette partie de fluide est illustrée par une flèche Q2A. Le reste du fluide (illustré par une flèche Q2B) est évacué via la vanne de décharge 10; et - une seconde étape (illustrant un mode principal) succédant à ladite première étape (ou mode de prévention), à laquelle ladite vanne de décharge 10 est fermée et ladite vanne de démarrage 9 reste ouverte, comme représenté sur la figure 2C, de sorte que la totalité du fluide généré par la source 4 est transmise audit organe 5 générateur d'un couple d'entraînement, comme illustré par des flèches Q1.
Ainsi, au début de la mise en rotation (ou démarrage) pendant ladite première étape, et ceci tant que subsiste un gradient thermique important apte à générer une déformation comme précisé ci-dessous, uniquement une partie du fluide généré par la source 4 est transmise audit organe 5 de sorte que le régime de rotation est limité. On crée ainsi une limitation du régime de rotation R à un palier R1 comme illustré schématiquement sur la figure 3 pendant la durée TO de ladite première étape, pendant laquelle la température devient relativement uniforme dans le dispositif mécanique 3.
Ladite seconde étape, au cours de laquelle la totalité du fluide est transmise audit organe 5 de sorte que le régime maximale R2 est atteint, est mise en oeuvre lorsque le gradient de température à l'origine de la déformation a été suffisamment réduit pour que la déformation ait disparue. Lors de la commutation du mode de prévention au mode principal, on a une réduction du débit de fuite (ou de décharge) permettant une augmentation progressive partielle ou totale du couple d'entraînement vers l'organe 5 par la fermeture progressive partielle ou totale de la vanne de décharge 10. Des chronogrammes relatifs à la procédure précitée sont représentés sur la figure 4. Cette figure 4 comprend quatre graphiques superposés, définis selon la même abscisse de temps t (comprenant des instants successifs tl à t7), et illustrant successivement du haut vers le bas : - la position P1 de la vanne de décharge 10 entre une position fermée (F1) et une position ouverte (01) ; - la position P2 de la vanne de démarrage 9 entre une position fermée (F2) et une position ouverte (02) ; - la situation El de la première étape de procédé : mise en oeuvre (A1) ou absence de mise en oeuvre (B1) de cette étape ; et - la situation E2 de la seconde étape de procédé : mise en oeuvre (A2) ou absence de mise en oeuvre (B2) de cette étape. Plus précisément : - initialement, le système 1 n'est pas en fonctionnement et les vannes 9 et 10 sont fermées ; - à un instant t1, la vanne de décharge 10 est commandée (par l'unité de commande 13) pour être ouverte, et elle est complètement ouverte à un instant t2 ; - à cet instant t2, la vanne de démarrage 9 est commandée (par l'unité de commande 13) pour être également ouverte, cet instant t2 correspondant au début de la première étape, et elle est complètement ouverte à un instant t3; - à un instant ultérieur t4, la vanne de décharge 10 est commandée (par l'unité de commande 13) pour être fermée, cet instant t4 correspondant à la fin de la première étape ou au début de la seconde étape, et elle est complètement fermée à un instant t5; et - à un instant t6, la vanne de démarrage 9 est commandée (par l'unité de commande 13) pour être fermée, et elle est complètement fermée à un instant t7, cet instant t7 correspondant à la fin de la seconde étape et donc à la fin de la procédure de mise en rotation. L'ouverture et la fermeture des vannes 9 et 10 sont donc réalisées de manière coordonnée afin de permettre des transferts de puissance suivant les fonctions à assurer : mode de prévention ou mode principal. La vanne de décharge 10 est commandée en avance de phase par rapport à la vanne de démarrage 9. La vanne de décharge 10 permet donc, par un contrôle adéquat, de créer un palier R1 en fixant un débit maximum en entrée de l'organe 5. La vanne de décharge 10 est reliée au tuyau principal 6 par le tuyau 11 qui présente une section S3 (section de fuite) variable ou fixe. Cette vanne de décharge 10 peut être réalisée de différentes manières et permet l'ouverture partielle ou totale (c'est-à-dire progressive ou pas) du tuyau de fuite 11. En effet, l'unité de commande 13 contrôle l'angle d'ouverture de la vanne de décharge 10.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, la section Si du tronçon de tuyau 6A (figure 1) est supérieure à la section S2 du tronçon de tuyau 6B. Cette caractéristique calibrant le débit d'alimentation principal permet de limiter le débit maximum (col sonique ou tout autre dispositif de laminage) en cas de rupture (vanne de décharge) ou de toute autre défaillance de l'invention. Cette section variable ou fixe en fonction des conditions opérationnelles assure des fonctions de protection et de limitation de puissance pneumatique ou autre prélevé au niveau de la source 4 du système 1. L'augmentation de section est établie en fonction d'objectifs de limitation de puissance amont et aval, et est variable ou fixe en fonction des conditions opérationnelles. Dans un mode de réalisation particulier, la section Si du tronçon 6A présente un diamètre situé dans un domaine de valeurs défini entre 101% et 115% du diamètre de la section S2 du tronçon 6B. Dans un monde de réalisation préféré, ladite source 4 de génération de fluide comprend une source 14 de génération d'air et ledit organe 5 générateur d'un couple d'entraînement comprend une turbine 15. En outre, dans une application particulière au démarrage d'une turbomachine, ledit dispositif 3 correspond à une turbomachine d'un aéronef et l'élément rotatif 2 correspond au rotor de cette turbomachine. Le débit d'air généré par la source 14, par exemple une unité de puissance auxiliaire de type APU (« Auxilliary power unit » en anglais), est envoyé à la turbine 15, via la vanne 9 correspondant par exemple à une vanne démarreur de type ATS (pour « Air Turbine Starter valve » en anglais). La turbine 15 produit en sortie un effort mécanique permettant de faire tourner le rotor du moteur (turbomachine), afin de le mettre en route. Le moteur est ensuite allumé, de façon usuelle, après injection de carburant dans les éléments appropriés du moteur, qui ont été mis en rotation par le rotor.
Dans un mode de réalisation simplifié, lors de la mise en rotation de l'élément rotatif 2, l'unité de commande 13 commute le système 1 dans le mode de prévention, puis au bout d'un temps TO prédéterminé, le commute dans le mode principal. A titre d'illustration, pour empêcher un phénomène de type « rotor arqué », une durée TO de l'ordre de 25 à 50 secondes est compatible avec la diminution du gradient thermique interne correspondant (dans les aubages du rotor et dans des cavités internes du moteur). En outre, dans un mode de réalisation évolué, le mode de prévention est uniquement mis en oeuvre si l'unité de commande 13 obtient des informations indiquant la présence d'un gradient de température au niveau de l'élément rotatif 2, par exemple dans les aubages d'un rotor de turbomachine, ou de l'existence d'une déformation de l'élément rotatif 2 (dilatation du matériau de l'élément rotatif 2, jeu par rapport à l'axe de rotation), sinon le fonctionnement du mode de prévention est inhibé. Ces informations sont obtenues lorsque l'élément rotatif 2 n'est pas entraîné en rotation, les deux vannes 9 et 10 étant fermées.
Pour ce faire, le système 1 comporte une unité de surveillance 16 qui est reliée par l'intermédiaire d'une liaison 17 à l'unité de commande 13, comme représenté sur la figure 5, et qui est configurée pour surveiller au moins un paramètre permettant de fournir une information relative à une déformation d'origine thermomécanique de l'élément rotatif 2 du dispositif mécanique 3 avant sa mise en rotation. Ladite unité de surveillance 16 comprend, à cet effet, au moins un capteur, et de préférence une pluralité de capteurs CA1 à CAN, N étant un entier supérieur à 1. A titre d'illustration, ladite unité de surveillance 16 peut comporter, comme capteurs CA1 à CAN, au moins certains des capteurs suivants : - un ou plusieurs capteurs de température du dispositif 3 et/ou de l'extérieur du dispositif 2 ; - une horloge pour déterminer le temps d'arrêt du dispositif 3. Au-dessus d'une certaine durée (par exemple au-dessus de 1h30 pour un phénomène de type « rotor arqué » précité), on considère que l'élément rotatif 2 est froid et qu'il n'existe pas de risque de déformation ; - une horloge pour déterminer le temps de fonctionnement du dispositif 3 en fonction de la puissance ou de l'énergie fournie lors de son fonctionnement précédent, par exemple lors d'un vol précédent pour une turbomachine d'aéronef ; et - un ou plusieurs capteurs de déplacement pour mesurer des jeux radiaux ou axiaux des ou de la ligne d'arbre par rapport aux structures statiques ou rotatives à protéger. L'angle d'ouverture de la vanne de décharge 10 étant commandable, la transition du mode de prévention au mode principal se fait progressivement, grâce au contrôle de l'unité de commande 13. Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, la durée ou la fin du mode de prévention peut être déterminée par l'unité de commande 13, en fonction de données recueillies au niveau du dispositif 3. Ces données sont comparées à un seuil par l'unité de commande 13 et le franchissement de ce seuil (dans un sens ou dans l'autre en fonction de la donnée considérée) provoque la commutation du système 1 par l'unité de commande 13 dans le mode principal (et donc la fin du mode de prévention). Ces informations sont obtenues lorsque l'élément rotatif 2 est entraîné en rotation, les deux vannes 9 et 10 étant ouvertes.
Pour ce faire, le système 1 comporte une unité de surveillance 18 qui est reliée par l'intermédiaire d'une liaison 19 à l'unité de commande 13, comme représenté sur la figure 5, et qui est configurée pour surveiller au moins un paramètre permettant de fournir une information relative à une déformation d'origine thermomécanique dudit élément rotatif 2 du dispositif mécanique 3 au cours de la mise en rotation (étape de prévention). Ladite unité de surveillance 18 comprend au moins un capteur, et de préférence une pluralité de capteurs CB1 à CBP, P étant un entier supérieur à 1. Dans un mode de réalisation particulier, ladite unité de surveillance 18 comprend au moins un capteur de vibrations mécaniques significatives d'une déformation.
En outre, à titre d'illustration, ladite unité de surveillance 18 peut également comporter, comme capteurs CB1 à CBP, au moins certains des capteurs suivants : - un ou plusieurs capteurs de température interne au dispositif 3, quelle que soit la localisation (compresseurs, paliers, cavités, sortie des gaz,...) ; - un ou plusieurs capteurs de température de fluides du dispositif 3 (huile, fuel notamment) ; - un ou plusieurs capteurs de température interne ou externe de parties statiques du dispositif 3; - un ou plusieurs capteurs de vitesse de rotation d'arbres et ou de parties rotatives du dispositif 3; - un ou plusieurs capteurs de déplacement pour mesurer des jeux radiaux ou axiaux des ou de la ligne d'arbre par rapport aux structures statiques ou rotatives à protéger ; - un ou plusieurs capteurs d'efforts pour mesurer les déplacements de paliers ou de structures ; - un ou plusieurs capteurs de pression (statique et/ou totale) et de température au niveau de l'alimentation (mesure d'entropie, débit d'alimentation, ...) ; - un ou plusieurs capteurs de pression (statique et/ou totale) et de température au niveau de la décharge (mesure d'entropie, débit d'alimentation, ...) ; et - un ou plusieurs capteurs de pression (statique et/ou totale) et de température au niveau de l'alimentation de l'organe 5 (mesure d'entropie, débit d'alimentation, ...). Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, le débit de fluide (air) déchargé durant le mode de prévention est déterminé par l'unité de commande 13, en fonction de données recueillies au niveau du dispositif 3. Ainsi, avant la commutation du système 1 par l'unité de commande 13 dans le mode principal (et donc avant la fin du mode de prévention), la vanne de décharge 10 (dont l'angle d'ouverture est commandable) est commandée en fonction des données reçues par les capteurs, dans le but de moduler la vitesse de rotation de l'élément rotatif 2 afin de ne pas endommager ledit élément rotatif 2 et/ou ledit dispositif mécanique 3. Dans ce mode de réalisation particulier, le mode de prévention comprend donc une régulation active de la vitesse de rotation de l'élément rotatif 2, obtenue par une modulation de l'ouverture de la vanne de décharge 10, c'est-à-dire par une régulation active du débit.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Système de mise en rotation d'un élément rotatif d'un dispositif mécanique, ledit système (1) comprenant : - une source (4) de génération de fluide apte à générer un débit de fluide ; - un organe (5) générateur d'un couple d'entraînement relié à la source (4) de génération de fluide par l'intermédiaire d'un tuyau (6) dit tuyau principal susceptible de transmettre le fluide généré par la source (4) de génération de fluide, ledit organe (5) générateur d'un couple d'entraînement étant apte à produire, lorsqu'il est soumis à un débit de fluide, un effort mécanique permettant de mettre en rotation ledit élément rotatif (2) dudit dispositif mécanique (3) ; et - une vanne de démarrage (9) apte à être commandée de façon à pouvoir être amenée dans l'une ou l'autre des positions suivantes : une position ouverte et une position fermée, ladite vanne de démarrage (9) étant agencée sur le tuyau principal (6) entre la source (4) de génération de fluide et l'organe générateur (5) d'un couple d'entraînement de manière à former un premier tronçon de tuyau (6A) entre ladite source (4) de génération de fluide et ladite vanne de démarrage (9) et un second tronçon de tuyau (6B) entre ladite vanne de démarrage (9) et ledit organe (5) générateur d'un couple d'entraînement, caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, une vanne de décharge (10) apte à être commandée de façon à pouvoir être amenée dans l'une ou l'autre des positions suivantes : au moins une position ouverte et une position fermée, ladite vanne de décharge (10) étant agencée sur un tuyau auxiliaire (11) relié audit second tronçon (6B) du tuyau principal (6) de manière à créer une bifurcation (12) pour la transmission de fluide.
  2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section (51) dudit premier tronçon (6A) de tuyau est supérieure à la section (S2) dudit second tronçon (6B) de tuyau.
  3. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2,caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, une unité de commande (13) qui commande simultanément ladite source (4) de génération de fluide, ladite vanne de démarrage (9) et ladite vanne de décharge (10).
  4. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une première unité de surveillance (18) configurée pour surveiller au moins un premier paramètre permettant de fournir une information relative à une déformation d'origine thermomécanique dudit élément rotatif (2) du dispositif mécanique (3) au cours de sa mise en rotation.
  5. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite première unité de surveillance (18) comprend au moins un capteur de vibrations mécaniques représentatives d'une déformation.
  6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde unité de surveillance (16) configurée pour surveiller au moins un second paramètre permettant de fournir une information relative à une déformation d'origine thermomécanique dudit élément rotatif (2) du dispositif mécanique (3) avant sa mise en rotation.
  7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite source (4) de génération de fluide est une source (14) de génération d'air et ledit organe (5) générateur d'un couple d'entraînement est une turbine (15).
  8. 8. Dispositif mécanique pourvu d'un élément rotatif, en particulier une turbomachine pourvu d'un rotor, caractérisé en ce qu'il comporte un système de mise en rotation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
  9. 9. Procédé de mise en rotation d'un élément rotatif d'un dispositif mécanique, à l'aide d'un système de mise en rotation (1) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes :- une première étape, à laquelle la vanne de démarrage (9) et la vanne de décharge (10) du système de mise en rotation (1) sont toutes deux ouvertes de sorte que uniquement une partie du fluide généré par la source (4) de génération de fluide est transmise audit organe (5) générateur d'un couple d'entraînement, le reste du fluide étant évacué via ladite vanne de décharge (10) ; et - une seconde étape succédant à ladite première étape, à laquelle ladite vanne de décharge (10) est fermée et ladite vanne de démarrage (9) reste ouverte de sorte que la totalité du fluide généré par la source (4) de génération de fluide est transmise audit organe (5) générateur d'un couple d'entraînement via ladite vanne de démarrage (9).
  10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite première étape est mise en oeuvre pendant une durée prédéterminée, au terme de laquelle ladite seconde étape est mise en oeuvre.
  11. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, lors de ladite première étape, une surveillance est réalisée pour vérifier si au moins une première condition particulière représentative de l'absence d'une déformation est remplie, et ladite seconde étape est mise en oeuvre dès que ladite première condition particulière est remplie.
  12. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite surveillance consiste à surveiller au moins un premier paramètre permettant de fournir une information relative à l'existence d'une déformation d'origine thermomécanique dudit élément rotatif (2) du dispositif mécanique (3) lors de la mise en rotation.
  13. 13. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, une étape de vérification, antérieure à ladite première étape, consistant à vérifier si au moins une seconde condition particulière représentative de l'absence d'une déformation est remplie, et si ladite seconde condition particulière est remplie, la mise enoeuvre de la première étape est inhibée et ladite seconde étape est directement mise en oeuvre.
  14. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite vérification consiste à mesurer au moins un second paramètre permettant de fournir une information relative à l'existence d'une déformation d'origine thermomécanique dudit élément rotatif (2) du dispositif mécanique (3) avant la mise en rotation.
  15. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que le débit de fluide évacué via la vanne de décharge (10) durant ladite première étape est déterminé par une unité de commande (13) du système de mise en rotation (1), en fonction de données recueillies au niveau du dispositif mécanique (3).
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