FR3088681A1 - TURBOMACHINE MODULE PROVIDED WITH A PRESSURE REGULATION SYSTEM OF A FLUID DAMPING FILM AND METHOD FOR ACTIVE PRESSURE REGULATION OF A DAMPING FILM OF THE TURBOMACHINE VIBRATION - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un module de turbomachine d'axe longitudinal X, comprenant : - un arbre rotatif (2) autour de l'axe longitudinal X par rapport à une partie fixe (2) de la turbomachine (1) et apte à générer des vibrations de la turbomachine, - un palier de guidage (10, 10', 10", 11, 11', 11") en rotation de l'arbre rotatif, le palier de guidage comprenant un film fluide d'amortissement (19) emprisonné dans une chambre d'amortissement (20) annulaire située radialement entre une bague extérieure (14) du palier de guidage et la partie fixe (12) de la turbomachine, - un circuit d'alimentation (25) en fluide sous pression du film fluide d'amortissement dans la chambre d'amortissement, - un système de régulation de la pression comprenant un dispositif électronique de commande (31) et un capteur de vibration (33, 34) qui est relié au dispositif électronique de commande (31) et qui est adapté pour mesurer une amplitude des vibrations de la turbomachine, Selon l'invention, le système de régulation est configuré de manière à réguler la pression d'alimentation du film fluide d'amortissement du palier de guidage lorsque l'amplitude des vibrations mesurée est supérieure ou égale à une valeur seuil de vibration.The invention relates to a turbomachine module with a longitudinal axis X, comprising: - a rotary shaft (2) around the longitudinal axis X relative to a fixed part (2) of the turbomachine (1) and capable of generating vibrations of the turbomachine, - a guide bearing (10, 10 ', 10 ", 11, 11', 11") in rotation of the rotary shaft, the guide bearing comprising a trapped fluid damping film (19) in an annular damping chamber (20) located radially between an outer ring (14) of the guide bearing and the fixed part (12) of the turbomachine, - a fluid supply circuit (25) under pressure of the fluid film damping in the damping chamber, - a pressure regulation system comprising an electronic control device (31) and a vibration sensor (33, 34) which is connected to the electronic control device (31) and which is suitable for measuring an amplitude of the vibrations of the turbomachine, According to the invention, the control system ulation is configured so as to regulate the supply pressure of the fluid damping film of the guide bearing when the amplitude of the vibrations measured is greater than or equal to a threshold vibration value.
Description
MODULE DE TURBOMACHINE EQUIPE D’UN SYSTEME DE REGULATION DETURBOMACHINE MODULE HAVING A REGULATION SYSTEM
PRESSION D’UN FILM FLUIDE D’AMORTISSEMENT ET PROCEDE DE REGULATIONPRESSURE OF A FLUID DAMPING FILM AND REGULATION METHOD
ACTIVE DE PRESSION D’UN FILM D’AMORTISSEMENT DES VIBRATIONS DE LAPRESSURE ACTIVE OF A VIBRATION DAMPING FILM OF THE
TURBOMACHINETURBOMACHINE
1. Domaine de l’invention1. Field of the invention
La présente invention concerne le domaine des paliers de guidage d’un arbre rotatif d’une turbomachine et, plus précisément, un module de turbomachine équipé d’un système de régulation de la pression d’un film fluide d’amortissement d’un palier de guidage. Elle vise également un procédé de régulation active de pression d’un film fluide d’amortissement des vibrations d’une turbomachine.The present invention relates to the field of guide bearings of a rotary shaft of a turbomachine and, more specifically, a turbomachine module equipped with a system for regulating the pressure of a fluid film for damping a bearing. guide. It also relates to a method for actively regulating the pressure of a fluid film for damping the vibrations of a turbomachine.
2. Etat de la technique2. State of the art
Les turbomachines comprennent généralement des paliers de guidage permettant de guider un arbre rotatif de turbomachine par rapport à une partie fixe de la turbomachine. Ces paliers de guidage comprennent une bague intérieure et une bague extérieure enserrant des organes roulants, par exemple des rouleaux ou des billes. Classiquement, la bague extérieure est montée de manière solidaire sur une partie fixe de la turbomachine et la bague intérieure est montée de manière solidaire sur l’arbre rotatif de la turbomachine.Turbomachinery generally comprise guide bearings making it possible to guide a rotary shaft of a turbomachine relative to a fixed part of the turbomachine. These guide bearings include an inner ring and an outer ring enclosing rolling members, for example rollers or balls. Conventionally, the outer ring is mounted integrally on a fixed part of the turbomachine and the inner ring is mounted integrally on the rotary shaft of the turbomachine.
Certains paliers de guidage peuvent comprendre un film fluide d’amortissement emprisonné entre la bague extérieure du palier de guidage qui est bloquée en rotation, et la partie fixe de la turbomachine. Le film fluide d’amortissement est connu sous la désignation anglaise « squeeze film » et permet d’améliorer la réponse dynamique de la turbomachine à un régime de fonctionnement donné. En particulier, le film fluide permet d’amortir les mouvements des arbres rotatifs et les vibrations de ces derniers transmises aux parties fixes de la turbomachine et à l’aéronef. Le film fluide d’amortissement permet également de diminuer, par son effet d’amortissement, les jeux entre les parties rotatives et fixes des différents organes de la turbomachine tels que chaque étage de compresseur et de turbine, et par conséquent, d’améliorer les performances de la turbomachine. Un tel exemple de palier de guidage est décrit dans le document FR-A1 -2978210.Certain guide bearings may comprise a fluid damping film trapped between the outer ring of the guide bearing which is blocked in rotation, and the fixed part of the turbomachine. The fluid damping film is known by the English designation "squeeze film" and makes it possible to improve the dynamic response of the turbomachine to a given operating speed. In particular, the fluid film makes it possible to damp the movements of the rotary shafts and the vibrations of the latter transmitted to the fixed parts of the turbomachine and to the aircraft. The fluid damping film also makes it possible to reduce, by its damping effect, the clearances between the rotating and fixed parts of the various members of the turbomachine such as each stage of the compressor and of the turbine, and consequently, to improve the performance of the turbomachine. One such example of a guide bearing is described in document FR-A1 -2978210.
Cependant, le film fluide d’amortissement est alimenté par une pompe d’alimentation qui délivre un fluide à une pression d’alimentation qui est fonction du régime de la turbomachine. La commande de l’ouverture et de fermeture de la pompe est réalisée avec une boucle ouverte (du type on-off), notamment dans le document FR-A12978210, et est évaluée par exemple sur la base de plages de vibrations déterminées lors d’essais expérimentaux.However, the damping fluid film is supplied by a supply pump which delivers a fluid at a supply pressure which is a function of the speed of the turbomachine. The control of the opening and closing of the pump is carried out with an open loop (of the on-off type), in particular in document FR-A12978210, and is evaluated for example on the basis of vibration ranges determined during experimental tests.
La pompe d’alimentation sert également à alimenter d’autres éléments à lubrifier de la turbomachine prévus dans des enceintes de lubrification comme c’est le cas des paliers, et fonctionne à une pression minimale d’alimentation imposée pour le film fluide d’amortissement, par exemple de 4 bars. La pression d’alimentation évolue néanmoins naturellement en fonction du régime de la turbomachine lors de son fonctionnement, c’est-à-dire sans aucun moyen de régulation de la pression. Par exemple, la pression d’alimentation du film fluide d’amortissement est plus importante à haut régime (phase de décollage de l’aéronef) alors que la pression du film d’amortissement est faible à bas régime. En pratique, la pression d’alimentation du film fluide d’amortissement peut ne pas être suffisante à bas régime et l’amortissement apporté par le film fluide peut ne pas être optimal pour réduire les amplitudes de vibrations de la turbomachine. A l’inverse, si la pression du film fluide d’amortissement est trop importante, cela peut entraîner un phénomène de blocage de ce film fluide et conduire à une augmentation des amplitudes de vibrations de la turbomachine.The supply pump also serves to supply other elements to be lubricated by the turbomachine provided in lubrication chambers as is the case with the bearings, and operates at a minimum supply pressure imposed for the fluid damping film , for example 4 bars. The supply pressure nevertheless naturally evolves as a function of the speed of the turbomachine during its operation, that is to say without any means of regulating the pressure. For example, the supply pressure of the damping film is higher at high speed (takeoff phase of the aircraft) while the pressure of the damping film is low at low speed. In practice, the supply pressure of the fluid damping film may not be sufficient at low speed and the damping provided by the fluid film may not be optimal for reducing the amplitudes of vibration of the turbomachine. Conversely, if the pressure of the fluid damping film is too high, this can lead to a blocking phenomenon of this fluid film and lead to an increase in the amplitudes of vibration of the turbomachine.
Par ailleurs, lorsque les vibrations des turbomachines atteignent et dépassent une valeur seuil de vibration prédéterminée, il est connu qu’un message d’alerte soit envoyé au pilote de l’aéronef pour que celui-ci prévoit d’immobiliser la turbomachine au sol de sorte à y installer un ou plusieurs nouveaux balourds d’équilibrage. Ces balourds d’équilibrage sont obtenus par la fixation de vis d’équilibrage par exemple sur le cône d’entrée de la soufflante dans le cas d’une turbosoufflante, ou des épingles ou clips sur les aubes de la turbine basse pression de sorte à diminuer les amplitudes de vibrations pour qu’elles soient en-dessous de la valeur seuil de vibration prédéterminée. Cette opération, qui nécessite l’intervention d’un opérateur, est longue et fastidieuse ce qui implique un coût économique et une perte de temps.Furthermore, when the vibrations of the turbomachines reach and exceed a predetermined vibration threshold value, it is known that an alert message is sent to the pilot of the aircraft so that the latter plans to immobilize the turbomachine on the ground of so as to install one or more new balancing unbalances. These balancing unbalances are obtained by fixing balancing screws for example on the inlet cone of the blower in the case of a turbofan, or pins or clips on the blades of the low pressure turbine so as to decrease the vibration amplitudes so that they are below the predetermined vibration threshold value. This operation, which requires the intervention of an operator, is long and tedious, which involves an economic cost and a waste of time.
3. Objectif de l’invention3. Object of the invention
Le présente invention a comme objectif de fournir un système de régulation de la pression d’alimentation d’un film fluide d’amortissement permettant de contrôler activement les vibrations de la turbomachine en fonctionnement, notamment en phase de vol, tout en évitant ou retardant une immobilisation de ce dernier au sol.The present invention aims to provide a system for regulating the supply pressure of a fluid damping film making it possible to actively control the vibrations of the turbomachine in operation, in particular in the flight phase, while avoiding or delaying a immobilization of the latter on the ground.
4. Exposé de l’invention4. Statement of the invention
On parvient à cet objectif conformément à l’invention grâce à un module de turbomachine d’axe longitudinal X, comprenant :This objective is achieved in accordance with the invention thanks to a turbomachine module of longitudinal axis X, comprising:
un arbre rotatif autour de l’axe longitudinal par rapport à une partie fixe de la turbomachine et apte à générer des vibrations de la turbomachine, au moins un palier de guidage en rotation de l’arbre rotatif, le palier de guidage comprenant un film fluide d’amortissement emprisonné dans une chambre annulaire d’amortissement située radialement entre une bague extérieure du palier de guidage et la partie fixe de la turbomachine, un circuit d’alimentation en fluide sous pression du film fluide d’amortissement dans la chambre d’amortissement, un système de régulation de la pression comprenant un dispositif électronique de commande et au moins un capteur de vibration qui est relié au dispositif électronique de commande et qui est adapté pour mesurer une amplitude des vibrations de la turbomachine, le système de régulation étant configuré de manière à réguler la pression d’alimentation du film fluide d’amortissement du palier de guidage lorsque l’amplitude des vibrations mesurée est supérieure ou égale à une valeur seuil de vibration.a rotary shaft around the longitudinal axis with respect to a fixed part of the turbomachine and capable of generating vibrations of the turbomachine, at least one guide bearing in rotation of the rotary shaft, the guide bearing comprising a fluid film of damping trapped in an annular damping chamber located radially between an outer ring of the guide bearing and the fixed part of the turbomachine, a pressurized fluid supply circuit of the damping fluid film in the damping chamber , a pressure regulation system comprising an electronic control device and at least one vibration sensor which is connected to the electronic control device and which is suitable for measuring an amplitude of the vibrations of the turbomachine, the regulation system being configured to so as to regulate the supply pressure of the fluid damping film of the guide bearing when the amplitude of the vibrations measured is greater ure or equal to a vibration threshold value.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, la pression du fluide alimentant le film d’amortissement du palier de guidage est régulée activement en fonction du niveau d’amplitude des vibrations mesurée par au moins un capteur de vibration dans la turbomachine. Nous entendons par l’expression « régulée activement », l’intervention d’un moyen rapporté et différent de la rotation de l’arbre pour agir sur la pression du fluide circulant dans le circuit d’alimentation. La pression d’alimentation du film fluide d’amortissement est indépendante de la vitesse de rotation de l’arbre rotatif. L’amplitude vibratoire de la turbomachine est contrôlée, voire réduite pendant le fonctionnement de la turbomachine notamment lors des phases de vol, ce qui permet d’éviter ou en tout cas de retarder l’immobilisation au sol de la turbomachine pour ajuster les balourds responsables des vibrations. L’aéronef peut donc opérer davantage de phase de vol avec le niveau de vibrations en dessous de la valeur seuil de vibration. Enfin, le fonctionnement du film fluide d’amortissement est optimisé, notamment en cas de trop grande sensibilité à la pression d’alimentation de celui-ci.Thus, this solution achieves the above-mentioned objective. In particular, the pressure of the fluid supplying the damping film of the guide bearing is actively regulated as a function of the level of amplitude of the vibrations measured by at least one vibration sensor in the turbomachine. We understand by the expression "actively regulated", the intervention of an added and different means from the rotation of the shaft to act on the pressure of the fluid circulating in the supply circuit. The supply pressure of the damping fluid film is independent of the speed of rotation of the rotary shaft. The vibratory amplitude of the turbomachine is controlled, or even reduced during the operation of the turbomachine, in particular during the flight phases, which makes it possible to avoid or in any case delay the immobilization on the ground of the turbomachine in order to adjust the responsible imbalances. vibrations. The aircraft can therefore operate more flight phase with the vibration level below the vibration threshold value. Finally, the functioning of the damping fluid film is optimized, in particular in the event of too great sensitivity to the supply pressure thereof.
Suivant une autre caractéristique de l’invention, le module de turbomachine comprend une pompe d’alimentation reliée au circuit d’alimentation et le système de régulation comprend un organe de régulation de la pression de refoulement de la pompe d’alimentation, l’organe de régulation étant disposé en aval de la pompe d’alimentation et relié au dispositif électronique de commande. L’organe de régulation est ainsi placé en série avec la pompe d’alimentation.According to another characteristic of the invention, the turbomachine module comprises a feed pump connected to the feed circuit and the regulation system comprises a member for regulating the discharge pressure of the feed pump, the member being placed downstream of the feed pump and connected to the electronic control device. The regulator is thus placed in series with the feed pump.
Suivant une autre caractéristique de l’invention, l’organe de régulation est une vanne à trois voies comprenant une première voie reliée à une première portion du circuit d’alimentation en aval de la pompe d’alimentation, une deuxième voie connectée à une deuxième portion du circuit d’alimentation couplée au palier de guidage et une troisième voie connectée à un conduit de dérivation qui est relié au circuit d’alimentation en amont de la pompe d’alimentation, la vanne comprenant un élément de commande configuré pour contrôler la section de passage du conduit de dérivation en fonction de l’amplitude de vibration mesurée. Cette configuration permet une régulation de la pression d’alimentation du film fluide d’amortissement en boucle fermée.According to another characteristic of the invention, the regulating member is a three-way valve comprising a first way connected to a first portion of the supply circuit downstream of the supply pump, a second way connected to a second portion of the supply circuit coupled to the guide bearing and a third channel connected to a bypass duct which is connected to the supply circuit upstream of the supply pump, the valve comprising a control element configured to control the section passage of the bypass duct as a function of the amplitude of vibration measured. This configuration allows regulation of the supply pressure of the closed-loop damping fluid film.
Suivant une autre caractéristique de l’invention, l’élément de commande est mobile entre :According to another characteristic of the invention, the control element is movable between:
une première position dans laquelle la troisième voie est fermée, et le fluide circule de la première voie à la deuxième voie à une pression P1 ; et une deuxième position dans laquelle la troisième voie est fermée et le fluide circule de la première voie à la deuxième voie à une pression P3, la pression P1 étant supérieure à la pression P3.a first position in which the third channel is closed, and the fluid circulates from the first channel to the second channel at a pressure P1; and a second position in which the third channel is closed and the fluid circulates from the first channel to the second channel at a pressure P3, the pressure P1 being greater than the pressure P3.
Suivant une autre caractéristique de l’invention, l’élément de commande occupe une troisième position dans laquelle la troisième voie est partiellement ouverte ou fermée et le fluide circule de la première voie à la deuxième voie à une pression P2, la pression P2 étant comprise entre la pression P1 et la pression P3.According to another characteristic of the invention, the control element occupies a third position in which the third channel is partially open or closed and the fluid circulates from the first channel to the second channel at a pressure P2, the pressure P2 being included between pressure P1 and pressure P3.
Suivant un mode de réalisation, le module de turbomachine comprend au moins un palier de guidage en amont de l’arbre rotatif, au moins un palier de guidage en aval de l’arbre rotatif, et des capteurs de vibration montés à proximité respectivement des paliers de guidage amont et aval.According to one embodiment, the turbomachine module comprises at least one guide bearing upstream of the rotary shaft, at least one guide bearing downstream of the rotary shaft, and vibration sensors mounted near the bearings respectively upstream and downstream guidance.
Suivant une autre caractéristique de l’invention, la pompe d’alimentation est une pompe principale d’au moins un élément à lubrifier de la turbomachine ou une pompe auxiliaire d’alimentation dédiée uniquement à l’alimentation du film fluide d’amortissement.According to another characteristic of the invention, the supply pump is a main pump for at least one element to be lubricated in the turbomachine or an auxiliary supply pump dedicated solely for supplying the damping fluid film.
De manière avantageuse, mais non limitativement, le capteur de vibration est un accéléromètre.Advantageously, but not limited to, the vibration sensor is an accelerometer.
L’invention concerne également une turbomachine comprenant un module de turbomachine présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes.The invention also relates to a turbomachine comprising a turbomachine module having any of the preceding characteristics.
L’invention concerne encore un procédé de régulation active de pression d’un film fluide d’amortissement des vibrations d’une turbomachine d’axe longitudinal lors de la rotation d’un arbre rotatif de turbomachine, l’arbre rotatif étant guidé en rotation autour de l’axe longitudinal par au moins un palier de guidage et par rapport à une partie fixe de la turbomachine, le palier de guidage comprenant un film fluide d’amortissement agencé dans une chambre d’amortissement annulaire située entre une bague extérieure du palier de guidage et la partie fixe de la turbomachine, le procédé comprenant les étapes suivantes :The invention also relates to a method for active pressure regulation of a fluid film for damping the vibrations of a turbomachine with a longitudinal axis during the rotation of a rotary shaft of a turbomachine, the rotary shaft being guided in rotation around the longitudinal axis by at least one guide bearing and with respect to a fixed part of the turbomachine, the guide bearing comprising a fluid damping film arranged in an annular damping chamber located between an outer ring of the bearing guide and the fixed part of the turbomachine, the method comprising the following steps:
une alimentation en fluide sous pression du film fluide d’amortissement dans la chambre d’amortissement, une mesure d’une amplitude des vibrations de la turbomachine, une régulation active de la pression d’alimentation du film fluide d’amortissement du palier de guidage lorsque l’amplitude des vibrations mesurée est supérieure ou égale à une valeur seuil de vibration.a supply of pressurized fluid to the fluid damping film in the damping chamber, a measurement of an amplitude of the vibrations of the turbomachine, active regulation of the supply pressure of the fluid damping film to the guide bearing when the amplitude of the vibrations measured is greater than or equal to a threshold value of vibration.
Suivant une caractéristique de ce procédé, l’étape de régulation active de la pression d’alimentation comprend une commande d’un organe de régulation de la pression de refoulement d’une pompe d’alimentation en fonction de l’amplitude des vibrations mesurées de la turbomachine.According to a characteristic of this method, the step of active regulation of the supply pressure comprises a control of a device for regulating the discharge pressure of a supply pump as a function of the amplitude of the measured vibrations of the turbomachine.
Suivant une autre caractéristique de ce procédé, la turbomachine comprend au moins un palier de guidage en amont de l’arbre rotatif, au moins un palier de guidage en aval de l’arbre rotatif, et des capteurs de vibration mesurant respectivement l’amplitude des vibrations de la turbomachine au niveau du palier de guidage amont et du palier de guidage aval, et l’étape de régulation active de la pression d’alimentation du palier de guidage en amont étant indépendante de l’étape de régulation du palier de guidage en aval.According to another characteristic of this method, the turbomachine comprises at least one guide bearing upstream of the rotary shaft, at least one guide bearing downstream of the rotary shaft, and vibration sensors measuring respectively the amplitude of the vibrations of the turbomachine at the upstream guide bearing and the downstream guide bearing, and the step of active regulation of the supply pressure of the upstream guide bearing being independent of the step of regulating the guide bearing in downstream.
5. Brève description des figures5. Brief description of the figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :The invention will be better understood, and other objects, details, characteristics and advantages thereof will appear more clearly on reading the detailed explanatory description which follows, of embodiments of the invention given by way of purely illustrative and nonlimiting examples, with reference to the appended schematic drawings in which:
La figure 1 représente schématiquement en coupe axiale et partielle, un exemple de turbomachine double flux à laquelle s’applique l’invention ;Figure 1 shows schematically in axial and partial section, an example of a double-flow turbomachine to which the invention applies;
La figure 2 illustre de manière schématique un exemple de palier de guidage en rotation monté sur un arbre rotatif de la turbomachine ;FIG. 2 schematically illustrates an example of a rotary guide bearing mounted on a rotary shaft of the turbomachine;
La figure 3 représente schématiquement un système de régulation de la pression d’alimentation d’un film fluide d’amortissement d’un ou de plusieurs paliers de guidage d’un arbre rotatif selon l’invention ; et,FIG. 3 schematically represents a system for regulating the supply pressure of a fluid damping film for one or more guide bearings of a rotary shaft according to the invention; and,
Les figures 4a, 4b, et 4c illustrent de manière schématique un organe de régulation de la pression commandé par un dispositif électronique de commande de la turbomachine et se trouvant respectivement dans trois positions de sorte à réguler la pression du film fluide d’amortissement du ou des paliers de guidage selon l’invention.FIGS. 4a, 4b, and 4c schematically illustrate a pressure regulating member controlled by an electronic device for controlling the turbomachine and being located respectively in three positions so as to regulate the pressure of the fluid damping film of the guide bearings according to the invention.
6. Description de modes de réalisation de l’invention6. Description of embodiments of the invention
Une turbomachine comprend de manière classique un arbre rotatif qui est guidé en rotation via un ou plusieurs paliers de guidage par rapport à une partie fixe de la turbomachine. L’arbre rotatif peut être un arbre basse pression d’une turbomachine double flux d’axe longitudinal X telle que représentée sur la figure 1. L’arbre rotatif peut être également un arbre haute pression ou encore tout arbre entraîné en rotation à l’aide d’un palier de guidage au sein de la turbomachine. Il est entendu que l’invention n’est pas limitée à une turbomachine double flux. Cette dernière est destinée à être montée sur un aéronef.A turbomachine conventionally comprises a rotary shaft which is guided in rotation via one or more guide bearings relative to a fixed part of the turbomachine. The rotary shaft can be a low pressure shaft of a double flow turbomachine with longitudinal axis X as shown in FIG. 1. The rotary shaft can also be a high pressure shaft or else any shaft driven in rotation at using a guide bearing within the turbomachine. It is understood that the invention is not limited to a double flow turbomachine. The latter is intended to be mounted on an aircraft.
En référence à la figure 1, l’arbre basse pression 2 entraîne par exemple une soufflante 3 disposée en amont de la turbomachine. La turbomachine 1 comprend en aval de la soufflante et successivement, un ensemble de compresseur 4, une chambre de combustion 5 et un ensemble de turbine 6 qui forment le générateur de gaz. Dans la présente invention, les termes « amont >> et « aval >> sont définis par rapport à la circulation des gaz dans la turbomachine et ici suivant l’axe longitudinal X. L'arbre basse pression 2 relie un compresseur basse pression de l’ensemble de compresseur et une turbine basse pression de l’ensemble de turbine pour former un corps basse pression. La turbomachine 1 peut comprendre également un corps haute pression qui comporte un compresseur haute pression de l’ensemble de compresseur reliant une turbine haute pression de l’ensemble de turbine via un arbre haute pression.Referring to Figure 1, the low pressure shaft 2 for example drives a blower 3 disposed upstream of the turbomachine. The turbomachine 1 comprises, downstream of the fan and successively, a compressor assembly 4, a combustion chamber 5 and a turbine assembly 6 which form the gas generator. In the present invention, the terms “upstream” and “downstream” are defined with respect to the circulation of gases in the turbomachine and here along the longitudinal axis X. The low pressure shaft 2 connects a low pressure compressor of l the compressor assembly and a low pressure turbine of the turbine assembly to form a low pressure body. The turbomachine 1 can also comprise a high pressure body which comprises a high pressure compressor of the compressor assembly connecting a high pressure turbine of the turbine assembly via a high pressure shaft.
L’arbre rotatif, ici l’arbre basse pression 2, est centré sur l’axe longitudinal X. L’arbre basse pression 2 est guidé à son extrémité amont par un palier de guidage 10 amont et à son extrémité aval par un palier de guidage 11 aval. Les paliers de guidage 10, 11 sont chacun logés dans une enceinte d’un carter fixe 12 par rapport auquel l’arbre basse pression 2 tourne.The rotary shaft, here the low pressure shaft 2, is centered on the longitudinal axis X. The low pressure shaft 2 is guided at its upstream end by an upstream guide bearing 10 and at its downstream end by a bearing guide 11 downstream. The guide bearings 10, 11 are each housed in an enclosure of a fixed casing 12 relative to which the low pressure shaft 2 rotates.
Chaque palier 10, 11, tel que représenté sur la figure 2, comprend une bague intérieure 13 annulaire montée sur l’arbre rotatif (arbre basse pression 2) et une bague extérieure 14 annulaire montée sur leur carter fixe 12 respectif. Dans cet exemple, la bague extérieure 14 est fixée sur le carter fixe 12 à l’aide d’un dispositif anti-rotation 15 pour la bloquer en rotation par rapport au carter fixe 12. Le dispositif anti-rotation 15 est formé d’une entretoise radiale qui vient se loger, d’une part dans une encoche de la bague extérieure qui s’ouvre sur l’extérieur, et d’autre part dans un trou (non représenté) du carter fixe. Dans la présente invention, le terme « radial >> est défini par rapport à un axe radial R perpendiculaire à l’axe longitudinal X. De même, la bague intérieure 13 des paliers est frettée sur l'arbre basse pression 2 de manière à empêcher toute translation et toute rotation de la bague intérieure 13 du palier par rapport à l'arbre basse pression. Entre les bagues intérieure et extérieure 13, 14 sont agencées des éléments roulants 16 tels que des rouleaux ou des billes. Les bagues intérieure et extérieure 13, 14 comprennent des surfaces internes 17, 18 qui forment des pistes internes aux éléments roulants 16.Each bearing 10, 11, as shown in FIG. 2, comprises an annular inner ring 13 mounted on the rotary shaft (low pressure shaft 2) and an annular outer ring 14 mounted on their respective fixed casing 12. In this example, the outer ring 14 is fixed to the fixed casing 12 using an anti-rotation device 15 to block it in rotation relative to the fixed casing 12. The anti-rotation device 15 is formed by a radial spacer which is housed, on the one hand in a notch in the outer ring which opens to the outside, and on the other hand in a hole (not shown) in the fixed casing. In the present invention, the term "radial" is defined with respect to a radial axis R perpendicular to the longitudinal axis X. Similarly, the inner ring 13 of the bearings is hooped on the low pressure shaft 2 so as to prevent any translation and any rotation of the inner ring 13 of the bearing with respect to the low pressure shaft. Between the inner and outer rings 13, 14 are arranged rolling elements 16 such as rollers or balls. The inner and outer rings 13, 14 include internal surfaces 17, 18 which form tracks internal to the rolling elements 16.
En référence à la figure 2, les paliers 10, 11 sont équipés chacun d’un film fluide d’amortissement 19 qui est emprisonné entre la bague extérieure 14 et le carter fixe 12. Ce film fluide d’amortissement 19 permet de limiter ou réguler les vibrations de la turbomachine 1 en fonctionnement. En effet, la turbomachine est connue pour vibrer selon au moins un mode vibratoire donné lors de la rotation d’un ou de plusieur(s) arbre(s) rotatif(s). Ces vibrations sont dues aux défauts d’équilibrage dans la turbomachine et des balourds générés en conséquence de ces défauts d’équilibrage. L’amplitude des vibrations de chaque mode vibratoire varie en fonction du régime de la turbomachine, ici du régime de l’arbre rotatif. Le film fluide d’amortissement 19 est prévu pour occuper une chambre d’amortissement 20 annulaire. Cette dernière est située radialement entre la bague extérieure 14 du palier de guidage et la partie fixe (carter fixe 12) de la turbomachine. En particulier, chaque chambre d’amortissement 20 annulaire est formée d’une surface externe 21 de la bague extérieure 14 et d’une surface radiale interne 22 du carter fixe qui sont espacées radialement l’une de l’autre. La chambre 20 est également délimitée axialement par des éléments d’étanchéité, tels que des segments d’étanchéité (non représentés). Dans cet exemple de réalisation, deux segments d’étanchéité sont chacun en partie logés dans une gorge formée dans la surface externe 21 de la bague extérieure 14 du palier de guidage et qui sont à distance l’une de l’autre. Dans le présent exemple, la chambre d’amortissement 20 est continue. Autrement dit, la chambre d’amortissement 20 ne comprend pas de moyen de séparation formant des secteurs de chambre d’amortissement indépendants.Referring to Figure 2, the bearings 10, 11 are each equipped with a fluid damping film 19 which is trapped between the outer ring 14 and the fixed casing 12. This fluid damping film 19 makes it possible to limit or regulate the vibrations of the turbomachine 1 in operation. Indeed, the turbomachine is known to vibrate in at least one given vibrational mode during the rotation of one or more (s) rotary shaft (s). These vibrations are due to balancing faults in the turbomachine and unbalances generated as a result of these balancing faults. The amplitude of the vibrations of each vibratory mode varies according to the speed of the turbomachine, here the speed of the rotary shaft. The fluid damping film 19 is intended to occupy an annular damping chamber 20. The latter is located radially between the outer ring 14 of the guide bearing and the fixed part (fixed casing 12) of the turbomachine. In particular, each annular damping chamber 20 is formed of an external surface 21 of the external ring 14 and of an internal radial surface 22 of the fixed casing which are spaced radially from one another. The chamber 20 is also delimited axially by sealing elements, such as sealing segments (not shown). In this exemplary embodiment, two sealing segments are each partly housed in a groove formed in the outer surface 21 of the outer ring 14 of the guide bearing and which are at a distance from each other. In the present example, the damping chamber 20 is continuous. In other words, the damping chamber 20 does not include any separation means forming independent damping chamber sectors.
Sur la figure 3, la turbomachine est équipée d’un système d’alimentation qui permet d’acheminer du fluide d’amortissement pour chaque palier de guidage. Ce système d’alimentation permet également d’acheminer et d’alimenter en fluide les autres éléments de la turbomachine qui ont besoin d’être lubrifier afin d’assurer leurs bons fonctionnements et celui de la turbomachine. De manière avantageuse, mais non limitativement, le fluide est une huile. Le système d’alimentation comprend un circuit d’alimentation 25 destiné à alimenter en film fluide d’amortissement des paliers de guidage. Il y a dans cet exemple de réalisation trois paliers de guidage 10, 10’, 10” amont (en amont de l’arbre basse pression 2) et trois paliers de guidage 11, 11’, 11” aval (en aval de l’arbre basse pression 2). Ce circuit d’alimentation 25 est relié, d’une part à un réservoir 26 de fluide monté dans la turbomachine 1, et d’autre part à chaque palier de guidage 10, 10’, 10”, 11, 11’, 11”. Pour cela, le carter fixe 12 comprend une patte (non représentée) dans laquelle est formé un conduit d’alimentation 27 débouchant dans la chambre d’amortissement 20 destinée à contenir le film fluide d’amortissement 19. Cette patte peut comprendre la surface radiale interne 22 formant une partie de la chambre d’amortissement 20 et être en contact avec les segments d’étanchéité. Le système d’alimentation comprend également une pompe d’alimentation 28 qui est montée sur le circuit d’alimentation 25 de manière à délivrer le fluide du film fluide d’amortissement sous pression. Plus précisément, la pompe d’alimentation 28 pompe le fluide depuis le réservoir 26 jusqu’au conduit d’alimentation 27 du film fluide d’amortissement 19. La pompe d’alimentation 18 est une pompe principale d’alimentation destinée à alimenter d’autres éléments à lubrifier (non représentés) de la turbomachine 1. Ces éléments à lubrifier ainsi que les paliers 10, 11 sont logés dans des enceintes de lubrification formées dans le carter fixe 12. La pompe d’alimentation 28 comprend une pompe volumétrique dont la pression est fonction de la vitesse de rotation de l’arbre rotatif. Plus la pompe volumétrique tourne vite plus celle-ci envoie un débit d’huile et augmente la pression de refoulement. De manière alternative, la pompe d’alimentation est une pompe auxiliaire dédiée uniquement à l’alimentation des paliers 10, 11. En d’autres termes, et dans ce cas de figure, la turbomachine 1 comprend une pompe principale d’alimentation pour les autres éléments à lubrifier de la turbomachine et une pompe auxiliaire d’alimentation pour les paliers 10, 11.In FIG. 3, the turbomachine is equipped with a supply system which makes it possible to convey damping fluid for each guide bearing. This supply system also makes it possible to route and supply the other elements of the turbomachine which need to be lubricated in order to ensure their proper functioning and that of the turbomachine. Advantageously, but not limited to, the fluid is an oil. The supply system includes a supply circuit 25 for supplying fluid damping film to the guide bearings. In this embodiment, there are three guide bearings 10, 10 ', 10 ”upstream (upstream of the low pressure shaft 2) and three guide bearings 11, 11', 11” downstream (downstream of the low pressure shaft 2). This supply circuit 25 is connected, on the one hand to a reservoir 26 of fluid mounted in the turbomachine 1, and on the other hand to each guide bearing 10, 10 ', 10 ”, 11, 11', 11” . For this, the fixed casing 12 comprises a tab (not shown) in which is formed a supply conduit 27 opening into the damping chamber 20 intended to contain the fluid damping film 19. This tab can comprise the radial surface internal 22 forming a part of the damping chamber 20 and being in contact with the sealing segments. The supply system also comprises a supply pump 28 which is mounted on the supply circuit 25 so as to deliver the fluid from the damping fluid film under pressure. More specifically, the supply pump 28 pumps the fluid from the reservoir 26 to the supply duct 27 for the damping fluid film 19. The supply pump 18 is a main supply pump intended to supply other elements to be lubricated (not shown) of the turbomachine 1. These elements to be lubricated as well as the bearings 10, 11 are housed in lubrication chambers formed in the fixed casing 12. The feed pump 28 comprises a positive displacement pump, the pressure is a function of the speed of rotation of the rotary shaft. The faster the positive displacement pump turns, the more oil it sends and increases the discharge pressure. Alternatively, the feed pump is an auxiliary pump dedicated solely to feeding the bearings 10, 11. In other words, and in this case, the turbomachine 1 comprises a main feed pump for the other elements to be lubricated of the turbomachine and an auxiliary supply pump for the bearings 10, 11.
La turbomachine est également équipée d’un système de régulation active de la pression du film fluide d’amortissement pour chaque palier de guidage. Le système de régulation comprend un organe de régulation 30 de la pression de refoulement de la pompe d’alimentation 28. Cet organe de régulation 30 est piloté par un dispositif électronique de commande 31, décrit ci-après, en fonction de l’amplitude des vibrations de la turbomachine. L’organe de régulation 30 est disposé en aval de la pompe d’alimentation 28 tel qu’illustré sur la figure 3, suivant le sens de circulation du fluide dans le circuit d’alimentation 25. L’organe de régulation 30 est également placé en amont du palier de guidage à alimenter en film fluide d’amortissement 19, suivant le sens de circulation du fluide dans le circuit d’alimentation. La pompe d’alimentation 28 est distincte de l’organe de régulation 30. Ce dernier est également monté sur le circuit d’alimentation 25 et sur un conduit de dérivation 32 du fluide sous pression. Le conduit de dérivation 32 est connecté au circuit d’alimentation, d’une part en amont de la pompe d’alimentation 28, et d’autre part en aval de la pompe d’alimentation 28 (mais en amont des paliers de guidage). Cet organe de régulation 30 crée une restriction dont la section varie suivant l’ordre donné par le dispositif électronique de commande 31, soit ouvrir la section pour augmenter la pression du film d’alimentation, soit fermer la section pour la diminuer. En particulier, cet organe de régulation 30, plus précisément illustré sur les figures 4a à 4c est de manière avantageuse, mais non limitativement, une vanne trois voies.The turbomachine is also equipped with an active regulation system for the pressure of the damping fluid film for each guide bearing. The regulation system comprises a regulating member 30 of the discharge pressure of the supply pump 28. This regulating member 30 is controlled by an electronic control device 31, described below, as a function of the amplitude of the turbomachine vibrations. The regulating member 30 is disposed downstream of the feed pump 28 as illustrated in FIG. 3, according to the direction of circulation of the fluid in the feed circuit 25. The regulating member 30 is also placed upstream of the guide bearing to be supplied with damping fluid film 19, in the direction of circulation of the fluid in the supply circuit. The feed pump 28 is separate from the regulating member 30. The latter is also mounted on the feed circuit 25 and on a bypass duct 32 of the pressurized fluid. The bypass duct 32 is connected to the supply circuit, on the one hand upstream of the feed pump 28, and on the other hand downstream of the feed pump 28 (but upstream of the guide bearings) . This regulating member 30 creates a restriction, the section of which varies according to the order given by the electronic control device 31, either open the section to increase the pressure of the feed film, or close the section to decrease it. In particular, this regulating member 30, more precisely illustrated in FIGS. 4a to 4c is advantageously, but not limited to, a three-way valve.
Sur les figures 4a à 4c, la vanne comprend une première voie 34, une deuxième voie 35 et une troisième voie 36 qui se rejoignent à l’intérieur de la vanne. La première voie 34 est connectée à une première portion 25a du circuit d’alimentation qui est située en aval de la pompe d’alimentation 28. La deuxième voie 35 est connectée à une deuxième portion 25b du circuit d’alimentation qui est en aval de la vanne. Cette deuxième portion 25b est reliée au(x) palier(s) de guidage via le conduit d’alimentation 27 de la chambre d’amortissement 20. Enfin, la troisième voie 36 est connectée au conduit de dérivation 32 reliée au circuit d’alimentation 25 en amont de la pompe d’alimentationIn FIGS. 4a to 4c, the valve comprises a first channel 34, a second channel 35 and a third channel 36 which meet inside the valve. The first channel 34 is connected to a first portion 25a of the supply circuit which is located downstream of the supply pump 28. The second channel 35 is connected to a second portion 25b of the supply circuit which is downstream of valve. This second portion 25b is connected to the guide bearing (s) via the supply duct 27 of the damping chamber 20. Finally, the third channel 36 is connected to the bypass duct 32 connected to the supply circuit 25 upstream of the feed pump
28. Le conduit de dérivation 32 comprend une première extrémité 32a qui est reliée à la troisième voie 36 et une deuxième extrémité 32b qui est connectée au circuit d’alimentation 25 en amont de la pompe d’alimentation 28.28. The bypass duct 32 includes a first end 32a which is connected to the third channel 36 and a second end 32b which is connected to the supply circuit 25 upstream of the supply pump 28.
L’organe de régulation 30, ici la vanne, comprend en outre un élément de commande 37 qui contrôle et régule la circulation du fluide d’au moins une des voies de la vanne. Comme nous pouvons le voir sur les figures 4a à 4b, l’élément de régulation permet de réguler la circulation du fluide circulant dans le conduit de dérivation 32. L’élément de commande 37 est monté mobile entre une première position dans laquelle la troisième voie 36 est fermée (cf. figure 4a) et une deuxième position dans laquelle la troisième voie 36 est ouverte totalement (cf. figure 4c). En particulier, dans la première position représentée sur la figure 4a, le fluide circule de la première voie 34 à la deuxième voie 35 vers le palier de guidage (uniquement dans le circuit d’alimentation 25). Dans la deuxième position représentée sur la figure 4c, le fluide circule de la première voie 34 à la deuxième voie 35 vers le palier de guidage et de la première voie 34 à la troisième voie 36 vers le conduit de dérivation 32 (circuit d’alimentation 25 et conduit de dérivation 32).The regulating member 30, here the valve, further comprises a control element 37 which controls and regulates the circulation of the fluid of at least one of the channels of the valve. As we can see in FIGS. 4a to 4b, the regulating element makes it possible to regulate the circulation of the fluid circulating in the bypass duct 32. The control element 37 is mounted movable between a first position in which the third channel 36 is closed (cf. FIG. 4a) and a second position in which the third channel 36 is fully open (cf. FIG. 4c). In particular, in the first position shown in FIG. 4a, the fluid flows from the first channel 34 to the second channel 35 towards the guide bearing (only in the supply circuit 25). In the second position shown in FIG. 4c, the fluid circulates from the first channel 34 to the second channel 35 towards the guide bearing and from the first channel 34 to the third channel 36 towards the bypass duct 32 (supply circuit 25 and bypass duct 32).
L’élément de commande 37 peut également prendre une troisième position dans laquelle la troisième voie est partiellement ouverte ou partiellement fermée. Dans cette troisième position représentée sur la figure 4b, le fluide circule de la première voie 34 à la deuxième voie 35 (circuit d’alimentation) et de la première voie 34 à la troisième voie 36 (conduit de dérivation) mais à un débit moins important. En d’autres termes, l’élément de commande 37 permet de contrôler la section de passage de la troisième voie 36 connectée au conduit de dérivation 32.The control element 37 can also take a third position in which the third channel is partially open or partially closed. In this third position shown in FIG. 4b, the fluid circulates from the first channel 34 to the second channel 35 (supply circuit) and from the first channel 34 to the third channel 36 (bypass duct) but at a flow rate less important. In other words, the control element 37 makes it possible to control the passage section of the third channel 36 connected to the bypass duct 32.
Dans la première position, le fluide circule à une pression P1. Dans la deuxième position, le fluide circule entre la première voie et la deuxième voie à une pression P3. La pression P3 est inférieure à la pression P1. Dans la troisième position, le fluide circule entre la première voie et la deuxième voie à une pression P2. La pression P2 est inférieure à la pression P1 mais supérieure à la pression P3. Plus précisément encore, la pression de refoulement est la plus grande lorsque le conduit de dérivation 32 ne renvoie pas d’huile en amont de la pompe (troisième voie 36 fermée). Plus la troisième voie 36 s’ouvre, plus l’huile empreinte la voie du conduit de dérivation 32 et plus la pression du fluide circulant de la première voie 34 à la deuxième voie 35 (circuit d’alimentation 25) chute.In the first position, the fluid circulates at a pressure P1. In the second position, the fluid circulates between the first channel and the second channel at a pressure P3. The pressure P3 is lower than the pressure P1. In the third position, the fluid circulates between the first channel and the second channel at a pressure P2. The pressure P2 is less than the pressure P1 but greater than the pressure P3. More precisely still, the discharge pressure is greatest when the bypass duct 32 does not return oil upstream of the pump (third channel 36 closed). The more the third channel 36 opens, the more the oil takes up the path of the bypass duct 32 and the more the pressure of the fluid flowing from the first channel 34 to the second channel 35 (supply circuit 25) drops.
Nous comprenons que la vanne est commandée de manière progressive (c’est-àdire pas en on-off).We understand that the valve is controlled progressively (i.e. not on-off).
Dans cet exemple de réalisation, l’élément de commande 37, tel qu’un clapet, est mobile suivant une translation, ici le long d’une direction parallèle au sens de circulation du fluide d’amortissement.In this exemplary embodiment, the control element 37, such as a valve, is movable in translation, here along a direction parallel to the direction of circulation of the damping fluid.
Le contrôle de la section de passage (ouverture, fermeture, ouverture ou fermeture partielle) de la troisième voie est opéré par un algorithme embarqué dans le dispositif électronique de commande 31. Le dispositif électronique de commande 31 est installé dans la turbomachine 1. Celui-ci comprend un calculateur qui est de manière avantageuse, mais non limitativement un régulateur numérique de pleine autorité connu sous l’acronyme anglais FADEC pour « Full Authority Digital Engine Control ». Le calculateur permet de contrôler plusieurs modes de fonctionnement de la turbomachine et en particulier, différents organes de la turbomachine. Dans l’exemple de réalisation, le calculateur ouvre plus ou moins la vanne en fonction des amplitudes de vibration de la turbomachine. Pour cela, la turbomachine 1 est équipée d’une pluralité de capteurs installés à divers endroits pour mesurer ou relever un ou plusieurs paramètres physiques, physico-chimiques et aérodynamiques liés au fonctionnement de la turbomachine. Ces capteurs sont des capteurs de position, de vibration, de vitesse, de température, de pression, etc. Tous ces capteurs sont chacun reliés au calculateur.The control of the passage section (opening, closing, opening or partial closing) of the third channel is operated by an algorithm on board the electronic control device 31. The electronic control device 31 is installed in the turbomachine 1. This this includes a computer which is advantageously, but not limited to, a full authority digital regulator known by the acronym FADEC for "Full Authority Digital Engine Control". The computer makes it possible to control several modes of operation of the turbomachine and in particular, different members of the turbomachine. In the exemplary embodiment, the computer more or less opens the valve according to the amplitudes of vibration of the turbomachine. For this, the turbomachine 1 is equipped with a plurality of sensors installed at various locations to measure or read one or more physical, physico-chemical and aerodynamic parameters related to the operation of the turbomachine. These sensors are position, vibration, speed, temperature, pressure, etc. sensors. All these sensors are each connected to the computer.
Le capteur de vibration permet donc de mesurer les amplitudes de vibration de la turbomachine. Dans le présent exemple, le capteur de vibration est un accéléromètre. Un tel accéléromètre permet de fournir un signal représentatif des vibrations à un instant prédéterminé en fonction de la vitesse de l’arbre rotatif. De plus, l’accéléromètre est configuré pour mesurer l’accélération de l’arbre rotatif suivant une direction prédéterminée, ici suivant l’axe radial. Le capteur de vibration est déjà monté dans la turbomachine et il peut y en avoir plusieurs (il n’est pas prévu de rajouter des capteurs de vibrations autres que ceux déjà installés). Ceux-ci surveillent par exemple les vibrations mécaniques générées par les balourds provenant du rotor de soufflante, du compresseur (ou des compresseurs haute pression et basse pression dans le cas d’une turbomachine double flux), ou de la turbine (ou des turbines haute pression et basse pression dans le cas d’une turbomachine double flux). Par exemple, un premier capteur de vibration 33 est monté au niveau d’un palier de guidage 10, 10’, 10” amont de l’arbre basse pression tel que cela est illustré sur la figure 1. Un deuxième capteur de vibration 34 est monté à proximité du carter fixe 12 du palier de guidage 11, 11’, 11 ” au niveau du carter de turbine (cf. figure 1). Dans certaines architectures de la turbomachine (non représentées), un troisième capteur de vibration (non représenté) est agencé au niveau d’un carter intermédiaire enveloppant le compresseur haute pression. Chacun de ces premier, deuxième, voire troisième capteurs de vibration 33, 34 surveille respectivement un palier de guidage 10, 11 ou un ensemble de palier de guidage à proximité de son lieu de montage. L’algorithme précité est stocké dans une mémoire du dispositif électronique de commande 31 et met en œuvre un calcul mathématique qui est fonction de différents paramètres d’amplitude de vibration de la turbomachine, de l’emplacement des capteurs de vibrations et de la pression du film fluide d’amortissement.The vibration sensor therefore makes it possible to measure the amplitudes of vibration of the turbomachine. In the present example, the vibration sensor is an accelerometer. Such an accelerometer makes it possible to provide a signal representative of the vibrations at a predetermined instant as a function of the speed of the rotary shaft. In addition, the accelerometer is configured to measure the acceleration of the rotary shaft in a predetermined direction, here along the radial axis. The vibration sensor is already mounted in the turbomachine and there may be several (it is not planned to add vibration sensors other than those already installed). These monitor for example the mechanical vibrations generated by the unbalances coming from the fan rotor, from the compressor (or high pressure and low pressure compressors in the case of a double flow turbomachine), or from the turbine (or high turbines pressure and low pressure in the case of a double flow turbomachine). For example, a first vibration sensor 33 is mounted at a guide bearing 10, 10 ', 10 ”upstream of the low pressure shaft as illustrated in FIG. 1. A second vibration sensor 34 is mounted near the fixed casing 12 of the guide bearing 11, 11 ', 11 ”at the level of the turbine casing (see Figure 1). In certain architectures of the turbomachine (not shown), a third vibration sensor (not shown) is arranged at an intermediate casing enveloping the high pressure compressor. Each of these first, second or even third vibration sensors 33, 34 respectively monitors a guide bearing 10, 11 or a set of guide bearings near its mounting location. The above algorithm is stored in a memory of the electronic control device 31 and implements a mathematical calculation which is a function of different parameters of the amplitude of vibration of the turbomachine, the location of the vibration sensors and the pressure of the fluid damping film.
Nous allons maintenant décrire les principales étapes du procédé de régulation active de pression d’un film fluide d’amortissement des vibrations de la turbomachine.We will now describe the main steps of the active pressure regulation process of a fluid vibration damping film of the turbomachine.
Préalablement à ce procédé de régulation, l’arbre haute pression est commandé en rotation suivant l’axe longitudinal X. Le calculateur envoie pour cela un ordre de commande à l’arbre haute pression qui est entraîné en rotation entre une première vitesse nulle et une deuxième vitesse générant le démarrage de la turbomachine. L’arbre basse pression est également entraîné en rotation suivant l’axe longitudinal X. Cela est dû à la turbine basse pression (relié à l’arbre haute pression) recevant les gaz chauds issus de la chambre de combustion 5. L’arbre basse pression 4 entraîne à son tour la rotation de la soufflante 3 en amont du générateur de gaz. En fonctionnement, tous les capteurs dits « capteurs monitoring » de la turbomachine mesurent des paramètres liés au fonctionnement de la turbomachine 1 qui sont envoyés au calculateur sous forme de signal de commande représentatifs de ces paramètres. Le procédé de régulation comprend une étape d’alimentation en fluide sous pression du film fluide d’amortissement dans la chambre d’amortissement 20 des paliers de guidage de l’arbre rotatif (arbre basse pression). Cette étape comprend l’activation de la pompe d’alimentation 28 qui est reliée au calculateur. Ce dernier envoie un ordre de commande à la pompe d’alimentation 28 pour que celle-ci aspire du fluide dans le réservoir 26 de sorte à alimenter la chambre d’amortissement 20 de chaque palier de guidage via le circuit d’alimentation 25.Prior to this regulation process, the high pressure shaft is controlled to rotate along the longitudinal axis X. The computer therefore sends a control command to the high pressure shaft which is driven in rotation between a first zero speed and a second speed generating the starting of the turbomachine. The low pressure shaft is also driven in rotation along the longitudinal axis X. This is due to the low pressure turbine (connected to the high pressure shaft) receiving the hot gases from the combustion chamber 5. The low shaft pressure 4 in turn causes the fan 3 to rotate upstream of the gas generator. In operation, all the sensors known as “monitoring sensors” of the turbomachine measure parameters related to the operation of the turbomachine 1 which are sent to the computer in the form of a control signal representative of these parameters. The regulation method comprises a step of supplying pressurized fluid with the damping fluid film in the damping chamber 20 of the guide bearings of the rotary shaft (low pressure shaft). This step includes the activation of the feed pump 28 which is connected to the computer. The latter sends a control order to the supply pump 28 so that the latter sucks fluid into the reservoir 26 so as to supply the damping chamber 20 of each guide bearing via the supply circuit 25.
Le procédé comprend également une étape de mesure d’une amplitude des vibrations de la turbomachine. La mesure de l’amplitude des vibrations est réalisée par au moins un des capteurs de vibration 33, 34. Chaque capteur de vibration 33, 34 surveille les amplitudes des vibrations pendant le fonctionnement de la turbomachine. Cette surveillance est continue. Plus précisément encore, les capteurs mesurent les paramètres en continu. Le calculateur acquiert donc les données en continu.The method also includes a step of measuring an amplitude of the vibrations of the turbomachine. The amplitude of the vibrations is measured by at least one of the vibration sensors 33, 34. Each vibration sensor 33, 34 monitors the amplitudes of the vibrations during the operation of the turbomachine. This monitoring is continuous. Even more precisely, the sensors measure the parameters continuously. The computer therefore acquires the data continuously.
Chaque capteur de vibration 33, 34 envoie un signal de commande représentatif de l’amplitude des vibrations mesurée de la turbomachine au calculateur. Avantageusement, le calculateur filtre chaque signal avec un filtre anti repliement analogique. Chaque signal qui est filtré est ensuite converti par un convertisseur analogique-numérique. Un filtre numérique est par la suite appliqué à chaque signal numérisé. Les signaux sont enregistrés en temps réel dans le calculateur avec une fréquence de l’ordre de 4Hz.Each vibration sensor 33, 34 sends a control signal representative of the amplitude of the vibrations measured from the turbomachine to the computer. Advantageously, the computer filters each signal with an analog anti-aliasing filter. Each signal that is filtered is then converted by an analog-to-digital converter. A digital filter is then applied to each digitized signal. The signals are recorded in real time in the computer with a frequency on the order of 4Hz.
Le signal de commande (après avoir été filtré, converti, puis numérisé) est comparé à une valeur seuil d’amplitude des vibrations. Cette valeur seuil est mémorisée dans la mémoire du calculateur. La valeur seuil d’amplitude est définie avec les avionneurs et notamment à partir de nombreux tests et essais qui permettent d’obtenir la certification de mise en service de la turbomachine. Les tests et essais de développement et de certification permettent également de vérifier que les capteurs de vibration 33, 34, entre autres, sont placés correctement pour détecter les balourds susceptibles de générer des vibrations. La valeur seuil d’amplitude correspond également à une valeur d’amplitude maximale de vibration autorisée pendant le fonctionnement de la turbomachine, et en vol.The control signal (after being filtered, converted, and then digitized) is compared to a threshold amplitude of vibration. This threshold value is stored in the computer memory. The amplitude threshold value is defined with the aircraft manufacturers and in particular on the basis of numerous tests and trials which make it possible to obtain certification for putting the turbomachine into service. The development and certification tests and trials also make it possible to verify that the vibration sensors 33, 34, among others, are placed correctly to detect unbalances liable to generate vibrations. The amplitude threshold value also corresponds to a maximum vibration amplitude value authorized during the operation of the turbomachine, and in flight.
Lorsqu’une amplitude des vibrations mesurée est supérieure ou égale la valeur seuil, le calculateur régule la pression d’alimentation du film fluide d’amortissement 19. Il suffit qu’un capteur de vibration détecte l’atteinte ou le dépassement de la valeur seuil d’amplitude pour que la consigne de régulation de la pression soit envoyée par le calculateur. La régulation de la pression comprend la diminution ou l’augmentation de la pression du fluide film d’amortissement de sorte à revenir au seuil d’amplitude des vibrations souhaitées. Pour cela, l’étape de régulation de la pression d’alimentation comprend une commande de l’organe de régulation 31 de la pression de refoulement de la pompe d’alimentation 28 (ici la vanne) en fonction de l’amplitude des vibrations mesurée de la turbomachine. La vanne est commandée de manière à contrôler la section de passage du conduit de dérivation 32 en fonction de l’amplitude des vibrations mesurée. En d’autres termes, le clapet de la vanne est piloté en déplacement et régule le degré d’ouverture ou de fermeture du conduit de dérivation de manière à respectivement réduire ou augmenter la pression du fluide film d’amortissement circulant dans le circuit d’alimentation relié au(x) palier(s) de guidage (de la première voie 34 à la deuxième voie 35).When a measured amplitude of the vibrations is greater than or equal to the threshold value, the computer regulates the supply pressure of the damping fluid film 19. It is sufficient for a vibration sensor to detect the reaching or exceeding of the threshold value amplitude so that the pressure regulation setpoint is sent by the computer. Pressure regulation includes decreasing or increasing the pressure of the damping film fluid so as to return to the amplitude threshold of the desired vibrations. For this, the step of regulating the supply pressure comprises a control of the regulating member 31 of the discharge pressure of the supply pump 28 (here the valve) as a function of the amplitude of the vibrations measured. of the turbomachine. The valve is controlled so as to control the passage section of the bypass duct 32 as a function of the amplitude of the vibrations measured. In other words, the valve plug is piloted in displacement and regulates the degree of opening or closing of the bypass conduit so as to respectively reduce or increase the pressure of the fluid damping film circulating in the circuit. power supply connected to the guide bearing (s) (from the first track 34 to the second track 35).
Suivant un autre mode de réalisation de l’invention, l’étape de régulation de la pression d’alimentation du film d’huile d’amortissement d’au moins un palier de guidage amont est indépendante de l’étape de régulation du film d’huile d’amortissement d’au moins un palier de guidage aval. En particulier, la régulation de la pression d’alimentation des films fluides d’amortissement peut être réalisée uniquement pour les paliers de guidage en amont ou uniquement pour les paliers de guidage en aval de l’arbre rotatif. Le système d’alimentation comprend un circuit d’alimentation pour les paliers amont qui est indépendant du circuit d’alimentation pour les paliers de guidage aval. Une pompe d’alimentation est montée sur chaque circuit d’alimentation. Chaque capteur de vibration 33, 34 envoie un signal de commande au calculateur qui est représentatif de l’amplitude des vibrations mesurée au niveau du palier de guidage amont ou aval à proximité duquel celui-ci est monté ou que celui-ci surveille. Le calculateur régule la pression du film fluide d’amortissement du palier de guidage amont ou aval pour lequel l’atteinte ou le dépassement de la valeur seuil d’amplitude de vibration a été constaté(e).According to another embodiment of the invention, the step of regulating the supply pressure of the damping oil film of at least one upstream guide bearing is independent of the step of regulating the film d oil for damping at least one downstream guide bearing. In particular, the regulation of the supply pressure of the damping fluid films can be carried out only for the upstream guide bearings or only for the guide bearings downstream of the rotary shaft. The supply system includes a supply circuit for the upstream bearings which is independent of the supply circuit for the downstream guide bearings. A feed pump is mounted on each feed circuit. Each vibration sensor 33, 34 sends a control signal to the computer which is representative of the amplitude of the vibrations measured at the level of the upstream or downstream guide bearing near which it is mounted or which it monitors. The computer regulates the pressure of the fluid damping film of the upstream or downstream guide bearing for which the reaching or exceeding of the vibration amplitude threshold value has been noted.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2018
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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