FR3125333A1 - Procédé et dispositif de prédiction de dysfonctionnements d’une électrovanne à double circuit - Google Patents

Procédé et dispositif de prédiction de dysfonctionnements d’une électrovanne à double circuit Download PDF

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Abstract

Ce procédé de mesure de l’état matériel et fonctionnel d’une électrovanne à double circuit comprenant une première et une deuxième bobines coaxiales chacune associée à un circuit, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : Injection (étape 21) d’un courant sinusoïdal dans la première bobine ;Mesure (étape 22) de la tension induite aux bornes de la deuxième bobine ; etTraçage (étape 23) d’au moins une courbe d’une première grandeur proportionnelle à la tension induite mesurée en fonction d’une seconde grandeur proportionnelle au courant sinusoïdal injecté. Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Procédé et dispositif de prédiction de dysfonctionnements d’une électrovanne à double circuit
La présente invention concerne les électrovannes à double circuit.
La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de prédiction de dysfonctionnements d’une électrovanne à double circuit utilisée dans une génératrice de secours d’un aéronef.
Techniques antérieures
Certains aéronefs comprennent deux circuits électriques de bord alimentant les différents composants électroniques de l’aéronef. Lorsque l’un des deux circuits électriques de bord est défectueux ou ne fonctionne plus, le second circuit permet à l’aéronef de rester alimenté en électricité. Cependant, dans l’éventualité où les deux circuits de bord sont hors-services, certains aéronefs comprennent une génératrice hydraulique de secours. Cette génératrice hydraulique de secours est activée ou désactivée respectivement par l’ouverture ou la fermeture d’une électrovanne à double circuit.
On a représenté sur la une coupe schématique d’une électrovanne à double circuit 1 selon l’état de la technique. L’électrovanne à double circuit 1 comprend un corps 2 cylindrique comprenant intérieurement un passage tubulaire axial 3 dans lequel circule un fluide hydraulique.
Le corps 2 comprend également une cavité centrale 4 de diamètre plus large que le passage 3, et un pointeau 5 mobile longitudinalement dans la cavité 4. L’électrovanne à double circuit 1 comprend également un gicleur 6. Dans une position particulière du pointeau 5, le gicleur 6 est obstrué par le pointeau 5, tandis que dans une autre position particulière du pointeau 5, le gicleur 6 est ouvert et permet ainsi d’ouvrir l’électrovanne à double circuit 1.
L’électrovanne à double circuit 1 comprend en outre une première bobine 7 et une deuxième bobine 8, la première et la deuxième bobine 7 et 8 étant coaxiales et chacune associée et alimentée nominalement avec une tension, par exemple de 28 volts, par l’un des deux circuits électriques de bord d’alimentation (non représentés) de l’aéronef. Les deux bobines 7 et 8 sont enroulées dans le corps 2 autour de la cavité centrale 4.
Le passage d’un courant électrique dans l’une des deux bobines 7 et/ou 8 permet de créer un champ magnétique 9. Au-delà d’une intensité de courant électrique dans les bobines supérieure à une valeur de seuil, par exemple entre 50 milliampères et 150 milliampères, le champ magnétique est suffisant pour mettre en mouvement le pointeau 5 qui bouche alors le gicleur 6 et l’électrovanne à double circuit 1 est fermée. Par exemple, le pointeau 5 est fabriqué dans un matériau ferromagnétique.
Ainsi, lorsqu’au moins l’un des deux circuits électriques de bord est opérationnel, il envoie un courant supérieur à la valeur de seuil dans les bobines 7 et/ou 8, ce qui permet de garder l’électrovanne à double circuit 1 fermée. A l’inverse, lorsque les deux circuits électroniques de bord sont hors service, aucun courant ne passe au travers des bobines 7 et 8, et l’électrovanne à double circuit 1 s’ouvre sous l’action d’un ressort 10, permettant ainsi de démarrer la génératrice hydraulique de l’aéronef. La génératrice sert d’alimentation de secours, notamment pour le calculateur de stabilité du vol.
L’électrovanne à double circuit 1 comprend également des entrefers 11 présents le long du parcours du champ magnétique au niveau du corps 2 et entre le pointeau 5 et le corps 2, les entrefers 11 pouvant être de taille variable selon la position du pointeau 5 dans la cavité centrale 4.
Aucun diagnostic de performance n’existe à l’heure actuelle pour ce type d’électrovanne à double circuit 1. Il convient d’attendre la panne pour la remplacer. Il n’y a donc pas de possibilité d’anticipation de la panne par la détection de défauts dans l’électrovanne à double circuit 1.
Actuellement, la vérification du fonctionnement de l’électrovanne à double circuit 1 s’effectue au démarrage de l’aéronef. Pour ce faire, les deux circuits électriques de bord sont coupés et il est vérifié que la génératrice de secours se met bien en fonctionnement.
La présente invention a donc pour but de pallier l’inconvénient précité en permettant la prévision de pannes et la mise en évidence de dérives de performances.
La présente invention a pour objet un procédé de mesure de l’état matériel et fonctionnel d’une électrovanne à double circuit comprenant une première et une deuxième bobines coaxiales chacune associée à un circuit d’alimentation. Le procédé comprend les étapes suivantes :
  • Injection d’un courant sinusoïdal dans la première bobine ;
  • Mesure de la tension induite aux bornes de la deuxième bobine ; et
  • Traçage d’au moins une courbe d’une première grandeur proportionnelle à la tension induite mesurée en fonction d’une seconde grandeur proportionnelle au courant sinusoïdal injecté.
Ainsi, ce procédé permet de mesurer rapidement les performances magnétiques d’une électrovanne à double circuit, sans démontage et sans passage de l’électrovanne sur un banc de test, le procédé ne nécessitant qu’un générateur et un voltmètre. De plus, les performances mesurées peuvent être corrélées à des performances mécaniques et indiquer des défauts dans l’électrovanne afin de prévoir des défaillances qui n’auraient été détectées que plus tard.
Le procédé comprend en outre les étapes suivantes :
  • Comparaison de l’au moins une courbe à au moins une courbe de référence de l’électrovanne à double circuit ;
  • Identification de défauts de l’électrovanne à double circuit à partir de l’étape de comparaison.
Avantageusement, le procédé est mis en œuvre lorsque l’électrovanne est ouverte ou fermée.
Avantageusement, le courant injecté est sinusoïdal autour d’une valeur de 0 milliampère lorsque l’électrovanne est ouverte, et dans lequel le courant injecté est sinusoïdal autour d’une valeur supérieure à l’intensité nécessaire pour que l’électrovanne soit fermée.
Avantageusement, l’amplitude du courant sinusoïdal est comprise entre 50 milliampères et 200 milliampères.
Dans un mode de mise en œuvre, l’étape d’identification est effectuée par des algorithmes d’apprentissage et/ou de reconnaissance.
Le procédé est mis en œuvre pour une électrovanne à double circuit d’une génératrice hydraulique de secours d’un aéronef.
Le procédé est en outre mis en œuvre lors de la fabrication de l’électrovanne à double circuit ou lorsque l’aéronef est en maintenance au sol, ou en cours de vol de l’aéronef.
L’invention a également pour objet un dispositif de mesure de l’état matériel et fonctionnel d’une électrovanne à double circuit comprenant une première et une deuxième bobines coaxiales chacune associée à un circuit d’alimentation des bobines, le dispositif comprenant un générateur de courant sinusoïdal pour injecter un courant sinusoïdal dans la première bobine, des moyens de mesure de la tension induite aux bornes de la deuxième bobine en fonction de l’intensité du courant injecté et des moyens de comparaison de la tension mesurée avec des courbes de référence.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

dont il a déjà été fait mention, illustre schématiquement une coupe d’une électrovanne à double circuit selon l’état de la technique ;

illustre les différentes étapes du procédé de mesure de l’état matériel et fonctionnel d’une électrovanne à double circuit selon l’invention ; et
illustre schématiquement une vue schématique d’un dispositif de mesure de l’état matériel et fonctionnel d’une électrovanne à double circuit ;

est un graphique représentant trois exemples de courbes d’une première grandeur proportionnelle à la tension induite mesurée en fonction d’une seconde grandeur proportionnelle au courant sinusoïdal injecté.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
On a représenté sur la les différentes étapes d’un procédé de mesure de l’état matériel et fonctionnel d’une électrovanne à double circuit 1. Le procédé peut en particulier être mis en œuvre à l’aide d’une électrovanne à double circuit 1 selon l’état de la technique et telle que précédemment décrite à l’aide de la . La description du procédé sera donc également faite en référence à une électrovanne selon la .
Le procédé permet de vérifier le bon fonctionnement de l’électrovanne à double circuit 1 et de prédire sa panne sans avoir à la démonter. Ce procédé est en particulier mené en phase de maintenance lorsque l’aéronef est au sol, ou bien suite à la fabrication de l’électrovanne à double circuit pour vérifier sa conformité en sortie de production, ou encore en cours de vol de l’aéronef.
Le procédé peut être mis en œuvre pour vérifier le bon fonctionnement de l’électrovanne à double circuit 1 lorsque celle-ci est ouverte, ou bien lorsque celle-ci est fermée.
Dans une première étape 21, on injecte un courant sinusoïdal dans la première bobine 7.
Dans un premier mode de mise en œuvre, le but du procédé est de vérifier le bon fonctionnement de l’électrovanne à double circuit 1 lorsque celle-ci est ouverte. Le courant injecté est alors sinusoïdal autour d’une valeur de zéro milliampère. Aucun biais (également appelé « offset » en terme anglo-saxon) n’est nécessaire pour ouvrir l’électrovanne à double circuit 1 puisque celle-ci est naturellement ouverte lorsque qu’aucun courant n’est appliqué aux bobines 7 et/ou 8.
Dans un second mode de mise en œuvre, le but du procédé est de vérifier le bon fonctionnement de l’électrovanne à double circuit lorsque celle-ci est fermée. Le courant injecté est alors sinusoïdal autour d’une valeur de seuil supérieure à l’intensité nécessaire pour que l’électrovanne à double circuit 1 soit fermée. Une telle valeur de seuil est par exemple comprise entre 100 et 250 milliampères. Le biais appliqué au courant injecté est donc équivalent.
Dans ces deux modes de mise en œuvre, l’amplitude du courant sinusoïdal injecté est par exemple comprise entre 50 milliampères et 200 milliampères.
La première bobine 7 et la deuxième bobine 8 étant proches l’une de l’autre et coaxiales, l’injection d’un courant sinusoïdal dans la première bobine 7 induit une tension aux bornes de la deuxième bobine 8.
Dans une seconde étape 22, on mesure la tension enduite aux bornes de la deuxième bobine 8. Les bobines 7 et 8 peuvent également être interverties pour l’injection du courant et la mesure de la tension.
La première et la seconde étapes 21 et 22 sont effectuées simultanément à l’aide d’un générateur de courant et d’un voltmètre.
On a représenté sur la une vue schématique d’un dispositif 12 de mesure de l’état matériel et fonctionnel d’une électrovanne à double circuit 1 comprenant une première et une deuxième bobines 7 et 8 coaxiales. Le dispositif comprend un générateur de courant sinusoïdal 13 pour injecter un courant sinusoïdal I dans la première bobine 7 et des moyens 14 de mesure de la tension induite V aux bornes de la deuxième bobine 8 en fonction de l’intensité du courant I injecté, par exemple un voltmètre.
Selon l’accessibilité de l’électrovanne à double circuit 1, on peut installer directement le générateur de courant 13 et le voltmètre 14 à des connecteurs des bobines 7 et 8 de l’électrovanne à double circuit 1, ou à un faisceau de câble remontant jusqu’au système de commande de l’aéronef, lui-même accessible depuis la soute électronique de l’aéronef.
Dans une troisième étape 23, on trace la courbe de la tension induite mesurée en fonction de l’intensité du courant sinusoïdal injecté. En variante, et selon les grandeurs jugées utiles par le technicien de maintenance, une première grandeur proportionnelle à la tension induite mesurée peut être tracée en fonction d’une seconde grandeur proportionnelle au courant sinusoïdal injecté.
Dans une quatrième étape 24, on compare la courbe obtenue à une courbe de référence de l’électrovanne à double circuit 1. La courbe de référence est par exemple une courbe obtenue pour des performances de l’électrovanne à double circuit 1 telles que souhaitées. Par exemple, la comparaison s’effectue avec une courbe de référence pour une électrovanne à double circuit 1 fermée ou avec une courbe de référence pour une électrovanne à double circuit ouverte. Le dispositif 12 comprend donc en outre des moyens 15 de comparaison de la tension mesurée avec des courbes de référence.
On a représenté sur la des exemples de courbes d’une première grandeur Y proportionnelle à la tension induite mesurée en fonction d’une seconde grandeur X proportionnelle au courant sinusoïdal injecté.
Les courbes obtenues permettent de caractériser les propriétés mécaniques et magnétiques de l’électrovanne à double circuit 1. Cette caractérisation permet de s’assurer du bon état d’un certain nombre de pièces de l’électrovanne à double circuit 1, par exemple le corps 2, le pointeau 5, les bobines 7 et/ou 8, le ressort 10 ou encore la dimension des entrefers 11.
Ainsi, dans une cinquième étape 25, on identifie des défauts de l’électrovanne à double circuit 1 à partir de la comparaison des courbes.
A titre d’exemple, la illustre les courbes obtenues pour différentes positions longitudinales du pointeau 5 dans la cavité centrale 4 lorsque l’électrovanne à double circuit 1 est ouverte.
La première courbe A est une courbe A de référence pour un pointeau 5 positionné de sorte que l’électrovanne à double circuit est ouverte et délivre des performances telles que souhaitées, par exemple un flux de fluide tel que souhaité.
La seconde courbe B est une courbe B obtenue pour un pointeau B positionné de sorte que l’électrovanne à double circuit 1 est trop ouverte et délivre un flux de fluide plus élevé que celui souhaité.
A l’inverse, la troisième courbe C illustre une courbe C obtenue pour un pointeau 5 positionné de sorte que l’électrovanne à double circuit 1 n’est pas assez ouverte et délivre un flux plus faible que celui souhaité.
L’étude et la comparaison de l’allure globale des cycles d’hystérésis des courbes A, B et C permet de déduire les défauts de l’électrovanne à double circuit 1.
La récolte de données concernant tous les défauts possibles des électrovannes à double circuit permet de faciliter l’étape 25 d’identification des défauts de l’électrovanne à double circuit. En particulier, cette étape 25 d’identification est par exemple effectué par des algorithmes d’apprentissage et/ou de reconnaissance dans les moyens 15 de comparaison de la tension mesurée avec des courbes de référence.
L’étape 25 d’identification permet de :
  • mettre en évidence des problèmes de position ou de course du pointeau 5, en position ouverte, fermée, ou intermédiaire ;
  • détecter des défauts de positionnement des pièces, notamment en ce qui concerne la taille des entrefers 11 ;
  • détecter des changements de propriété de la matière, suite par exemple à des chocs, mécaniques ou thermiques.
En effet, ces défauts créent des variations dans le champ magnétique traversant les éléments de l’électrovanne à double circuit, ce qui crée des variations dans les courbes tracées par rapport à des courbes de référence.

Claims (9)

  1. Procédé de mesure de l’état matériel et fonctionnel d’une électrovanne à double circuit comprenant une première et une deuxième bobines (7 ; 8) coaxiales chacune associée à un circuit d’alimentation, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
    • Injection (étape 21) d’un courant sinusoïdal dans la première bobine (7) ;
    • Mesure (étape 22) de la tension induite aux bornes de la deuxième bobine (8) ; et
    • Traçage (étape 23) d’au moins une courbe (B ; C) d’une première grandeur (Y) proportionnelle à la tension induite mesurée en fonction d’une seconde grandeur (X) proportionnelle au courant sinusoïdal injecté.
  2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre les étapes suivantes :
    • Comparaison (étape 24) de l’au moins une courbe à au moins une courbe de référence (A) de l’électrovanne à double circuit (1) ;
    • Identification (étape 25) de défauts de l’électrovanne à double circuit (1) à partir de l’étape (24) de comparaison.
  3. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, mis en œuvre lorsque l’électrovanne à double circuit (1) est ouverte ou fermée.
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le courant injecté est sinusoïdal autour d’une valeur de 0 milliampère lorsque l’électrovanne à double circuit (1) est ouverte, et dans lequel le courant injecté est sinusoïdal autour d’une valeur supérieure à l’intensité nécessaire pour que l’électrovanne à double circuit (1) soit fermée.
  5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’amplitude du courant sinusoïdal est comprise entre 50 milliampères et 200 milliampères.
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel l’étape (25) d’identification est effectuée par des algorithmes d’apprentissage et/ou de reconnaissance.
  7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, mis en œuvre pour une électrovanne à double circuit (1) d’une génératrice hydraulique de secours d’un aéronef.
  8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, mis en œuvre lors de la fabrication de l’électrovanne à double circuit (1) ou lorsque l’aéronef est en maintenance au sol, ou en cours de vol de l’aéronef.
  9. Dispositif de mesure de l’état matériel et fonctionnel d’une électrovanne à double circuit comprenant une première et une deuxième bobines (7 ; 8) coaxiales chacune associée à un circuit d’alimentation des bobines, caractérisé en ce qu’il comprend un générateur de courant (13) sinusoïdal pour injecter un courant sinusoïdal dans la première bobine (7), des moyens (14) de mesure de la tension induite aux bornes de la deuxième bobine (8) en fonction de l’intensité du courant injecté et des moyens (15) de comparaison de la tension mesurée avec des courbes de référence.
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