KR20200066192A

KR20200066192A - 가스 터빈을 정지시키기 위한 방법 및 시스템과 차량

Info

Publication number: KR20200066192A
Application number: KR1020190151614A
Authority: KR
Inventors: 다미앙 마리오또; 스테판 세르께이라
Original assignee: 에어버스 헬리콥터스
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2020-06-09
Also published as: CN111255573A; CA3062076A1; US11098657B2; FR3089247B1; EP3660276B1; US20200173372A1; KR102293067B1; CN111255573B; FR3089247A1; CA3062076C; EP3660276A1

Abstract

본 발명은 회전 부재(14, 15) 및 연소실(16)을 구비한 가스 발생기(13)를 포함하는 가스 터빈(11)을 정지시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 가스 터빈(11)은 선택기(40)와 통신하는 계산 수단(30)에 의해 제어되는 연료 회로(20)를 포함한다. 상기 방법은 상기 선택기(40)가 가스 터빈(11)을 정지시키기 위해 제1 위치(POS1)에 위치될 때 계산 수단(30)의 명령시 연료 회로(20)를 폐쇄하는 단계를 포함한다. 만약 상기 가스 터빈(11)이 상기 폐쇄 전에 공회전하고 있지 않았다면, 또는 문턱값보다 짧은 시간 길이 동안 공회전하고 있었다면, 전자식 기계는 제한된 지속 시간 동안 회전 부재들(14, 15)을 자동적으로 회전시킨다.

Description

가스 터빈을 정지시키기 위한 방법 및 시스템과 차량{A METHOD AND A SYSTEM FOR STOPPING A GAS TURBINE, AND A VEHICLE}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 개시 내용의 전문이 본 명세서에 의해 참조로서 편입되는 2018년 11월 30일 출원된 FR　18　72143의 이익(benefit)을 주장한다.

본 발명은 가스 터빈, 특히 차량의 가스 터빈, 보다 구체적으로는 항공기, 또는 실제로는 예를 들어 회전 날개 항공기의 정지 및 또한 만약 있는 경우 가스 터빈에 의해 구동되는 적어도 하나의 회전 시스템의 정지를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

차량, 특히 항공기에는 복수의 가스 터빈이 제공될 수 있다. 따라서, 특정 회전익기에는 적어도 하나의 회전 시스템, 그리고 특히 양력 그리고 가능하게는 또한 다양한 방향으로의 추진력을 제공하기 위한 로터을 구동하기 위한 하나 이상의 가스 터빈이 제공된다.

통상적으로, 가스 터빈은 적어도 하나의 압축기, 연소실, 및 압축기에 연결된 고압 팽창 조립체가 제공된 가스 발생기를 포함한다. 압축기에는 축 방향 및/또는 원심성일 수 있는 복수의 압축 단계(stage)가 제공될 수 있다. 마찬가지로, 팽창 조립체는 복수의 팽창 터빈을 포함할 수 있다. 가스 터빈은 또한 가능하면 프리휠(freewheel)을 통해 가스 발생기에 연결되거나 연결되지 않을 수 있는 적어도 하나의 저압 파워 터빈(power turbine)을 포함한다. 항공기에서, 파워 터빈은 다양한 방향으로 양력 또는 실제로 추진력을 제공하기 위해 적어도 하나의 로터를 구동할 수 있다. 가스 발생기에 의해 생성된 파워는 적어도 하나의 파워 터빈으로 전달되고, 그 결과 그러한 파워는 양력 또는 추진력 로터로 전달된다.

가스 터빈의 작동은 제어 시스템에 의해 제어된다. 예로서, 알려진 전체 권한(full authority) 디지털 엔진 제어 시스템은 약어 FADEC에 의해 지칭된다. 제어 시스템은 일반적으로 계산 수단(calculation means)을 포함한다. 이러한 계산 수단은 "엔진 전자 제어 유닛(EECU)" 또는 보다 간단히 "엔진 제어 유닛(ECU)"으로 지칭될 수 있다. 또한, 계산 수단은 다양한 센서들 및 가스 터빈의 연료 계량 밸브에 연결된다. 계산 수단은 연료가 가스 터빈으로 전달되는 속도를 제어하기 위해 연료 계량 밸브를 제어한다.

제어 시스템은 통상적으로 편의상 "제어" 선택기라고 하는 선택기에 연결된다. 예를 들어, 그러한 제어 선택기는 3개의 위치를 가질 수 있다.

제어 선택기가 예컨대 "정지(STOP)" 위치라고 하는 첫 번째 위치에 있을 때 계산 수단은 연료 밸브를 닫는다. 그런 다음 가스 발생기는 정지되고, 이는 파워 터빈 정지로 이어지고 이에 따라 연관된 로터(들)의 정지로 이어진다.

제어 선택기가 예컨대 "비행" 위치라고 하는 두 번째 위치에 있을 때 가스 터빈이 작동 중에 있다. 아래에서 사용된 바와 같은 "공칭(nominal)" 동작이라는 용어는 제어 선택기가 비행 위치에 있는 동안의 가스 터빈의 작동에 관계된다. 가스 터빈은 로터(들)와 함께 복수의 별개의 작동 등급(operating rating)들의 적용시 작동될 수 있다.

마지막으로, 제어 선택기는 예컨대 "공회전(IDLE)" 위치라고 하는 제3 위치를 가진다. 제어 선택기가 이러한 공회전 위치에 놓여 있을 때, 가스 터빈은 로터(들)와 함께 공회전 속도(idling speed)로 작동하고, 이 경우 연료 계량 밸브가 계속해서 연료를 가스 터빈에 전달하지만 감소된 흐름 속도로 행해진다.

공칭 작동시 가스 터빈을 정지시키기 위해 사람은 제어 선택기를 그것의 "비행" 위치로부터 그것의 "정지" 위치로 전환하는 제1 절차(first procedure)를 적용할 수 있다.

제어 선택기가 그것의 정지 위치로 전환될 때, 제어 시스템은 연료 밸브를 닫아서 가스 터빈으로의 연료의 공급을 차단한다. 그런 다음 가스 발생기는 신속하게 정지하여 로터(들)과 함께 파워 터빈이 마찬가지로 감속하는 것을 허용한다. 프리휠이 없거나 프리휠을 통해 링크되는 파워 터빈의 존재시, 이러한 감속은 파워 터빈에 링크되는 기게적 조립체의 주로 기계적이고 공기 역학적인 손실과 연관되는 반대되는(opposing) 파워들의 결과로서 더 신속하게 일어난다.

결국에는, 제어 선택기를 비행 위치에서 정지 위치로 전환하여 가스 터빈을 직접 정지시키면 연료 및/또는 윤활유 코킹(coking) 현상이 발생할 수 있다. 예를 들어, 엔진이 공칭 작동 모드에 있는 동안 매우 뜨거운 가스 발생기의 구역(zone)들에 위치하는 베어링들을 윤활하는 데 오일이 사용된다. 이러한 코킹 현상은 가스 터빈이 갑자기 정지될 때이 이러한 오일의 일부를 응고시키는 경향이 있을 수 있고, 따라서 엔진은 여전히 뜨겁다. 이러한 응고된 오일은 윤활 노즐을 막을 수 있다. 또한, 가스 터빈은 여전히 뜨겁지만, 특별한 예방 조치를 취하지 않고 다시 시작된다면 가스 터빈이 손상될 수 있다.

이러한 코킹 현상을 방지하고/하거나 재시동시 손상을 피하기 위해, 엔진 제작자는 가스 터빈을 완전히 정지시키기 전에 열적으로 안정화시키기 위해 특정 작동 모드가 후속할 것을 요구할 수 있다. 두 번째 절차에서, 이러한 작동 모드는 제어 선택기를 그것의 정지 위치로 전환하기 전에 가능하게는 비행 매뉴얼(manual)에서 특정된 바와 같이, 연료가 계속 공급되지만 특정 지속 시간 동안 감소된 속도로 가스 터빈 공회전을 유지하기 위해 제어 선택기를 초기에 공회전 위치로 전환할 것을 요구한다. 공회전은 적어도 코킹의 위험을 제한하기 위해 또는 실제로 재시작에 어려움을 피하기 위해, 가스 터빈을 완전히 차단하기 전에 저온에서 가스 터빈을 안정화 시키려고 한다. 공회전 스테이지(stage)는 가스 발생기 내로 최소량의 연료를 분사함으로써 가스 터빈의 회전 부재들이 계속 회전되는 것을 가능하게 한다. 공회전은 특히 가스 터빈에 존재하는 고온 가스를 배출하고 가스 터빈을 냉각시키는 역할을 한다.

이러한 작동 모드는 효과적이지만 파일럿(pilot)의 작업량을 증가시키고/증가시키거나 파워 터빈에 의해 구동되는 로터(들)들이 또한 계속해서 회전하면서, 1분 또는 몇분 정도의 공회전 위치에서 대기 시간을 요구한다. 또한 다중 엔진 항공기에서는 이러한 작동 모드를 각 가스 터빈에 적용할 필요가 있다. 특정 비상 상황하에서, 가스 터빈 및 실제로 상기 로터(들)를 정지시키는 동안 시간 절약의 이점을 얻기 위해, 파일럿은 이 절차를 적용하지 않는 것 사이에서 선택함으로써, 그로 인해 가스 터빈의 열화 정도를 받아들여야 한다.

문서 EP 3 204 618은 가스 터빈이 완전히 정지되기 전에 공회전 속도로 작동하는 동안 온도 안정화 단계를 기술하고, 그러한 온도 안정화 단계의 지속 시간은 온도 거동 모델에 기초하여 적응된다.

문서 FR 3 017 413은 그것이 윤활 디바이스에 관한 것이기 때문에 본 발명의 분야에 속하지 않는다. 마찬가지로, 자동차 터보차저에 관한 문서들은 실제로 본 발명의 분야에 속하지 않는다.

문서 EP 3 075 662에는 가스 터빈 정지 명령 및 가스 터빈 작동 명령을 발생시키도록 구성되는 선택기와 통신하는 계산 수단이 기술되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 가능하게는 가스 터빈에 의해 구동되는 하나 이상의 로터와 함께 가스 터빈을 정지시키고, 오일 코킹의 위험을 제한하면서 가스 터빈을 정지시키기 위한 신규한 자동 방법을 제안하는 것이다.

따라서 본 발명은 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법을 제공하려고 하고, 상기 적어도 하나의 가스 터빈은 회전 부재들과 연소실이 제공된 가스 발생기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 가스 터빈은 적어도 하나의 파워 터빈을 포함하고, 상기 적어도 하나의 가스 터빈은 계산 수단에 의해 제어되는 연료 회로를 포함하며, 상기 계산 수단은 선택기와 통신을 행한다.

상기 선택기는 가스 터빈을 정지시키기 위한 정지 명령을 발생시키기 위해 파일럿에 의해 작동될 수 있다. 또한, 상기 선택기는 가스 터빈을 작동시키기 위한 적어도 하나의 작동 명령, 그리고 예를 들면 가스 터빈의 공칭 작동을 위한 공칭 작동 명령, 및 가스 터빈의 공회전 작동을 위한 공회전 작동 명령을 발생시키기 위해 파일럿에 의해 작동될 수 있다. 선택기는 다양한 형태들로 제공될 수 있고, 예로서 그것은 다양한 위치들 사이에서 이동 가능한 부재의 형태로 되어 있을 수 있거나, 파일럿에 의해 작동될 수 있는 복수의 부재들, 또는 접촉에 민감한 부재, 또는 음성 또는 눈에 의해 제어되는 부재의 형태로 되어 있을 수 있다.

이러한 방법은 동작 중에 있고 연료 회로에 의해 연료가 공급되고 있는 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키기 위한 다음 단계들; 즉,

적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키기 위한 정지 명령을 상기 선택기로 발생시키는 단계;

상기 정지 명령의 상기 발생 후, 계산 수단의 명령에 따라 연료 회로를 닫는 단계; 및

정지 지시의 상기 발생 후, 그리고 만약 상기 적어도 하나의 가스 터빈(11)이 상기 정지 명령 전에 공회전 상태에 있지 않았거나, 또는 만약 상기 적어도 하나의 가스 터빈이 저장된 문턱값보다 짧은 시간 길이 동안 정지 명령의 상기 발생의 시각에서 공회전 작동 중에 있었다면, 제한된 지속 시간 동안에 가스 발생기의 상기 회전 부재들을 회전시키기 위해 전자식 기계를 자동적으로 이용하는 단계를 포함한다.

예를 들면, 이러한 문턱값은 적어도 하나의 가스 터빈의 계산 수단, 또는 전자식 기계, 또는 실제로 외부 제어기에 저장될 수 있다.

예로서, "연료 회로를 닫는 것"이라는 용어는 계산 수단이 정지 신호를 연료 회로의 부재에 전송함으로써 엔진의 연소실에 연료를 공급하는 것을 차단한다는 것을 의미한다. 따라서 그러한 계산 수단은 예컨대 연료 계량 밸브를 폐쇄하기 위해, 펌프를 차단하기 위해, 및/또는 연료 회로의 다른 밸브 수단을 폐쇄하기 위해 정지 신호를 전송할 수 있다.

"자동적으로"라는 용어는 전자식 기계가 또한 특정된 조건이 만족될 때 인간의 중재 없이 회전 부재들을 회전 구동하기 위해 작동된다는 것을 의미한다.

그러한 상황에서, 가스 터빈에 연료가 공급되면서, 선택기는 가스 터빈을 멈출 목적으로 정지 명령을 발생시키기 위해 조작자에 의해 선택기가 조작된다. 계산 수단은 정지 명령을 받고 연소실로의 연료의 공급을 차단하도록 연료 회로를 제어한다.

공회전 단계를 통과하지 않고 또는 공회전 단계를 통과한 후, 하지만 문턱값보다 짧은 시간 길이 동안 정지 명령이 주어진다면, 전자식 기계는 가스 발생기의 회전 부재들이 "제한된" 지속 시간이라고 편의상 지칭하는 지속 시간 동안 회전하게 하는데, 이는 이러한 지속 시간의 심지어 선택적으로 가변적일 수 있을지라도 값이 유한하기 때문이다. 이러한 전자식 기계는 환기 속도로 가스 발생기의 회전 부재들의 회전을 구동한다. 이러한 환기 속도는 낮을 수 있지만, 그것은 가스가 가스 터빈 안쪽에서 흐르게 하는 것을 가능하게 하고, 특히 연료의 공급이 차단될 때 가스 터빈에 존재하는 고온의 가스를 방출하는 역할을 한다. 이러한 환기 동안에 그리고 연소실로 주입되는 연료가 없을 때, 파워 터빈의 회전 속도는 감소한다. 특히, 프리휠이 없거나 프리휠을 거쳐 링크되는 파워 터빈의 존재시, 그러한 파워 터빈의 회전 속도는 급격히 0으로 떨어지는데, 즉 파워 터빈에 결합되고 로터(들)를 포함하는 기계적 조립체의 주로 기계적이고 공기 역학적인 손실들과 연관된 적어도 반대되는 파워들에 의존하는 속도 경사도(gradient)를 따른다.

파워 터빈에 의해 구동된 적어도 하나의 로터를 가지는 항공기에 있어서, 가스 터빈은 로터가 정지되어 있는 동안에 환기될 수 있다.

또한, 파워 터빈과 로터를 빠르게 쉴 수 있게 하는 것은 또한 승객들의 소음 편의성을 향상시킬 수 있고 사람이 회전하는 로터에 접촉하는 결과로 생기는 사고의 위험을 감소시킬 수 있다.

따라서 이러한 방법은 가스 터빈이 자동적으로 환기되는 것을 가능하게 한다. 이는 가스 터빈의 완전한 상태(integrity)를 보장하고 임의의 오일 코킹의 위험 및 잠재적으로의 임의의 손상 위험 또는 재시작시의 어려움을 제한하도록 가스 터빈을 환기시킴으로써 항공기의 비행 매뉴얼의 요구 사항을 준수하는 것을 가능하게 한다.

또한, 방법을 자동화하면 미션(mission)들을 수행 할 때 시간을 크게 절약하고/절약하거나 가스 터빈을 정지할 때 항공기 파일럿의 작업량을 줄일 수 있다.

공회전 단계를 거치지 않고 정지 명령이 직접 발생되는 경우, 코킹 위험을 제한하기 위해 가스 터빈을 냉각하는 데 필요한 환기는, 가스 발생기의 회전 부재들을 구동하기 위해 몇몇 최소량의 연료가 연소실에 주입되는 공회전 단계에 의해 제공되지 않고, 전자식 기계를 사용하는 것에 의해 제공된다.

정지 명령이 간접적으로, 즉 공회전 작동의 단계를 통과한 후 발생될 때에는, 코킹의 임의의 위험을 제한하기 위해 가스 터빈을 냉각하는데 필수적인 환기는 공회전 작동의 단계에 의해 제공되고, 특정 상황들 하에서는 또한 그 후에는 전자식 기계에 의해 구동되는 가스 발생기의 회전 부재들에 의해 제공된다.

따라서 그러한 방법은 첫 번째로는 연료가 소비되는 긴 공회전 단계를 요구하지 않음으로써 그리고 두 번째로는 에너지 저장 시스템들에 의해 미리 저장된 전기 에너지만을 소비하는 전자식 기계를 사용함으로써 회전 부재들이 회전하게 함으로써 연료 소비를 최적화는 경향이 있을 수 있다.

이러한 방법은 또한 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 양태에서, 이러한 방법은 상기 적어도 하나의 파워 터빈을 제동하기 위해 브레이크를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.

선택적으로, 이러한 브레이크는 특히 자유롭거나 프리휠을 통해 링크되는 파워 터빈에 대해, 적어도 하나의 파워 터빈을 훨씬 더 빠르게 제동하도록 직접 또는 간접적으로 작동하도록 구성될 수 있다. 예로서, 브레이크로 파워 터빈을 제동하는이러한 단계는 선택기가 가스 터빈을 정지시키기 위한 정지 명령을 발생시키는 시간으로부터 또는 연료 회로의 폐쇄 후에 자동적으로 일어날 수 있다.

일 양태에서, 상기 폐쇄 전에 상기 방법은 다음 단계들, 즉

파일럿에 의해 정지 명령을 발생시키록 선택기를 조작하는 단계로서, 이러한 선택기는 상기 정지 명령을 특정하는 선택 신호를 계산 수단에 전송하는, 상기 조작하는 단계; 및

상기 선택 신호의 수신 후 계산 수단에 의해 차단 명령을 연료 회로에 전송하는 단계로서, 상기 연료 회로는 상기 차단 명령을 수신시 폐쇄되는, 상기 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

일 양태에서, 연료 회로의 상기 폐쇄는 공칭 작동 명령을 발생시키는 것으로부터 공회전 작동 명령을 발생시키는 것을 통과하지 않고 정지 명령을 발생시키는 것까지 직접 통과하도록 선택기를 조작함으로써 이루어질 수 있다.

특히, 전자식 기계는 코킹의 위험을 제한하기 위해 사용된다. 이 절차를 통해 미션 수행시 시간을 크게 절약하고/하거나 항공기 파일럿의 작업량을 줄일 수 있다.

일 양태에서, 제한된 지속 시간은 예를 들면 계산 수단에서나 전자식 기계에서와 같은 시스템에서 저장된 최대 지속 시간과 같을 수 있다. 예로서, 최대 지속 시간은 1분과 같을 수 있지만, 예컨대 가스 터빈의 열적 및 공기 역학적 모델에 좌우되는 다른 값들을 가질 수 있다. 예로서, 1분의 이러한 지속 시간은 과잉의 열(뜨거운 가스, 뜨거운 기름, 가스 터빈의 뜨거운 벽들) 전부를 확실히 제거하기 위해 2분까지 증가될 수 있다.

또 다른 예에서는, 제한된 지속 시간이 가변적일 수 있고, 예컨대 사용시 적어도 하나의 파라미터의 함수로서 자동적으로 설정될 수 있다. 변형예들에서, 이러한 제한된 지속 시간은 사용시 가스 터빈의 작동의 모델에 의해 및/또는 실시간으로 측정되는 파라미터들에 의해 확립될 수 있다. 예시로서, 저장된 수학적 관계는 가스 터빈의 온도 및/또는 외부 온도 및/또는 가스 터빈의 임의의 공회전 작동의 시간 길이의 함수로서 적용되는 제한된 지속 시간을 제공할 수 있다.

일 양태에서, 선택기는 적어도 하나의 가스 터빈에 대한 공회전 작동 명령을 발생시킬 수 있도록 구성 될 수 있고, 파일럿은 가스 터빈을 정지시키기 전에 선택기를 사용하여 공회전 작동을 수행할 수 있다. 이러한 방법은 다음 단계들, 즉

적어도 하나의 가스 터빈이 상기 정지 명령이 발생되는 순간에 공회전하는지를 탐지하는 단계;

상기 적어도 하나의 가스 터빈이 상기 정지 명령이 발생된 순간에 공회전하고 있었을 때, 상기 정지 명령이 발생되기 전에 적어도 하나의 가스 터빈의 공회전 작동시의 상기 시간 길이를 결정하는 단계(예컨대, 계산 수단을 사용함으로써);

저장된 문턱값과 상기 시간 길이를 선택적으로 비교하는 단계; 및

상기 시간 길이가 문턱값보다 짧다면, 상기 제한된 지속 시간 동안 가스 발생기의 상기 회전 부재들을 회전시키기 위해 전자식 기계를 자동적으로 이용하는 단계를 포함할 수 있다.

이러한 방법은 또한 가스 터빈이 직접 정지되는 경우에 적용될 수 있고, 그러한 경우 문턱값과 비교되는 상기 시간 길이가 0인 것으로 간주된다.

그러한 상황하에서, 연료 회로의 폐쇄 후, 가스 터빈이 폐쇄 시각에서 공회전하지 않았기 대문에, 또는 가스 터빈이 폐쇄 시각에서 공회전하였었기 때문에, 하지만 문턱값보다는 짧은 시간 길이 동안 가스 발생기의 회전 부재들을 자동적으로 구동하기 위해 전자식 기계가 스위치 온(switch on)된다. 따라서, 이러한 방법은 가스 터빈의 완전한 환기를 보장하는 것을 가능하게 한다.

공회전 단계의 존재시, 제한된 지속 기간은 특히 정지 명령이 발생되기 전에 가스 터빈의 공회전 작동에서 시간 길이의 함수로서 변할 수 있다.

예를 들면, 그러한 제한된 지속 시간은 저장된 문턱값과 상기 시간 길이 사이의 차이와 같을 수 있다. 전술한 최대 지속 시간과 마찬가지로, 이러한 저장된 문턱값은 일정하거나 사용시 설정될 수 있다.

예시로서, 저장된 문턱값은 1분과 같을 수 있다. 만약 선택기가 정지 명령을 발생시키기 위해 작동될 때 가스 터빈이 20초 동안 공회전하고 있었다면, 전자식 기계는 1분에서 20초를 뺀, 즉 40초와 같은 제한된 지속 시간 동안 가스 발생기를 구동한다.

일 양태에서, 환기 속도는 가스 발생기에 대한 저장된 공칭 속도의 8% 내지 15%의 범위에 있을 수 있다.

선택적으로, 그러한 환기 속도는 사용시, 예컨대 둘러싸는 상태의 함수로서 자동적으로 설정될 수 있다. 일 예에서, 그러한 환기 속도는 15℃보다 높은 외부 온도에 대해 저장된 공칭 속도의 8%와 같을 수 있으며 15℃ 이하의 외부 온도에 대해 저장된 공칭 속도의 15%와 같을 수 있다.

선택적으로, 환기 속도는 일정하거나 또는 감소하거나 또는 일정한 다음 감소한다.

환기 속도를 일정할 수 있거나, 환기의 시간 길이를 감소시키고/감소시키거나 연료 소비를 최적화하기 위해 가스 터빈의 수명을 최적화하도록 되는 프로파일을 따를 수 있다. 위 프로파일들은 예시로서 주어진다.

예를 들면, 환기 속도는 제1 지속 시간 동안 제1 값과 같을 수 있고, 이러한 제1 지속 시간 후에는 완전히 정지하기 전에 최소 속도까지 천천히 감소한다.

일 양태에서, 전자식 기계는 상기 선택기에 의해 전자식 기계로 전송된 신호, 또는 상기 계산 수단에 의해 전자식 기계로 전송된 신호 또는 적어도 상기 선택기 또는 계산 수단과 통신하는 외부 제어기에 의해 전송된 신호의 제어 하에 제한된 지속 시간 동안 가스 발생기의 상기 회전 부재들을 자동적으로 회전시킨다.

일 변형예에서, 전자식 기계는 그것 자체의 제어 전자 기기에 의해 그러한 제어 전자 기기에서 저장된 적어도 하나의 관계의 함수로서, 그리고 선택기 및/또는 계산 수단, 및/또는 외부 제어기로부터 오는 신호들의 함수로서 이러한 방법을 적용하기 위해 제어될 수 있다.

일 양태에서, 제한된 지속 시간 동안 회전 부재들을 회전시키기 위해 전자식 기계를 자동적으로 이용하는 단계는 그러한 전자식 기계 또는 적어도 하나의 가스 터빈의 적어도 하나의 센서를 사용하여 추정되는 속도의 함수로서 전자식 기계의 속도를 제어하는 단계를 포함한다. 예로서, 그러한 센서는 속도 센서 또는 위치 센서일 수 있다.

일 양태에서, 제한된 지속 시간 동안 회전 부재들을 회전시키기 위해 전자식 기계를 자동적으로 이용하는 단계는 그러한 전자식 기계에 의해 소비된 전류의 측정으로부터 추정된 토크의 함수로서 전자식 기계의 토크를 제어하는 단계를 포함한다. 소비된 전기는 종래의 전류 센서로 측정될 수 있다.

일 양태에서, 상기 적어도 하나의 가스 터빈은 복수의 가스 터빈들을 포함할 수 있고, 이러한 가스 터빈들 각각은 각각의 전자식 기계에 연결되어 있으며, 이러한 방법은 모터 모드에서 각각의 전자식 기계를 공통 제어기가 제어하는 단계로서, 상기 제어기는 그러한 전자식 기계들을 차례대로 작동시키는 상기 제어하는 단계와, 가스 터빈들을 정지시키는 단계를 포함할 수 있고, 이 경우 그러한 전자식 기계들 중 어느 것도 상기 정지시키는 단계 동안에 전기 발생기 모드에서 작동할 수 없다.

방법 외에, 본 발명은 그러한 방법을 적용하는 시스템을 제공한다. 그러한 시스템에는 적어도 하나의 가스 터빈이 제공되고, 상기 가스 터빈은 회전 부재들과 연소실이 제공된 가스 발생기를 포함하며, 상기 가스 터빈은 적어도 하나의 파워 터빈을 포함하고, 상기 가스 터빈은 계산 수단에 의해 제어된 연료 회로를 포함하며, 상기 계산 수단은 선택기와 통신하고 있고, 상기 선택기는 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키고 적어도 하나의 가스 터빈을 작동시키기 위한 적어도 하나의 작동 명령을 발생시키기 위한 정지 명령을 발생시키도록 구성되어 있다.

또한, 상기 시스템은 각각의 가스 터빈에 대한 각각의 전자식 기계를 포함하고, 상기 전자식 기계는 대응하는 가스 터빈의 가스 발생기에 연결되어 있으며 본 발명의 방법을 적용하도록 구성되어 있다.

일 양태에서, 이러한 시스템은 상기 파워 터빈을 제동하기 위한 적어도 하나의 브레이크를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 그러한 시스템이 제공된 차량을 제공한다.

그러한 차량은 상기 파워 터빈에 의해 회전 구동되는 적어도 하나의 로터를 포함할 수 있다.

본 발명 및 이의 이점은 예시로서 제공된 실시예들에 대한 이어지는 설명과 연계하여 그리고 다음의 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 나타날 것이다:
도 1은 본 발명의 차량의 도면.
도 2는 가스 터빈의 개략도.
도 3은 본 발명의 방법을 보여주는 흐름도.
도 4는 종래 기술의 방법을 보여주는 그래프.
도 5는 본 발명의 방법을 보여주는 그래프.
도 6은 본 발명의 방법을 보여주는 그래프.

도면들 중 2개 이상에 존재하는 요소들은 그것들 각각에서 동일한 참조 번호가 주어진다.

도 1은 가스 터빈(11)과, 본 발명의 방법을 적용함으로써 그러한 가스 터빈이 정지되는 것을 가능하게 하는 시스템을 보여준다. 그러한 가스 터빈은 차량에 배치된다. 본 발명은 임의의 타입의 차량에 적용 가능하다. 또, 이러한 방법은 차량에 위치하지 않는 가스 터빈들을 정지시키는데 또한 적용 가능하다.

본 발명을 예를 들어 설명하기 위해, 도 1은 적어도 하나의 가스 터빈을 가지는 항공기 타입의 차량(1)에 관련되는 실시예를 보여준다.

이러한 항공기는 앞 단부(2)로부터 뒤 단부(3)까지 길이 방향으로 연장하는 구조물을 가진다. 또, 그러한 항공기는 그것의 양력과 가능하게는 또한 그것의 추진력의 적어도 일부를 항공기에 제공하기 위한 블레이드(blade)(6)들이 제공된 메인 로터(main rotor)(5)를 가지는 회전익기이다. 항공기(1)는 또한 그러한 항공기의 요 움직임(yaw movement)을 제어하기 위한 요 움직임 제어 로터(4)를 가진다.

도 1의 실시예에서, 다양한 로터들을 구동하기 위해, 항공기는 파워 플랜트(power plant)(10)를 포함한다. 이러한 파워 플랜트(10)에는 복수의 가스 터빈(11)들이 제공된다. 예를 들면, 각각의 가스 터빈은 MGB라고 부르는 메인 파워 트랜스미션 기어박스(transmission gearbox)를 통해 메인 로터(5)를 구동한다.

각각의 가스 터빈은 계산 수단(30)에 의해 제어된다. "계산 수단(calculation means)"이라는 용어는 단일 계산 수단 또는 계산 수단의 하나의 세트를 망라하기 위해 사용된다. 또한, 그리고 예로서 그러한 계산 수단은 적어도 하나의 메모리(32)를 구비한 적어도 하나의 프로세서(31), 적어도 하나의 집적 회로(integrated circuit), 적어도 하나의 프로그램 가능한 시스템, 적어도 하나의 논리 회로(logic circuit)를 포함할 수 있고, 이들 예들은 "계산 수단"이라는 용어에 주어질 범주를 제한하지 않는다. 그러한 계산 수단은 ECU를 포함할 수 있다.

예를 들면, 각각의 가스 터빈은 그것 자체의 계산 수단(30)에 의해 제어된다.

도 2를 참조하고, 그것이 차량 내에 설치되는지 여부와는 무관하게, 가스 터빈은 보통 가스 발생기(13)에 공기를 공급하기 위한 공기 흡입구(18)를 가진다. 가스 발생기(13)는 공기 흡입구(18)로부터 들어오는 공기를 압축하기 위해 하나 이상의 압축 터빈들이 제공된 압축기(14)를 포함한다.

그런 다음 압축된 공기는 가스 발생기(13)의 연소실(14)로 들어간다. 연소실에는 연료 회로(20)에 의해 연료가 공급된다. 예를 들면, 연료 회로는 적어도 하나의 연료 탱크(21), 및/또는 적어도 하나의 파이프(22), 및/또는 적어도 하나의 흡입 펌프 및/또는 백킹 펌프(backing pump)(23). 및/또는 연료 계량 밸브(24), 및/또는 연료 차단 밸브(25) 등을 포함한다. 또한, 계산 수단(30)은 연료 회로를 폐쇄할 수 있고, 즉 그러한 목적을 위한 정지 신호를 상기 적어도 하나의 펌프 및/또는 연료 계량 밸브 및/또는 차단 밸브 및/또는 연료 탱크(21)로부터의 유체 흐름으로부터 연소실(16)을 격리시키기에 적합한 연료 회로에서의 임의의 부재에 보냄으로써 연소실로의 연료 공급을 차단할 수 있다. 이러한 정지 신호는 전기, 아날로그, 디지털 등인 신호의 형태일 수 있다.

연소실(16)을 떠나는 고온 가스가 팽창함으로써, 적어도 하나의 고압 터빈이 제공된 팽창 조립체(15)를 회전 구동시킨다. 각각의 고압 터빈은 압축기(14)를 가지고 회전하도록 제한된다.

이러한 상황에서, 압축기(14) 및 팽창 조립체(15)는 가스 발생기(13)의 회전 부재들을 형성한다. 압축기(14) 및 팽창 조립체(15)는 회전 속도(Ng)로 회전하게된다.

또한, 가스 터빈(11)은 가스 발생기로부터 하향으로 적어도 하나의 파워 터빈(17), 그리고 구체적으로는 도시된 예에서 2개의 파워 터빈을 포함한다. 이러한 파워 터빈은 가스 터빈(11)의 배출구 샤프트를 구동시키는 역할을 한다. 예를 들면, 그러한 배출구 샤프트는 파워 트랜스미션 기어박스(MGB)를 구동하는 역할을 할 수 있다. 파워 터빈은 프리휠(freewheel)을 거쳐 가스 발생기에 링크되는 터빈일 수 있거나, 프리 터빈(free turbine)일 수 있다.

설비는 또한 가스 발생기(13)의 회전 부재들에 기계적으로 연결되는 모터 기계를 포함한다. 예를 들어, 그러한 모터 기계는 가스 발생기의 각 터빈과 회전하도록 물리적으로 구속되는 샤프트에 연결된다. 선택적으로, 모터 기계는 전자식 기계(50), 예를 들어 모터 모드 및 발전기 모드에서 대안적으로 작동하기에 적합한 종래의 전자식 기계(예를 들어, 때때로 "스타터-발전기(starter-generator)"라고도 함)일 수 있다. 이러한 전자식 기계는 또한 그와 연관된 제어 전자 장치를 갖는 전기 모터 외의 것은 포함하지 않을 수 있다. 전자식 기계(50)는 계산 수단(30)에 의해 발생된 제어 신호들을 수신할 수 있도록 하기 위해, 유선 또는 무선 연결에 의해 적어도 하나의 계산 수단(30)에 연결될 수 있다.

복수의 가스 터빈들의 존재시, 단일 전자식 기계가 가스 터빈들 모두에 선택적으로 연결될 수 있다.

복수의 가스 터빈들이 존재하는 경우, 시스템은 각각의 가스 터빈을 위한 하나의 전자식 기계를 포함할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 그러한 전자식 기계들은 일부 부재들을 공통으로 공유할 수 있다. 예를 들면, 각각의 전자식 기계는 모터 모드를 위한 파워 및 제어 전자 기기 및 발전기 모드를 위한 파워 및 제어 전자 기기를 단일 유닛으로 포함할 수 있다.

복수의 전자식 기계가 존재하는 경우, 단일 공통 제어기는 모든 전자식 기계에서 모터 모드를 위한 파워 및 제어 전자 기기를 형성할 수 있다.

구체적으로, 가스 터빈은 차례로 시동되기 때문에, 전자식 기계들의 모터 모드를 위한 파워 및 제어 전자 기기는 전체 시스템의 전체 중량을 감소시키기 위해 공통 제어기 내에서 공통화될 수 있다. 선택적으로, 본 발명의 맥락에서 가스 터빈을 정지시키는 단계 동안, 전자식 기계는 공통 제어기에 의해 자동으로 제어되어 서로 연속적으로 활성화될 수 있다. 각각의 전자식 기계는 선택적으로 이전에 활성화된 전자식 기계의 잠재적인 느린 감속을 고려한 계단식 제어 기능의 적용으로 제어될 수 있다. 선택적으로, 가스 터빈을 정지시키는 단계 동안, 전자식 기계는 발전기 모드에서 작동하는 것이 방지된다.

또 다른 양태에서, 계산 수단(30)은 유선 또는 무선 연결에 의해 측정 시스템 조립체에 연결될 수 있다. 이러한 측정 조립체는 다양한 센서들을 포함할 수 있고, 이 경우 "센서"라는 용어는 그와 같은 센서 또는 파라미터의 값을 결정하는 역할을 하는 시스템을 지칭하는 것으로 광범위하게 이해되어야 한다. 측정 조립체(50)는 예컨대 가스 발생기로부터 다운스트림 온도, 가스 터빈에 의해 발생된 토크, 가스 터빈의 가스 발생기의 회전 속도, 파워 터빈의 회전 속도와 같은 가스 터빈의 온도와 같은 가스 터빈의 온도와 같은 가스 터빈의 온도와 같은, 가스 터빈의 적어도 하나의 엔진 파라미터의 값을 결정하기 위한 센서들을 포함할 수 있다.

일 양태에서, 설비는 적어도 하나의 가스 터빈을 작동시키거나 정지시키도록 작동될 수 있는 선택기(40)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 설비는 가스 터빈마다 하나의 선택기(40)를 가질 수 있다. 각각의 계산 수단(30)은 유선 또는 무선 연결에 의해 하나 이상의 선택기(40)에 연결될 수 있다. 전자식 기계(50)는 유선 또는 무선 연결에 의해 선택기(40)에 연결될 수 있다.

이러한 선택기(40)는 다양한 명령(order)(ORD1, ORD2, ORD3)을 발생시키기 위해 다양한 위치(POS1, POS2, POS3)를 점유할 수 있는 부재(41)와 함께 센서(42)를 포함할 수 있다. 센서(42)는 계산 수단(30)으로 신호를 전송하는데, 이 신호는 점유된 위치의 함수에 따라 변하며, 편의상 "선택" 신호라고 한다. 특히, 선택기는 가스 터빈이 완전히 셧다운(shut down)되어야 한다는 것을 계산 수단에 알려주는 선택 신호를 전송하기 위해 연속 라인들로 그려진 적어도 제1 위치(POS1)에 위치될 수 있다. 선택기는 가스 터빈이 정상적으로 작동해야 한다는 것을 계산 수단에 알려주는 선택 신호를 전송하기 위해 다른 위치들, 예를 들어 점선들로 도시된 제2 위치(POS2)에 위치될 수 있다. 선택기는 가스 터빈이 유휴 상태임을 계산 수단에 알리는 선택 신호를 전송하기 위해 중간의 제3 위치에 위치될 수 있다.

선택기는 상술한 3가지 동작 모드를 선택하기 위해 다른 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 선택기는 터치, 음성 또는 눈으로 제어되는 선택 시스템을 포함 할 수 있다.

설비는 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 방법을 적용하는데 적합하다.

이러한 방법에서, 모니터링 단계(STP1) 동안, 계산 수단(30)은 선택기(40)에 의해 주어진 명령을 결정할 수 있다. 예를 들어, 계산 수단(30)은 선택 신호가 가스 터빈을 정지시키기 위한 정지 명령(ORD1) 또는 가스 터빈을 작동시키기 위한 명령, 및 보다 정확하게는 가스 터빈에 대한 공칭 작동 명령(ORD2) 또는 공회전 작동 명령(ORD3)을 전달하는지를 결정하도록 선택기(40)로부터 나오는 선택 신호를 분석한다.

선택기(40)가 정지 명령(ORD1)을 발생시킬 때, 계산 수단(30)은 폐쇄 단계(STP2) 동안 연료 회로를 폐쇄하기 위해 연료 회로(20)의 적어도 하나의 요소를 작동시킨다.

동시에, 연료 회로의 폐쇄 이전 또는 연료 회로의 폐쇄 단계 후에, 평가 단계(STP3) 동안, 시스템은 가스 터빈을 환기시키기 위해 전자식 기계가 사용될 필요가 있는지 여부를 결정한다.

특히, 시스템은 폐쇄 명령이 주어지기 전에 가스 터빈이 공전했는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 계산 수단(30) 또는 전자식 기계의 모터 모드, 또는 실제로 외부 제어기에 대한 파워 및 제어 전자 기기는 정지 명령(ORD1)을 생성하기 전에 선택기(40)가 공칭 작동 명령(ORD2) 또는 공회전 작동 명령(ORD3)을 발생시켰는지를 결정하기 위해 선택기(40)에 의해 발생된 신호를 분석할 수 있다.

만약 연료 회로를 폐쇄하기 전에 가스 터빈(11)이 공전하지 않으면, 강제된(forced) 환기 단계(STP4)가 개시된다. 계산 수단(30) 또는 전자식 기계의 모터 모드에 대한 파워 및 제어 전자 기기, 또는 실제로 외부 제어기가 전자식 기계(52)가 모터 모드에서 동작하도록 전자식 기계(52)를 제어할 수 있다. 전자식 기계(50)는 가스 발생기의 회전 부재들(14, 15)이 제한된 지속 시간(Tvent) 동안에 환기 속도로 회전하는 것을 가능하게 하기 위해 자동적으로 움직이게 된다. 그러한 상황하에서, 이러한 제한된 지속 시간(Tvent)은 저장된 최대 지속 시간(Tmax)과 같을 수 있고, 이러한 최대 지속 시간(Tmax)은 일정할 수 있으며, 예를 들면 약 1분이거나 사용시 하나 이상의 파라미터들의 함수로서 설정될 수 있다.

강제된 환기 단계(STP4) 동안, 회전 부재들(14, 15)의 회전 움직임은 가스 터빈이 그것의 연료가 차단되는 것에도 불구하고 환기되는 것을 가능하게 한다.

또한, 환기 속도는 가스 터빈의 열적 및 공력 모델 및/또는 실시간으로 측정되는 파라미터들의 함수로서 제어 가능하거나 설정 가능하게 최적화될 수 있다.

하나의 가능성에서, 환기 속도는 가스 발생기에 대해 규정된 공칭 속도의 많아야 8% 내지 15%의 범위에 있을 수 있다.

또한, 파워 터빈은 브레이크에 의해 선택적으로 제동될 수 있다.

제한된 지속 시간(Tvent)의 끝에서, 전자식 기계는 정지된다.

연료 회로가 폐쇄되기 전에 가스 터빈(11)이 공회전한 경우, 방법은 평가 단계(STP5)를 포함하고, 이러한 평가 단계(STP5) 동안, 시스템, 예컨대 계산 수단(30)은 정지 명령이 발생되기 전에 가스 터빈(11)의 공회전 동작(Tfct)의 시간 길이를 결정하기 위해 종래의 방법들을 사용한다. 이러한 계산 수단은 이러한 시간 길이(Tfct)를 문턱값(Ts)과 비교한다. 예를 들면, 문턱값(Ts)은 전술한 최대 지속 시간(Tmax)과 같을 수 있다.

만약 계산 수단이 이러한 시간 길이(Tfct)가 문턱값(Ts) 이상이라는 것을 탐지하면, 회전 부재들(14, 15)의 자동 회전이 억제된다. 가스 발생기, 또는 실제로 파워 터빈은 브레이크에 의해 제동되는 것과 같이 점진적으로 늦추어진다.

대조적으로, 시간의 길이(Tfct)가 문턱값(Ts)보다 작으면, 강제된 환기 단계(STP4)가 수행된다.

그럼에도 불구하고, 이러한 강제된 환기 단계에서 전자식 기계가 사용되는 제한된 지속 시간은 시간 길이(Tfct)의 함수로서 변할 수 있다. 예를 들어, 이 제한된 지속 기간은 저장된 문턱값과 상기 시간 길이(Tfct) 사이의 차이와 동일할 수 있다.

일 구현예에서, 정지 명령(ORD1)이 발생될 때, 전자식 기계는 강제된 환기 단계 동안 저장된 문턱값과 공회전 동작 시간 길이(Tfct)의 차이와 같은 제한된 지속 시간 동안 모터 모드에서 사용된다. 공회전의 이전 단계가 없는 경우, 시간 길이(Tfct)는 0인 것으로 간주되고, 그로 인해 전자식 기계가 직접적인 정지의 경우에 또는 짧은 공회전 단계 후에 사용되는 것을 가능하게 한다.

도 4 및 도 6은 종래 기술의 방법과 비교된 본 발명의 동작을 예시하는 3개의 각 그래프를 보여준다. 특히, 도 4는 종래 기술의 방법을 보여주고, 도 5는 가스 터빈이 정지되게 하기 전에 어떠한 공회전 단계도 개시되지 않을 때의 본 발명의 방법을 보여주고, 도 6은 가스 터빈이 정지되게 하기 전에 공회전 단계가 개시되었을 때의 본 발명의 방법을 보여준다.

각각의 그래프는 횡축이 분 단위로 눈금화되어 있고, 좌측 종축과 우측 종축은 각각 선택기의 위치와, 가스 발생기와 파워 터빈의 공칭 속도들의 백분율로서 회전 속도들을 보여준다. 각각의 그래프는 선택기에 의해 주어진 명령을 보여주는 제1 곡선(C1), 가스 발생기의 회전 속도를 보여주는 제2 곡선(C2) 및 파워 터빈의 회전 속도를 보여주는 제3 곡선(C3)을 나타내며, 이는 이들 예에서 자유롭거나 프리휠(freewheel)을 거쳐 링크되는 파워 터빈이다. 제공된 시간 데이터는 예시로서 주어지는 것이고 고려중인 가스 터빈에 좌우된다.

종래 기술의 알려진 방법에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 선택기는 처음에 공칭 작동 명령(ORD2)을 발생시킨다. 가스 터빈은 공칭 방식으로 작동한다. 파워 터빈의 회전 속도는 그것의 공칭 속도에 있고, 가스 발생기의 회전 속도는 그것의 공칭 속도의 90%와 같다.

1분과 2분 사이에서, 선택기는 공회전 작동 명령(ORD3)을 발생시킨다. 가스 터빈은 공회전 속도로 작동한다. 파워 터빈의 회전 속도는 실질적으로 그것의 공칭 속도의 85%와 같고, 가스 발생기의 회전 속도는 그것의 공칭 속도의 70%와 같다.

가스 터빈을 냉각사키기 위해 필요한 2분의 끝에서, 가능하게는 비행 매뉴얼에서 명시된 것처럼, 선택기는 정지 명령(ORD1)을 발생시키기 위해 작동한다. 파워 터빈과 가스 발생기의 회전 속도는 주로 기계적이고 공기 역학적인 손실들과 연관되는 저항성 파워들의 함수로서 0의 값까지 감소한다.

도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 방법에서는, 선택기가 처음에 공칭 작동 명령(ORD2)을 발생시킨다. 가스 터빈은 공칭 방식으로 동작한다. 파워 터빈의 회전 속도는 그것의 공칭 속도에 있고, 가스 발생기의 회전 속도는 그것의 공칭 속도의 90%와 같다.

1분의 끝에서, 선택기는 정지 명령(ORD1)을 직접 발생시키기 위해 이 예에서 동작된다.

연료의 공급이 차단되고, 파워 터빈의 회전 속도는 주로 기계적이고 공기 역학적인 손실들과 연관되는 저항성 파워들의 함수로서 0의 값까지 감소한다. 파워 터빈의 감속은 파워 터빈의 자동적으로 제동시키는 단계를 수행함으로써 최적화될 수 있다. 파워 터빈의 회전 속도가 감소하는 경사는 훨씬 가파르다.

대조적으로, 전자식 기계는 가스 발생기의 회전 부재들을 회전시키기 위해 작동된다. 가스 발생기의 회전 속도는 감소하지만 예컨대 1분의 제한된 지속 시간 동안과 같은 환기 속도로 유지된다. 예로서, 이 환기 속도는 가스 발생기의 공칭 속도의 8%(포함) 내지 15%(포함)의 범위에 있을 수 있고, 선택적으로 외부 온도의 함수일 수 있다. 이 단계 동안, 가스 발생기의 회전 속도는 예를 들면, 일정 또는감소하거나 또는 일정한 다음 감소할 수 있다. 이러한 제한된 지속 시간의 끝에서, 전자식 기계는 스위치 오프된다.

예로서, 전자식 기계는 가스 터빈의 계산 수단에 의해 전자식 기계로 전달되는 속도 설정점에 의해 제어될 수 있고, 이러한 전자식 기계 및/또는 가스 발생기는 가능하게는 그러한 전자식 기계 내에서 내부적으로 속도가 서보-제어되는 것을 가능하게 하기 위해 속도 또는 위치 센서가 선택적으로 제공된다. 일 예에서, 속도 설정점은 상수(constant)의 백분율의 함수로서 결정될 수 있으며, 이 백분율은 외부 온도의 함수로서 선택적으로 변할 수 있으며, 그러한 상수는 전술한 공칭 속도일 수있다.

이러한 전자식 기계는 선택기에 의해 송신된 명령어들의 함수 및 제어기에 이전에 저장된 그것의 자체 관계들의 함수으로서 그것 자체의 제어기에 의해 동일하게 제어될 수 있다. 예를 들어, 전자식 기계의 제어기는 전술한 속도 설정점을 확립할 수 있다.

제어의 다른 방법들이 생각되어질 수 있는데, 예를 들면 토크 설정점에 의한 서보 제어 및 가능하게 전류 센서에 의해 전류를 측정함으로써 발생중인 토크의 이미지를 제공할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같은 본 발명의 방법에서는, 선택기가 공칭 동작 명령(ORD2)을 발생시키기 위해 처음에 작동된다. 가스 터빈은 공칭 방식으로 작동한다. 파워 터빈의 회전 속도는 그것의 공칭 속도에 있고, 가스 발생기의 회전 속도는 그것의 공칭 속도의 90%와 같다.

1분의 끝에서, 선택기는 공회전 동작 명령(ORD3)을 발생시키기 위해 작동된다. 가스 터빈은 시간 길이(Tfct) 동안 공회전 속도로 작동한다. 이러한 시간 길이가 저장된 문턱값보다 길다면, 연료 회로는 전자식 기계가 작동되지 않고 이러한 시간 길이의 끝에서 차단된다.

도시된 예에서, 이러한 문턱값은 1분에서 설정되고 그 시간은 30초와 같다.

그러한 상황하에서, 그리고 이 예에서, 1분 30초 후에는 선택기가 정지 명령(ORD1)을 발생시키도록 작동된다. 연료의 공급이 차단되고, 파워 터빈의 회전 속도가 주로 기계적 및 공기 역학적인 손실들과 연관된 저항성 파워들의 함수로서 0의 값까지 감소한다. 대조적으로, 전자식 기계는 가스 발생기의 회전 부재들을 회전시키기 위해 작동된다. 가스 발생기의 회전 속도는 감소하지만, 예로서 그것은 제한된 지속 시간 동안 그것의 공칭 속도의 8% 내지 15%의 범위에 있는 속도로 유지된다. 이러한 제한된 지속 시간의 끝에서, 전자식 기계는 스위치 오프된다. 이 예에서, 제한된 지속 시간은 1분의 문턱값과 30초의 시간 길이(Tfct) 사이의 차이와 같고, 따라서 30초와 같다.

또 다른 양태에서는, 정지 명령의 발생 후, 선택기는 공칭 또는 공회전 동작에 대한 명령을 발생시키도록 작동되고, 가스 터빈은 다시 시작된다. 그런 다음 전술한 방법이 다시 한번 적용될 수 있다.

물론, 본 발명은 그것의 구현에 대해 다양한 변형을 받을 수 있다. 여러 실시예가 설명되었지만, 가능한 모든 실시예를 완전히 식별하는 것이 고려될 수 없다는 것은 쉽게 이해될 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 균등한 수단으로 설명된 임의의 수단을 교체하는 것을 당연히 생각할 수 있다.

Claims

적어도 하나의 가스 터빈(11)을 정지시키는 방법에 있어서,
상기 적어도 하나의 가스 터빈(11)은 회전 부재들(14, 15)과 연소실(16)이 제공되는 가스 발생기(13)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 가스 터빈(11)은 적어도 하나의 파워 터빈(power turbine)(17)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 가스 터빈(11)은 계산 수단(calculation means)(30)에 의해 제어되는 연료 회로(20)를 포함하고, 상기 계산 수단(30)은 선택기(40)와 통신을 행하고;
상기 방법은 그것이 작동 중에 있고 상기 연료 회로(20)에 의해 연료가 공급되고 있으면서 상기 적어도 하나의 가스 터빈(11)을 정지시키기 위한 다음 단계들:
상기 선택기로 상기 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키기 위한 정지 명령을 발생시키는 단계;
상기 정지 명령의 상기 발생에 후속하여, 상기 계산 수단(30)의 명령에 따라 상기 연료 회로(20)를 폐쇄하는 단계; 및
상기 정지 명령의 상기 발생에 후속하여, 그리고 만약 상기 적어도 하나의 가스 터빈(11)이 상기 정지 명령 전에 공회전 상태(idling)에 있지 않았거나, 또는 만약 상기 적어도 하나의 가스 터빈이 저장된 문턱값보다 짧은 시간 길이(length of time) 동안 상기 정지 명령의 상기 발생 시각에서 공회전 작동 중에 있었다면, 제한된 지속 시간 동안에 상기 회전 부재들(14, 15)을 회전시키기 위해 전자식 기계(50)를 자동적으로 이용하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 방법은 상기 적어도 하나의 파워 터빈을 브레이크로 제동시키는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제한된 지속 시간은 저장된 최대 지속 시간과 같은, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 선택기는 상기 적어도 하나의 가스 터빈에 대한 공회전 작동 명령을 발생시킬 수 있도록 구성되고, 상기 방법은 다음 단계들:
상기 적어도 하나의 가스 터빈이 상기 정지 명령이 발생되는 순간에 공회전하는지를 탐지하는 단계;
상기 적어도 하나의 가스 터빈이 상기 정지 명령이 발생되었던 순간에 공회전하고 있었을 때, 상기 정지 명령이 발생되었기 전에 상기 적어도 하나의 가스 터빈(11)의 공회전의 상기 시간 길이를 결정하는 단계; 및
상기 시간 길이가 상기 문턱값보다 짧을 때, 상기 제한된 지속 시간 동안 상기 회전 부재들(14, 15)을 회전시키기 위해 상기 전자식 기계(50)를 자동적으로 이용하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제4 항에 있어서,
상기 제한된 지속 시간은 상기 시간 길이의 함수로서 변하는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제4 항에 있어서,
상기 제한된 지속 시간은 상기 저장된 문턱값과 상기 시간 길이 사이의 상기 차이와 같은, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제한된 지속 시간 동안 상기 전자식 기계(50)에 의해 상기 회전 부재들(14, 15)이 회전되는 동안에, 상기 전자식 기계는 사용시 자동적으로 설정될 수 있는 환기 속도(ventilation speed)로 상기 회전 부재들을 회전 구동하는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 회전 부재들(14, 15)이 상기 제한된 지속 시간 동안 상기 전자식 기계(50)에 의해 회전되는 동안에, 상기 선택기(40)는 상기 가스 발생기가 공회전 속도로 작동하라는 명령을 발생시킬 수 있도록 구성되고, 상기 전자식 기계는 상기 공회전 속도 미만의 환기 속도로 상기 회전 부재들을 회전 구동하는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제7 항에 있어서,
상기 환기 속도는 상기 가스 발생기에 대해 저장된 공칭 속도(a stored nominal speed)의 최대(at most) 8% 내지 15%의 범위에 있는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제7 항에 있어서,
상기 환기 속도는 일정하거나 감소하거나 또는 일정한 다음 감소하는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 전자식 기계(50)는 상기 선택기에 의해 상기 전자식 기계로 전송되는 신호의 제어 하에, 또는 상기 계산 수단에 의해 상기 전자식 기계에 전송되는 신호의 제어 하에, 또는 적어도 상기 선택기 또는 상기 계산 수단과 통신하는 외부 제어기에 의해 전송되는 신호의 제어 하에, 제한된 지속 시간 동안 상기 회전 부재들(14, 15)을 자동적으로 회전시키는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제한된 지속 시간 동안 상기 회전 부재들(14, 15)을 회전시키기 위해 전자식 기계(50)를 자동적으로 이용하는 단계는, 상기 전자식 기계 또는 상기 적어도 하나의 가스 터빈의 적어도 하나의 센서를 사용하여 추정되는 속도의 함수로서 상기 전자식 기계의 상기 속도를 제어하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제한된 지속 시간 동안 상기 회전 부재들(14, 15)을 회전시키기 위해 전자식 기계(50)를 자동적으로 이용하는 단계는, 상기 전자식 기계에 의해 소비되는 상기 전류의 측정으로부터 추정되는 토크의 함수로서 상기 전자식 기계의 상기 토크를 제어하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가스 터빈은 복수의 가스 터빈들을 포함하고, 상기 복수의 가스 터빈들 각각은 각각의 전자식 기계에 연결되고, 상기 방법은 다음 단계들: 공통 제어기로 모터 모드에서 각각의 전자식 기계를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제어기는 상기 가스 터빈들을 정지시키면서 상기 전자식 기계들을 차례대로 작동시키고, 상기 전자식 기계들 중 어느 것도 상기 정지시키는 동안 전기 발생기 모드에서 작동할 수 없는, 적어도 하나의 가스 터빈을 정지시키는 방법.
적어도 하나의 가스 터빈(11)이 제공되는 시스템(1)에 있어서,
상기 가스 터빈(11)은 회전 부재들(14, 15)과 연소실(16)이 제공되는 가스 발생기(13)를 포함하고, 상기 가스 터빈(11)은 적어도 하나의 파워 터빈(17)을 포함하고, 상기 가스 터빈(11)은 계산 수단(30)에 의해 제어되는 연료 회로(20)를 포함하고, 상기 계산 수단(30)은 선택기와 통신하고 있으며, 상기 선택기(40)는 상기 적어도 하나의 가스 터빈(11)을 작동시키기 위한 적어도 하나의 작동 명령을 발생시키고 상기 적어도 하나의 가스 터빈(11)을 정지시키기 위한 정지 명령을 발생시키도록 구성되어 있고,
상기 시스템은 각각의 가스 터빈에 대한 각각의 전자식 기계를 포함하고, 상기 전자식 기계는 대응하는 가스 터빈의 상기 가스 발생기에 연결되어 있으며 제1 항에 따른 방법을 적용하도록 구성되어 있는, 적어도 하나의 가스 터빈이 제공되는 시스템.
제15 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 파워 터빈을 제동하기 위한 적어도 하나의 브레이크를 포함하는, 적어도 하나의 가스 터빈이 제공되는 시스템.
차량에 있어서,
상기 차량은 제15 항에 따른 시스템을 포함하는, 차량.
제17 항에 있어서,
상기 차량은 상기 파워 터빈에 의해 회전되는 적어도 하나의 로터를 포함하는, 차량.