JPH0117532B2 - - Google Patents

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JPH0117532B2
JPH0117532B2 JP56123920A JP12392081A JPH0117532B2 JP H0117532 B2 JPH0117532 B2 JP H0117532B2 JP 56123920 A JP56123920 A JP 56123920A JP 12392081 A JP12392081 A JP 12392081A JP H0117532 B2 JPH0117532 B2 JP H0117532B2
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JP
Japan
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rotational speed
constant
pressure cylinder
engine
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JP56123920A
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JPS5760246A (en
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Edoaaru Donuu Pieeru
Jan Fuooru Patoritsuku
Rene Gii Rafuitsuto Doni
Yuujenu Maruseru Rumoo Misheru
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NASHIONARU DECHUUDO E DO KONSUTORYUKUSHION DE MOTOORU DABIASHION SOC
Original Assignee
NASHIONARU DECHUUDO E DO KONSUTORYUKUSHION DE MOTOORU DABIASHION SOC
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ガスタービンエンジン内のガス流の
回転性剥離を検出する装置に関する。
[従来の技術] 第1図に示されるガスタービンエンジンは、本
発明の装置を使用し得る種々のタイプのエンジン
の一例である。
第1図のガスタービンエンジンは、軸流型ター
ボフアンエンジンである。このエンジンは、エン
ジンケーシング1を含んでおり、ケーシング1内
には、低圧用のコンプレツサ2と、コンプレツサ
2を駆動する駆動用のタービン3と、高圧用のコ
ンプレツサ4と、コンプレツサ4を駆動する駆動
用のタービン5とが公知の方法で回転自在に装着
されている。燃焼装置6は、図示しない制御装置
から受容した燃料を燃焼させ、タービン3,5用
の駆動ガスを発生する。タービン3,5を駆動し
たガスは、推力を生成すべくエンジンのノズルか
ら排出される。ガスタービンエンジン内のガス流
には、エンジンの種々の使用状態において回転性
剥離が発生している。
[発明が解決すべき問題点] 回転性剥離とは、種々の作動モードのガスター
ビンエンジン内のガス流に発生する現象である。
回転性剥離が発生する理由は未だ十分に解明され
ていないが、回転高圧胴及び回転低圧胴を有する
二重胴型ガスタービンエンジンに対する現象を以
下に列記する。それらは、例えば、コンプレツサ
2,4の出口圧の急激な降下が生じ、以後の圧力
上昇率は正常上昇率より小さい点、タービン3,
5の入口でガス流の温度Tの急激な上昇が生じ、
しばしば経時的温度変化グラフの勾配が急変し、
更に、温度Tは正常定格値より高い値で安定する
点、高圧胴4a,5の回転速度NHの増加率は正
常時の増加率より小さい点、低圧胴2a,3の回
転速度NLは瞬時に安定し以後の速度NLの増加
は小さい点、唸り、及びコンプレツサ2,4の逆
転作動即ち“ポンピング”がしばしば生じる点で
ある。
ガスタービンエンジン内のガス流に回転性剥離
が発生すると、温度T、回転速度NH、及び回転
速度NLの夫々のパラメータは数秒経過後正常値
でない値で安定するが、或る種の条件のもとで
は、危険な事故、例えば燃焼装置6の失火、翼の
破損等が急激に突発する可能性がある。従つて、
パイロツト又は他の使用者が事故防止のための適
切な措置を講じる時間的余裕を持ち得るように、
回転性剥離の発生状態又は発生に近い状態にある
ことが速やかに通報されることが必要である。
しかし、従来は、ガスタービンエンジン内のガ
ス流の回転性剥離を検出しておらず、ガス流の回
転性剥離を検出する装置は存在しない。
本発明の目的は、ガスタービンエンジン内のガ
ス流の回転性剥離を検出する装置を提供すること
にある。
[問題点を解決するための手段] 本発明によれば、前記目的は、回転高圧胴と回
転低圧胴とを有するガスタービンエンジン内のガ
ス流の回転性剥離を検出する装置であつて、前記
高圧胴の回転速度NHを測定する手段と、前記低
圧胴の回転速度NLを測定する手段と、Aを定数
として、前記測定された回転速度NHと前記測定
された回転速度NLに基づいて値NH―A・(NL)
を算出する手段と、前記測定された回転速度NH
の時間tに関する微分値d(NH)/dtを算出す
る手段と、前記算出された値NH―A・(NL)を
定数Bと比較する第1の手段と、前記算出された
微分値d(NH)/dtを定数Cと比較する第2の
手段と、前記第1の手段によつて前記算出された
値NH―A・(Nl)が前記定数Bより大きいと判
別され、かつ前記第2の手段によつて前記微分値
d(NH)/dtが定数Cより大きいと判別された
時に、回転性剥離の生起を示す信号を生成する手
段とからなり、前記定数Aは、前記回転速度NL
と前記回転速度NHとに関する座標における前記
エンジンの種々の運転状態の正常運転曲線の共通
接線である直線NH―A・(NL)=Bにおいて前
記回転速度NLに関する係数であり、前記定数B
は、前記回転速度NLが0の場合の前記直線NH
―A・(NL)=Bにおける前記回転速度NHの値
であり、前記定数Cは、前記エンジンの正常減速
状態における前記回転速度NHの時間tに関する
微分値であることを特徴とする装置によつて達成
される。
[作用] 本発明によれば、ガスタービンエンジンのガス
流の回転性剥離を検出し得る装置を提供し得る。
本発明の装置がガスタービンエンジン内のガス
流に回転性剥離が発生すると判別する判別条件に
ついて以下に述べる。
回転高圧胴の回転速度NH、回転低圧胴の回転
速度NLをパラメータとして、これらのパラメー
タが、ガスタービンエンジン内のガス流に回転性
剥離が発生する場合、少なくとも次式が満たされ
る。
NH―A・(NL)>B ここにA、Bは定数である。
また、ガスタービンエンジンが正常な減速状態
である場合にもガスタービンエンジン内のガス流
に回転性剥離が発生するので、前述の条件式NH
―A・(NL)>Bの範囲からガスタービンエンジ
ンが正常な減速状態の場合を除外するために、後
に詳述する回転高圧胴の回転速度NHの時間導関
数に関する次の条件式が前述の条件式NH―A・
(NL)>Bと同時に満される必要がある。
dNH/dt>C ここに、Cは定数である。
二重胴型のガスタービンエンジンの場合、エン
ジンの種々の運転状態に対応する複数の正常運転
曲線を、回転低圧胴の回転速度NLと回転高圧胴
の回転速度NHとに関する座標上に描くと、これ
らの運転曲線の包絡線であり、共通接線である直
線NH―A・(NL)=Bが得られる。定数Aは、
直線NH―A(NL)=Bにおいて回転速度NLに関
する係数であり、定数Bは、回転速度NLが0の
場合の直線NH―A・(NL)=Bにおける回転速
度NHの値である。
同様に、対象となるエンジンに対して、正常運
転状態、特に正常減速状態におけるエンジンの運
転曲線を得ることによつて、エンジンの正常減速
が回転高圧胴の回転速度NHに関する次の条件式
に適合するような定数Cの限界値が決定され得
る。
dNH/dt<C よつて、この式によつて規定される条件を次式に
従つて判別することによつてエンジンの正常減速
状態を除外し得る。
dNH/dt>C 本発明の装置による回転性剥離の生起を示す信
号は、アラームを作動させるべく機能してもよ
く、エンジンの正常作動状態を回復させる操作を
開始させるべく機能してもよい。
[具体例] 本発明の特徴及び利点を、添付図面に示す本発
明の一具体例に基づく下記の記載により更に説明
する。
本発明の装置の一具体例においては、本発明の
装置に係る2つの判別条件 NH―A・(NL)>B dNH/dt>C における定数A、B及びCの夫々として、次の値
が与えられる。
回転速度NHと回転速度NLとが高圧胴及び低
圧胴の公称回転速度の夫々に対する百分率で示さ
れ、時間dtが秒に示される時は、Aは1から1.5、
特に好ましくは1.26、Bは8から30、特に好まし
くは18.2、Cは−0.6から−0.2、特に好ましくは
−0.4である。
回転速度NHと回転速度NLとがrpmで示され、
時間dtが秒で示される時は、Aは1.62、Bは
4106rpm、Cは−250rpm/秒である。
前述の判別条件による回転剥離の検出方法は多
数の利点を有する。すなわち、それらは、得られ
るパラメータとしての回転速度NH、NLの精度
が良く、ばらつきが小さい点、ISA
(International Standard Atmosphere国際標準
大気)条件が、これらのパラメータに余り影響を
与えない点、最長検出時間は約3秒である点、検
出に必要なパラメータはエンジンの通常の制御に
おいてすでに使用されている点である。
第2図に示した本発明の装置の一具体例は、高
圧胴4a,5の回転速度NHを測定し、回転速度
NHに対応する信号NHPを伝送する検出器7と、
低圧胴2a,3の回転速度NLを測定し、回転速
度NLに対応する信号NBPを伝送する検出器8と、
検出器8より伝送された信号NBPを受容し、信号
NBPに定数Aを乗算する乗算器9と、検出器7よ
り伝送された信号NHPから乗算器9より供給され
た信号A・NBPを減算する減算器10と、減算器
10より供給された信号NHP―A・NBPを基準信
号源12より供給された基準信号Bと比較する比
較器11と、検出器7より伝送された信号NHPを
受容し、信号NHPを時間tに関して微分する微分
器13と、微分器13より供給された信号
dNHP/dtを基準信号源15より供給された基準
信号Cと比較する比較器14と、比較器11,1
4の出力信号を夫々受容する2個の入力16a,
16bを持つアンドゲート16とからなり、比較
器11及び比較器14の夫々は、比較器が受容し
た基準信号が、比較器11,14が受容した別の
信号より小であるか又は大であるかに従つて論理
信号“0”又は“1”を供給すべく構成されてい
る。
種々の関数発生器としての乗算器9、減算器1
0及び微分器13は、回転速度NH、NLに関す
る検出器7,8からの信号NHP、NBPに基づいて
値NHP―A・NBP及びdNNP/dtを計算する。
2つの判別条件、 NH―A・(NL)>B d(NH)/dt>C が共に満たされると、アンドゲート16の、回転
性剥離の生起を示す信号としての出力は、光学
的、又は音響的、又は双方のアラームシステム1
7の作動を生起し、エンジンが回転性剥離を起し
ていることをパイロツトに通報する。従つてパイ
ロツトは、エンジンの正常運転状態を回復するた
めの命令を与える。
場合によつてはアンドゲート16の出力によつ
て、正常運転状態の回復操作、例えば自動減速プ
ログラミング、及び元の作動点への徐々の復帰を
自動的に実行させてもよい。
本発明の装置の一具体例では、高圧胴の回転速
度NHを測定する手段は検出器7からなり、低圧
胴の回転速度NLを測定する手段は検出器8から
なり、値NH―A・(NL)を算出する手段は乗算
器9と減算器10とからなり、微分値d
(NH)/dtを算出する手段は微分器13からな
り、第1の手段は比較器11からなり、第2の手
段は比較器14からなり、制御用信号を生成する
手段はアンドゲート16からなる。
第2図の本発明の一具体例は、従来の電子素子
を利用している。しかし乍ら本発明の装置は、別
の素子、例えば油圧素子によつて構成されてもよ
い。回転速度NH、NLの検出のために、エンジ
ンの制御装置にすでに内蔵されている検出器を利
用するのが有利であるが、検出装置に固有の検出
器を特に装着してもよい。
[発明の効果] 本発明によれば、ガスタービンエンジン内のガ
ス流の回転性剥離を検出し得る装置を提供し得
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はガスタービンエンジンの軸方向断面の
概略図、第2図は本発明の装置の一具体例の概略
図である。 1……エンジンケーシング、2……低圧用のコ
ンプレツサ、3……駆動用のタービン、4……高
圧用のコンプレツサ、5……タービン、6……燃
焼装置、7,8……検出器、9……乗算器、10
……減算器、11,14……比較器、12,15
……基準信号源、13……微分器、16……アン
ドゲート、17……アラームシステム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転高圧胴と回転低圧胴とを有するガスター
    ビンエンジン内のガス流の回転性剥離を検出する
    装置であつて、前記高圧胴の回転速度NHを測定
    する手段と、前記低圧胴の回転速度NLを測定す
    る手段と、Aを定数として、前記測定された回転
    速度NHと前記測定された回転速度NLに基づい
    て値NH―A・(NL)を算出する手段と、前記測
    定された回転速度NHの時間tに関する微分値d
    (NH)/dtを算出する手段と、前記算出された
    値NH―A・(NL)を定数Bと比較する第1の手
    段と、前記算出された微分値d(NH)/dtを定
    数Cと比較する第2の手段と、前記第1の手段に
    よつて前記算出された値NH―A・(NL)が前記
    定数Bより大きいと判別され、かつ前記第2の手
    段によつて前記微分値d(NH)/dtが定数Cよ
    り大きいと判別された時に、回転性剥離の生起を
    示す信号を生成する手段とからなり、前記定数A
    は、前記回転速度NLと前記回転速度NHとに関
    する座標における前記エンジンの種々の運転状態
    の正常運転曲線の共通接線である直線NH―A・
    (NL)=Bにおいて前記回転速度NLに関する係
    数であり、前記定数Bは、前記回転速度NLが0
    の場合の前記直線NH―A・(NL)=Bにおける
    前記回転速度NHの値であり、前記定数Cは、前
    記エンジンの正常減速状態における前記回転速度
    NHの時間tに関する微分値であることを特徴と
    する装置。 2 前記回転速度NHが前記高圧胴の公称回転速
    度を基準とした速度比で表わされると共に、前記
    回転速度NLが前記低圧胴の公称回転速度を基準
    とした速度比で表わされる時、前記定数Aが1か
    ら1.5であり、前記定数Bが8から30であり、前
    記定数Cが−0.6から−0.2であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の装置。 3 前記定数Aが1.26であり、前記定数Bが18.2
    であり、前記定数Cが−0.4であることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項に記載の装置。 4 前記回転速度NH及び前記回転速度NLの
    夫々が絶対速度で表わされる時、前記定数Aが
    1.62であり、前記定数Bが4106rpmであり、前記
    定数Cが−250rpm/秒であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載の装置。 5 前記信号がアラームを作動させるべく機能す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
    4項のいずれか一項に記載の装置。 6 前記信号が、前記エンジンの正常作動状態を
    回復させる操作を開始させるべく機能することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項から第4項のい
    ずれか一項に記載の装置。
JP56123920A 1980-08-13 1981-08-07 Method of and apparatus for detecting rotary exfoliation Granted JPS5760246A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8018024A FR2488696A1 (fr) 1980-08-13 1980-08-13 Procede et dispositif de detection du decollement tournant apparaissant dans une turbomachine a deux corps tournants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5760246A JPS5760246A (en) 1982-04-12
JPH0117532B2 true JPH0117532B2 (ja) 1989-03-30

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ID=9245222

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56123920A Granted JPS5760246A (en) 1980-08-13 1981-08-07 Method of and apparatus for detecting rotary exfoliation

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4430855A (ja)
EP (1) EP0046698B1 (ja)
JP (1) JPS5760246A (ja)
DE (1) DE3162663D1 (ja)
FR (1) FR2488696A1 (ja)

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