JPH0521173B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、温度を示すための放射高温計と、検
出回路とを有する高温計装置に関する。

本発明は、特に、ノイズの影響が少ない高温計
装置に関する。

タービンブレードの温度を示すために、ガスタ
ービンエンジンに使用されている放射高温計は、
炭素粒子のような過熱粒子や火焔が、高温計の観
測視野中に入つてくることによつて生ずるノイズ
の影響を受け易い。これらの阻害要因による影響
を補正若しくは排除する手段を講じなければ、正
確な温度測定を得ることはできない。

高温ノイズ現象は、通常、一過性のものであ
り、かつ、それによる影響は、高温計装置の応答
速度を落とすことによつて、簡単に抑えることが
できる。この方法は、ノイズを少なくするには有
用であるが、一方において、過熱ブレードが高温
計の前を通過すると云つたような一過性現象に対
し、装置が応答できなくなるという欠点を持つて
いる。

また、応答の遅い高温計には、単極性である一
過性信号が、平均温度の測定中に誤差をもたらす
バツクグランド信号を出すという欠点がある。個
個のブレードの温度を検出することは、エンジン
の故障を発見するのに有効であるので、応答の遅
い高温計は、好ましくないことは明白である。

本発明の目的は、ノイズの影響を小さくするこ
とができ、以上に述べてきた欠点を解消できる高
温計装置を提供することにある。

本発明によれば、検出回路が、高温計の最低出
力値を表わす第１の信号を与え、かつ、予め決め
られた回数毎に、その時の高温計の実際の出力値
を表わす第２の信号を与えるようになつているこ
とを特徴とする高温計装置が提供されている。

検出回路は、抵抗器を介して漸次放電している
コンデンサと、高温計の出力を反転し、かつ、コ
ンデンサの電荷が、第１の信号を与えるように、
前記反転信号により、コンデンサを充電するよう
になつているインバータとを備えている。

また、検出回路は、インバータとコンデンサの
間に接続されているダイオードを備えている。こ
のダイオードは、正パルスがコンデンサに流れる
ように接続されている。

また、検出回路には、ダイオードと並列に接続
されているスイツチが設けられており、このスイ
ツチは、第２の信号を与えるために、予め決めら
れた回数において、ダイオードを短絡するべく閉
じるようになつている。

さらに検出回路は、スイツチの作動を制御する
発振器を備えている。

第２の信号は、記憶装置に与えられる。この記
憶装置は、その出力が、ピーク温度を示すよう
に、予め決められた回数間隔より大きい周期で、
漸次放電している。

高温計装置は、ガスタービンエンジンのブレー
ドを監視するのに使われる。かつ、このような使
われ方においては、コンデンサの放電周期は、高
温計の観測視野内を隣接ブレードが通過する間隔
より概ね長くなつている。第２の信号が作成され
る予め決められた回数は、近似的に、タービンブ
レードの回転周波数のところで発生する。ダイオ
ードは、高温計の観測視野内を個々のブレードが
通過する時間と概ね等しい間隔で短絡される。

以下、本発明による、ガスタービンエンジンに
使用される高温計装置の好適実施例を、添付の図
面を参照して詳細に説明する。

第１図は、ガスタービンエンジンのブレードを
観測している際の高温計の代表的な出力を示して
いる。

ブレードの最高温部が放射高温計の前を通過す
ると、高温計の検知温度は上昇する。これによ
り、ブレード数及びエンジン速度に応じて、約20
乃至25KHzの周波数のパルス出力が、高温計から
得られる。従つて、パルスＢは、ブレードの最も
高温な部分の温度を表わす最高値と、その最も温
度の低い部分を表わす最低値との間を上下する。
両者の温度差は約100℃であり、かつ、ブレード
の温度は約900℃である。

一般に、高温計は、タービンブレードの或る選
択された部分を測定するだけであるので、その出
力は、観測視野内の限定された領域の温度にのみ
依存する。

白熱した炭素粒子が通過すると、約1200℃で、
10μs乃至msの接続時間を有する。大きな振幅の
パルスＣが発生する。このパルスの周波数は、ブ
レード自体によつて生ずる周波数以下であるの
で、低応答高温計を使用する場合のように、高温
計出力を平均化することによつて、パルスを簡単
に抑制することができる。しかし、この方法で
は、過度に高温となつている個々のブレードを検
出することは困難である。

特に、エンジンの始動時、火焔が高温計の前を
通過することによつて、干渉即ちノイズも発生
し、これが、長い持続時間を有する高温パルスを
作り出す。

本発明において、高温計の出力は、第２図に示
されているような装置によつて、最初に反転させ
られる。その結果、高温パルスＣは、普通のブレ
ードパルスＢより低い値となる。第２図のプロツ
ト部分を、第３図で拡大して示してある。

本発明の原理によれば、現時点での高振幅また
は低温パルスで、或る決められた割合で放電する
コンデンサを充電することができる。コンデンサ
の出力は、第４図において、太線で、かつ、反転
出力と重ね合わせて示されている。

パルスの高振幅部がコンデンサを完全に充電
し、しかも、パルスが低振幅の状態に復帰する
際、次の正パルス、または高振幅パルスを生ずる
前に、振幅を大きく減少させることがないような
速度で、コンデンサは、復帰を続けて行く。従つ
て、コンデンサにかかる電圧は、ほぼ一定であ
り、かつ、反転出力の高振幅と等しい。

白熱した炭素粒子によつてもたらされるような
高温パルスまたは低振幅パルスＣが現われると、
コンデンサは、同じ要領で作用し、かつ、その蓄
電量は、次の正パルスが生じるまで、大きく下降
することはない。

このことが、高温計装置によつて行なわれる様
子を、第５図を参照して説明する。

この装置は、ガスタービンエンジン１に取り付
けられ、かつ、ブレードが高温計の前を通過する
際、タービンブレード２を観測できるようにした
公知の高性能放射高温計１０を備えている。高温
計１０の出力は、第１図に示すような形をしてお
り、かつ、この出力は、ケーブル１１を介して、
検出装置２０に送られている。ケーブル１１は、
普通のものか、若しくは光フアイバーケーブルで
ある。

検出装置２０内で、インバータまたはアンプリ
フアイヤ２１が、高温計から出る信号を受信す
る。仮りに、この信号が光学波形であつたとして
も、それは先ず、アナログ電気信号に変換され
る。インバータ２１は、第２図及び第３図に示さ
れているような出力信号を、ライン２２へ送り出
し、次に、これは、ダイオード２３若しくは他の
単向電流装置の陽極へ送り込まれる。

ダイオード２３を通過した信号は、コンデンサ
２４の一方の電極に加えられ、他方の電極は、ア
ースされる。抵抗器２５は、コンデンサと並列に
接続され、かつアースされている。コンデンサ２
４と抵抗器２５の接続部は、処理装置２６を介し
て、ブレード温度を、平均値若しくはピーク値と
して表示できる表示装置２７に連結されている。

この出力は、エンジン、データ記録若しくは他
の目的の制御に使用する利用装置に供給すること
ができる。

CMOSスイツチ装置３０は、ダイオード２３
と並列に接続され、かつ、作動すると、ダイオー
ドを短絡する効果を有している。このスイツチ装
置は、発振器３１により、または、適当なピツク
オフ（図示せず）から得られるタービン回転と同
期してライン３２に供給される信号によつて、タ
ービンの回転周波数と概ね等しい約220Hzの周波
数で切り換えられるようになつている。

このスイツチ装置３０は、高温計装置が平均的
温度信号を出している際には、通常作動せず、一
方、ピーク温度信号が必要な際、セレクタ３３の
制御の下に作動するようになつている。

通常の平均的温度の場合、ライン２２における
反転信号は、第４図に示されているように、各パ
ルスの高振幅部が持続している間、コンデンサ２
４の充電に用いられる。

低振幅、即ち各パルスの負部が持続している
間、コンデンサ２４は、抵抗器２５を介して、漸
次放電していく。ダイオード２３が、コンデンサ
２４をインバータ２１から絶縁しており、それに
よつて、コンデンサが充電されると、低振幅値へ
直ぐに復帰するのを阻止している。

ブレードパルスＢの低振幅部が持続している
間、並びに、ノイズパルスＣが持続している間、
時定数がコンデンサの大量の放電を阻止するのに
十分長くなるように、抵抗器２５の値は決められ
る。従つて、合成信号は、ブレードの最低温度と
大体等しい平均的ブレード温度を示すべく、表示
装置２７に与えられる以前に、更に平坦化され、
しかも処理装置２６によつて再反転されて相対的
定常信号となる。これは、所望の平均値を出すべ
く、必要に応じて、一定の率で決めるとよい。

あらゆるブレードの最高温度を示すことが必要
な場合には、セレクタ３３は、スイツチ装置３０
を作動させるべく作動させられる。

第６Ａ図のパルスによつて示す如く、セレクタ
３３により、ダイオード２３は、220Hzの周波数
において、約50μsの間短絡されている。ダイオー
ド２３の短絡が持続している間、コンデンサ２４
は、第６Ｂ図示のライン２２の信号に従うことが
できる。従つて、もし、その時に、スイツチ動作
が起きていれば、コンデンサの充電は、例えば、
信号の最低振幅または最高温度部のところまで減
ぜられる。

再び、ダイオード２３を回路に組み込むべく、
スイツチ装置３０が開かれると、直ちに、反転信
号の高振幅部に従い、コンデンサの充電は、通常
の値に復帰する。従つて、処理装置２６に与えら
れる出力は、第６Ｃ図に示されているように、タ
ービンの回転速度とほぼ等しい220Hzの周波数に
おいて、低振幅または高温度のピークＳによつ
て、周期的に阻止される高振幅信号から成つてい
る。

ダイオード２３が短絡されている時間は、ター
ビンの個々のブレードの通過時間とほぼ等しい。
その割合は、タービンの回転速度とは厳密に等し
くはないので、サンプリングは、各回転ごとに、
異なるブレードのところで漸次行なわれる。

ピークＳは、必ずしも同じ値であるとは限らな
い。その理由は、反転信号の異なる部分の持続時
間に、サンプリングが行なわれるからである。ピ
ーク信号は、処理装置２６に与えられ、そこで第
６Ｄ図に示されているように反転され、かつ、
CR回路のような記憶装置２８に入れられる。

記憶装置２８は、到来ピークによつてチヤージ
され、かつ約100msの時定数によつて消失され
る。その結果、記憶装置２８のチヤージは、ピー
クがそれを超える際に変わるだけであり、通常、
低振幅信号は、なんら影響を及ぼすことはない。
一方、最高温度に相当する高振幅信号は、第６Ｅ
図示の如く、記憶装置のチヤージを増大させる。

次に、処理装置２６は、記憶装置２８の出力を
平坦にし、かつ表示装置２７に対し、ピーク温度
を表わす出力を与えるため、合成信号を用いる。

もし、タービンブレードの回転に同期している
信号を利用できれば、この信号は、ライン３２上
のスイツチ装置３０に送られ、高温計を所望のブ
レードと並べた際、ダイオード２３は単に短絡さ
れることとなる。この際、すべてのブレードが、
最短時間内に、間違いなくサンプルされるよう
に、異なるブレードが、各サンプル中に選択され
る。

本発明による高温度計装置は、タービンブレー
ドの平均的な温度及びピーク温度を表わす信号を
出すことができ、これによつて、個々のブレード
の異常な過熱を、簡単に検出することができる。

上に述べてきた反転信号を用いている装置の代
わりに、負ピーク検出器を備える非反転式装置を
使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高温計から得られる代表的な出力信
号を示すグラフである。第２図は、高温計装置に
よつて反転された後の出力信号を示すグラフであ
る。第３図は、第２図の反転信号の一部を拡大し
て示すものである。第４図は、高温計装置によつ
てつくられる信号の一部を示す図である。第５図
は、高温計装置の様子を示すブロツク図である。
第６Ａ図、第６Ｂ図、第６Ｃ図、第６Ｄ図及び第
６Ｅ図は、高温計装置によつてつくられる各種の
信号をグラフ化したものである。 １…ガスタービンエンジン、２…タービンブレ
ード、１０…放射高温計、１１…ケーブル、２０
…検出装置、２１…インバータまたはアンプリフ
アイア、２２…ライン、２３…ダイオード、２４
…コンデンサ、２５…抵抗器、２６…処理装置、
２７…表示装置、２８…記憶装置、３０…
CMOSスイツチ装置、３１…発振器、３２…ラ
イン、３３…セレクタ、Ｂ…ブレードパルス、Ｃ
…高温パルス、Ｓ…ピーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射高温計１０と、温度を示すために用いら
   れる検出回路２０とを備えてなる放射高温計にお
   いて、 前記検出回路２０は、前記放射高温計１０の出
   力を反転するインバータ２１と、当該インバータ
   ２１の出力を入力とするダイオード２３と、当該
   ダイオード２３の出力によつて充電されるコンデ
   ンサ２４と、当該コンデンサ２４と並列に接続さ
   れる放電用抵抗器２５と、前記ダイオード２３の
   両端に接続され予め決められた回数で短絡するス
   イツチ３０と、前記コンデンサ２４に接続される
   処理装置２６と、該処理装置２６の出力を表示す
   る表示装置２７と、前記処理装置２６に接続され
   る記憶装置２８とからなり、 前記スイツチ３０の操作によつて、前記ダイオ
   ード２３を介して充電される時の前記コンデンサ
   ２４にかかる電圧、及び前記ダイオード２３を短
   絡し前記放射高温計１０の出力に追従する時の前
   記コンデンサ２４にかかる電圧を、各々第１及び
   第２信号として前記処理装置２６に与えるように
   したことを特徴とする放射高温計。 ２ 検出回路２０が、ダイオード２３と並列に接
   続されているスイツチ３０を備え、かつこのスイ
   ツチ３０が、第２の信号を与えるために、予め決
   められた回数で、ダイオード２３を短絡するべく
   閉じるようになつていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の放射高温計装置。 ３ 検出装置２０が、スイツチ３０の作動を制御
   する発振器３１を備えていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の放射高温計装置。 ４ 第２の信号が記憶装置２８に与えられ、か
   つ、記憶装置２８は、その出力が、ピーク温度を
   示すように、予め決められたスイツチ３０の短絡
   間隔で、漸次放電していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の
   放射高温計装置。 ５ ガスタービンエンジンのブレードを監視する
   ため、コンデンサ２４の放電周期が、高温計１０
   の観測視野内を隣接ブレード２が通過する間隔よ
   り、相当に長くなつていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の
   放射高温計装置。 ６ ガスタービンエンジンのブレードを監視する
   ため、第２の信号が作成される予め決められた回
   数が、近似的に、タービンブレード２の回転周波
   数のところで発生するようになつていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいず
   れかに記載の放射高温計装置。 ７ 回転毎に異なるブレード２に関して、第２の
   信号が作成されるように、第２の信号が作成され
   る予め定められた回数が、タービンブレード２の
   回転周波数と僅かに異なる周波数のところで発生
   するようになつていることを特徴とする特許請求
   の範囲第６項に記載の放射高温計装置。 ８ ガスタービンエンジンのブレードを監視する
   ため、ダイオード２３が、高温計の観測視野内を
   各ブレードが通過する時間と概ね等しい間隔で、
   短絡されるようになつていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項または第７項に記載の放射高
   温計装置。