特許 6188116 ターボ機械における低トルク低速度試験のための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6188116

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】ターボ機械における低トルク低速度試験のための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/268 20060101AFI20170821BHJP

   F02C 7/26 20060101ALI20170821BHJP

   F02C 7/277 20060101ALI20170821BHJP

   F02C 7/27 20060101ALI20170821BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/268

   F02C7/26 Z

   F02C7/26 E

   F02C7/277

   F02C7/27

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-195909(P2011-195909)

(22)【出願日】2011年9月8日

(65)【公開番号】特開2012-57621(P2012-57621A)

(43)【公開日】2012年3月22日

【審査請求日】2014年9月3日

(31)【優先権主張番号】MI2010A001638

(32)【優先日】2010年9月9日

(33)【優先権主張国】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】505347503

【氏名又は名称】ヌオーヴォ ピニォーネ ソシエタ ペル アチオニ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(72)【発明者】

【氏名】シモネ・ベイ

(72)【発明者】

【氏名】アンドレア・カソニ

(72)【発明者】

【氏名】ジャンニ・バグニ

(72)【発明者】

【氏名】ダニエレ・ベネリチェッティ

(72)【発明者】

【氏名】ジュセッペ・ダレッサンドロ

【審査官】 橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−１０６９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２５３０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１９５３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２０７５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９１０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０３５６２６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５３１５８１７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２６１９８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００６９９９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００１２３２１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ１／００−１５／１２

２３／００−２５／３６

Ｆ０２Ｃ１／００−９／５８

Ｆ２３Ｒ３／００−７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ターボ機械であって、
ロータと、
前記ロータに接続されるように構成された始動装置と、
を備え、
前記始動装置が、
前記ロータに伝達されることになるトルクを発生させるよう構成されたトルク発生装置と、
前記トルク発生装置に接続されたコントローラと、
を含み、
前記コントローラが、
（ｉ）漸次的に増大するトルクを出力するように前記トルク発生装置を自動的に制御し、
（ｉｉ）トルクが漸次的に増大する間の前記ロータの速度を監視し、
（ｉｉｉ）ロータ速度がゼロのままであり且つトルクが所定トルク値に達したときにロータがロックしている表示を出力する
よう構成されている、
ターボ機械。

【請求項2】

前記始動装置が、ロータ速度が正になった後に前記ロータが自由に回転する表示を出力し、該表示を出力した後にターボ機械を再始動するよう構成されている、請求項１に記載のターボ機械。

【請求項3】

前記コントローラは、
ロータ速度が正になった後に前記ロータが自由に回転する表示を出力し、
前記ロータが自由に回転する表示を出力する前に前記ロータ速度が正である間、所定時間においてトルクを印加し続けるように前記トルク発生装置を制御する
よう構成されている、請求項１または２に記載のターボ機械。

【請求項4】

前記トルク発生装置と前記ロータとの間に接続され、前記トルク発生装置から前記ロータにトルクを伝達するよう構成された回転伝達組立体を更に備える、請求項１から３のいずれかに記載のターボ機械。

【請求項5】

前記始動装置が液圧装置である、請求項１から４のいずれかに記載のターボ機械。

【請求項6】

前記始動装置が膨張器である、請求項１から４のいずれかに記載のターボ機械。

【請求項7】

前記始動装置が電子装置である、請求項１から４のいずれかに記載のターボ機械。

【請求項8】

ターボ機械を始動するよう構成された始動装置であって、
前記ターボ機械のロータに伝達されることになるトルクを発生させるよう構成されたトルク発生装置と、
前記トルク発生装置に接続されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラが、
（ｉ）漸次的に増大するトルクを出力するように前記トルク発生装置を自動的に制御し、
（ｉｉ）トルクが漸次的に増大する間の前記ロータの速度を監視し、
（ｉｉｉ）ロータ速度がゼロのままであり且つトルクが所定トルク値に達したときにロータがロックしている表示を出力する
よう構成されている、
始動装置。

【請求項9】

ターボ機械中のロータが自由に回転するかどうかを判定するために低トルク試験を実施する方法であって、
前記ロータに漸次的に増大するトルクを自動的に印加する段階と、
トルクが漸次的に増大されている間前記ロータの速度を監視する段階と、
前記ロータ速度がゼロのままであり且つトルクが所定トルク値に達したときに前記ロータがロックしている表示を出力する段階と、
を含む、方法。

【請求項10】

前記ロータ速度が正になった後にロータが自由に回転する表示を出力し、該表示を出力した後に、前記ターボ機械の通常動作又は高温再始動を開始する段階を更に含み、
前記通常動作又は高温再始動の開始は、前記ロータ速度がゼロになる前に起こる、
請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示される主題の実施形態は、全体的に、ターボ機械のロータが自由に回転できるかどうかを判定するために低トルク低速度試験を自動的に実施可能なシステム、方法、及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ターボ機械の冷却プロセスは、ターボ機械が停止すると直ぐに開始される。通常、ターボ機械の外側部分は、ターボ機械のロータが位置付けられる中央部よりも迅速に冷却されるので、冷却プロセスは一様ではない。従って、ロータがロックされ、自由に回転することができなくなる場合がある。ロックは過渡的なものであり、冷却が完了すると解消される。しかしながら、場合によっては、冷却の完了を待たずにオペレータがターボ機械を再始動することが必要となることがあり、これは高温再始動として知られる状況である。

【0003】

図１には、従来のターボ機械１が示されている。ターボ機械１において、軸流圧縮機１０及びタービン２０内部のロータは、入口ギアボックス３０により受け取られるトルクによって回転することができる。入口ボックス３０は、トランスファーギアボックス４０からトルクを受け取るよう構成され、該トランスファーギアボックス４０は、更にアクセサリギアボックス５０に接続されている。アクセサリギアボックス５０は、保守パッド６０から、又はオーバーランニングクラッチ７０を介してスタータ８０からトルクを受け取ることができる。

【0004】

ロータが自由に回転できることを確実にし、これによりロータ又はターボ機械１の他の構成要素への損傷を回避するために、従来は、高温再始動の前にロータが自由に回転できるかどうかをオペレータが手動で試験していた。これを可能にするために、オペレータは、ターボ機械のエンクロージャ（図示せず）に入り、保守パッド６０のカバーを取り外すことによって該保守パッド６０にアクセスする。次いで、オペレータは、動力測定ツールを用いて、最大で所定トルク値までの値を有するトルクをロータに印加する。印加トルクは、アクセサリギアボックス５０から、トランスファーギアボックス４０及び入口ギアボックス３０を介してターボ機械１のロータに伝達される。ロータが回転した場合、試験は成功したとみなされる。そうでなかった場合、ターボ機械が更に冷却されてロータが自由に回転できるようになるまで、高温再始動は実施することができない。試験が成功した場合、オペレータは、保守パッド６０のカバーを組立直し、ターボ機械のエンクロージャから離れる。

【0005】

このような手動の試験は比較的長い時間を要する。加えて、試験完了後且つターボ機械の再始動の前には、冷却が継続することに起因してロータがロックする可能性がある。

【0006】

従って、上述の問題及び欠点を回避するシステム及び方法を提供することが望ましいことになる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

１つの例示的な実施形態によれば、ターボ機械は、ロータと、ロータに接続されるように構成された始動装置と、を含む。始動装置は、ロータに伝達されることになるトルクを発生させるよう構成されたトルク発生装置と、トルク発生装置に接続されたコントローラと、を含む。コントローラが、（ｉ）漸次的に増大するトルクを出力し、（ｉｉ）トルクが漸次的に増大する間のロータの速度を監視し、（ｉｉｉ）ロータ速度が正になった後にロータが自由に回転する表示を出力し、又は、ロータ速度がゼロのままであり且つトルクが所定トルク値に達したときにロータがロックしている表示を出力するようにトルク発生装置を自動的に制御するよう構成されている。

【0008】

別の例示的な実施形態によれば、ターボ機械を始動するよう構成された始動装置は、ターボ機械のロータに伝達されることになるトルクを発生させるよう構成されたトルク発生装置と、トルク発生装置に接続されたコントローラと、を含む。コントローラが、（ｉ）漸次的に増大するトルクを出力し、（ｉｉ）トルクが漸次的に増大する間のロータの速度を監視し、（ｉｉｉ）ロータ速度が正になった後にロータが自由に回転する表示を出力し、又は、ロータ速度がゼロのままであり且つトルクが所定トルク値に達したときにロータがロックしている表示を出力するようにトルク発生装置を制御するよう構成されている。

【0009】

別の例示的な実施形態によれば、ターボ機械中のロータが自由に回転するかどうかを判定するために低トルク試験を実施する方法が提供される。本方法は、ロータに漸次的に増大するトルクを自動的に印加する段階を含む。本方法は更に、トルクが漸次的に増大されている間前記ロータの速度を監視する段階を含む。本方法はまた、ロータ速度が正になった後にロータが自由に回転する表示を出力し、又はロータ速度がゼロのままであり且つトルクが所定トルク値に達したときにロータがロックしている表示を出力する段階を含む。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】従来のターボ機械の概略図。

【図2】例示的な実施形態によるターボ機械の概略図。

【図3】別の例示的な実施形態によるターボ機械の概略図。

【図4】別の例示的な実施形態によるロータを内部に有する圧縮機タービンシステムの概略図。

【図5】例示的な実施形態による低トルク低速度試験を自動的に実施する方法のフロー図。

【図6A】例示的な実施形態による不成功の低トルク低速度試験に関連するトルク及びロータ速度と時間とのグラフ。

【図6B】例示的な実施形態による成功した低トルク低速度試験に関連するトルク及びロータ速度と時間とのグラフ。

【図7】例示的な実施形態による液圧スタータシステムの概略図。

【図8】例示的な実施形態による液圧スタータシステムを用いた低トルク低速度試験を自動的に実施する方法のフロー図。

【図9】例示的な実施形態による別の液圧スタータシステムの概略図。

【図10】例示的な実施形態によるガス又は空気膨張器始動装置の概略図。

【図11】例示的な実施形態による電気始動装置の概略図。

【図12】別の例示的な実施形態による低トルク低速度試験を自動的に実施する方法のフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、１つ又はそれ以上の実施形態を例証しており、本明細書と共にこれらの実施形態を説明する。

【0012】

例示的な実施形態の以下の説明は、添付図面を参照する。異なる図面における同じ参照符号は同じ又は同様の要素を指している。以下の詳細な説明は、本発明の実施形態を限定するものではない。むしろ、本発明の実施形態の範囲は、添付の請求項によって定義される。以下の実施形態は、簡単にするために、ロータを含むターボ機械の用語を用いて且つその構造に関して説明している。しかしながら、以下で検討する実施形態は、これらのシステムに限定されるものではなく、高温再始動の前にロータが自由に回転できるかどうかを試験する必要がある他のシステムにも適用することができる。

【0013】

本明細書を通して「１つの実施形態」又は「実施形態」として言及することは、実施形態に関連して説明される具体的な特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体を通じて様々な箇所で表現「１つの実施形態では」又は「ある実施形態では」が出現するが、必ずしも同じ実施形態について言及している訳ではない。更に、具体的な特徴、構造、又は特性は、１つ又はそれ以上の実施形態においてあらゆる好適な様態で組み合わせてもよい。

【0014】

図２は、例示的な実施形態によるターボ機械１００の概略図である。ターボ機械１００において、圧縮機１１０及びタービン１２０内部に位置付けられたロータは、入口ギアボックス１３０、トランスファーギアボックス１４０、及びクラッチ１７０を介してスタータ１８０から受け取ったトルクによって回転することができる。高温再始動前の自動試験は、様々なターボ機械に適用できることは、当業者であれば理解されるであろう。

【0015】

図３に示す別の実施形態では、ターボ機械２００において、圧縮機２１０及びタービン２３０内部のロータは、クラッチ２７０を介してスタータ２８０から受け取ったトルクによって回転することができる。

【0016】

図４は、圧縮機２８５及びタービン２９０を含むシステム２０１を示している。ロータ２９５は、圧縮機２８５内部のインペラと、タービン２９０内部のロータブレードとを有する単一部品とすることができる。単一シャフト上に配置されたインペラ及びロータブレードは同時に回転し、これにより、タービン２９０内部で燃料空気混合気の燃焼により生成されるエネルギーを使用して、圧縮機２８５内部の流体流圧力を増大させることができる。

【0017】

スタータ１８０及び２８０は、低トルク低速試験を構成する作業手順によってターボ機械１００及び２００をそれぞれ制御するよう構成される。低トルク低速試験に基づいて、ターボ機械のロータが自由に回転できるかどうかが判定される。ロータが自由に移動できることを低トルク低速試験が示した場合、高温再始動を開始することができる。

【0018】

図５は、例示的な実施形態による低トルク低速試験を自動的に実施する方法３００のフロー図を示している。ターボ機械に接続された始動装置（スタータ１８０又はスタータ２８０の何れかのような）は、トルク発生装置及びコントローラを含むことができる。コントローラは、ロータに伝達されるトルクを出力するようにトルク発生装置を制御するよう構成される。しかしながら、コントローラは、始動装置の外部に置くこともできる（すなわち、トルク発生装置及びコントローラは別々の位置に装置を分けることができる）。ステップＳ３１０において、トルク発生装置が作動しロータにトルクを出力する。

【0019】

ステップＳ３２０において、コントローラは、ロータに伝達されるトルクの出力を増大するようトルク発生装置を制御する。トルク値は、最大で所定トルク値τ_limitまで漸次的に増大する。所定トルク値τ_limitは、通常動作中に生じるトルクよりも実質的に小さい値である。τ_limitよりも小さい値を有するトルクがロータに伝達されると、ロータは、通常動作速度よりも実質的に低い低速度で回転する。すなわち、通常動作と比べて、試験は低トルク且つ低速度で実施される。従って、ロータがロックした場合、当該試験により、ロータ及びロータの周囲又はロータに結合された構成要素は、通常動作範囲でロータを作動させることができなかった場合に発生するはずの応力量よりも小さな応力に曝される。

【0020】

トルクの増大は、段階的に、又は所定のトルク増大率にすることができる。液圧スタータでは、トルク増大は、油圧の増大の結果として生じることができる。油圧が増大し始める時点とトルクが増大し始める時点との間には遅延が生じる可能性がある。油圧は、段階的に、又は一定の割合で増大することができ、均一ではないが漸次的なトルク増大をもたらすことができる。トルク増大がシステムの段階的作動方法の結果である場合、ステップＳ３２０に続くステップＳ３３０及びＳ３５０は、油圧の１回の段階的増大の後に、又は油圧の段階的増大の所定数につき１回実施することができる。トルクが均一に又は不均一に増大すると、Ｓ３２０、Ｓ３３０、及びＳ３５０は、コマンドのループ手順として１つずつ順に実施することができる。或いは、Ｓ３２０、Ｓ３３０、及びＳ３５０は、平行して（図示せず）実行してもよく、次いで、Ｓ３３０又はＳ３５０での「はい」の結果でトルク増大を終了することになる。

【0021】

Ｓ３３０において、トルクを所定トルク値τ_limitと比較する。トルクが所定トルク値τ_limitを上回る（Ｓ３３０で「はい」分岐である）場合、試験結果は、ロータがロックしていることであり、ターボ機械に損傷を及ぼすことなく回転することはできない。次いで、Ｓ３４０において、トルク発生装置が停止し、コントローラは、ロータがロックしている旨の表示を出力する。

【0022】

トルクが所定トルク値τ_limitを上回らなかった場合、例えば、ロータに近接して位置付けられたセンサから取得されたロータ回転速度を「ゼロ」速度値と比較する。「ゼロ」速度値は、誤判定を防ぐために速度測定値の精度を考慮に入れることができる。誤判定結果を防ぐ別の方法は、所定の間隔で又は最大で所定速度値まで速度を増大し続けることである。

【0023】

ロータの回転速度が正（Ｓ３５０にて「はい」分岐）である場合、試験の結果は、ロータが自由に移動できることである。次いで、Ｓ３６０において、トルク発生装置が停止し、コントローラは、ロータが自由であり、これにより機械が高温再始動する準備ができている旨の表示を出力する。

【0024】

Ｓ３４０及びＳ３６０における表示の出力は、後続の作動をトリガする信号、オペレータが見ることができるメッセージ、その他とすることができる。表示のうちの１つの出力の後、コントローラは、トルク出力を停止するようトルク発生装置を制御する。しかしながら、表示が、ロータが自由であることである場合、コントローラは、ターボ機械の通常動作又は高温再始動に対するトルクを出力するようトルク発生装置を制御することができる。

【0025】

ロータの回転速度が正でない（Ｓ３５０にて「いいえ」分岐である）場合、Ｓ３２０が続き、すなわち、ロータに印加されることになるトルクを増大させる。

【0026】

図６Ａ及び６Ｂは、それぞれ不成功及び成功した低速度低トルク試験を示すトルク及びロータ速度（任意の単位）と時間とのグラフである。

【0027】

図６Ａでは、ロータがロックされて回転できないと判定される。直線３７０は、ロータ速度を表し、直線３７５で表されるトルクの増大にもかかわらず、低トルク低速度試験全体を通じて（すなわち、最大でｔ₁まで）ゼロのままである。トルクがτ_limitに達すると、試験は成功せず、従って高温再始動ができないことを示し、試験が終了する。

【0028】

図６Ｂにおいて、ロータは、自由に回転できると判定される。直線３７５は、増大するトルクを表す。ロータ速度（直線３８０）は、ｔ₁にて正になる。ロータ速度（直線３８０）が正になった後、トルクの増大は、所定時間の間、又はロータ速度が所定速度値に達するまで継続し、試験の誤判定結果を避けるようにすることができる。ロータ速度が所定時間中に正のままである場合、又は所定速度値に達した場合には、トルクの増大は、ｔ₂でのトルクがτ_limitよりも小さい場合でもｔ₂にて終了する。高温再始動は、低トルク低速度試験に続いてロータが完全停止になる前にｔ₃にて開始することができる。コントローラは、所定時間間隔ｔ₃−ｔ₂の後で通常動作においてトルク値を上昇させるようトルク発生装置を自動的に制御することができ、或いは、オペレータが、低トルク低速度試験が成功した旨の表示を受け取ったときに通常動作コマンドを送出することができる。

【0029】

低トルク低速度試験の終わりに、ロータに印加されるトルクは所定の割合で低減することができる。図６Ｂにおいて、ｔ₂（低トルク低速度試験の終わり）と、ｔ₃（通常動作値に向けた印加トルクの上昇の始まり）との間のトルクはゼロで示されているが、このゼロの値は限定ではなく、非ゼロの小さな値又はトルクの低下がｔ₂とｔ₃の間で生じることができる点は当業者であれば理解されるであろう。

【0030】

低トルク低速度試験の成功の後で且つロータ停止の前に通常動作のためにターボ機械を再始動することは、試験と再始動との間のロータのロックを防ぐ利点がある。

【0031】

高温再始動中に印加されるトルク（図６Ｂにおいてｔ₃後の直線３８５）は、試験（直線３７５）中よりも実質的に高い割合でτ_limitよりも実質的に大きいトルク値まで増大する。高温再始動中のロータ速度（図６Ｂの直線３９０）は、試験中よりも実質的に高い速度値まで実質的により迅速に増大する。

【0032】

図５に示す方法と類似した方法を実施するスタータ１８０及び２８０（すなわち、トルク発生装置）は、液圧スタータシステム、膨張スタータシステム（加圧ガス又は空気を使用）、又は電気始動システムを含むことができる。

【0033】

例示的な実施形態による液圧スタータシステム４００が図７に示される。液圧スタータシステム４００によるトルク出力のトルク値は、油送管４０５内の油圧によって決まる。コントローラ４１０は、ロータの速度（Ｖ_rotor）及び油送管４０５内の油圧に関する情報を受け取るよう構成される。

【0034】

油送管４０５に沿って油供給部４０７と油戻り部４０９との間には、電気モータ４３０により駆動される液圧ポンプ４２０が配置されている。液圧ポンプ４２０により圧送される油の量及び圧力は、ポンプストロークアクチュエータ４４０の状態と、オープンダンプ弁４５０の領域の固定流とによって決まる（すなわち、液圧ポンプ４２０の流れの増大により、油送管内の圧力が増大する）。コントローラ４１０は、ポンプストロークアクチュエータ４４０及びオープンダンプ弁４５０を制御し、低トルク低速度試験を自動的に実施するよう構成される。

【0035】

液圧ポンプ４２０から下流側で排油管４２５に向かう分岐パイプ４２３上にあるダンプ弁４５０は、液圧スタータシステム４００が停止しているときには開放することができる。圧力センサ４６０は、クラッチ４８０に接続できる液圧スタータ４７０に入力された油圧を測定する。クラッチ４８０は、図２及び図３それぞれにおいてクラッチ１７０又は２７０に対応することができる。液圧スタータ４７０から出る油は、油戻り部４０９に向けてパイプ輸送される。

【0036】

図８は、液圧スタータシステム（例えば、図７の液圧スタータシステム４００）を用いて低トルク低速度試験を自動的に実施する方法５００のフロー図を示す。方法５００は、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせによって実施することができる。

【0037】

ステップＳ５１０において、回転チェック（すなわち、低トルク低速度試験の実施）が必要であるかどうかを判定する。例えば、高温再始動が意図されたときには、試験の実施が必要となる。オペレータはまた、例えば、ターボ機械の設置直後の通常起動順序の前に、低トルク低速度試験を実施するコマンドを送出することができる。試験が必要ではないとみなされた場合（Ｓ５１０において「いいえ」分岐）、Ｓ５２０において通常起動手順を開始することができる。

【0038】

試験が必要であるとみなされた場合（Ｓ５１０において「はい」分岐）、Ｓ５３０において、ポンプモータ（例えば、図７の４３０）が作動して、ダンプ弁（例えば、図７の４５０）が開放され、所定遅延ＤＬＹ１の後、ストロークアクチュエータ（例えば、図７の４４０）をストローク増大率ＳＡＲＴ１で第１のストローク値ＳＡＳＰ１まで増大させることによって油圧が増大する（例えば、図７のセンサ４６０によって測定される）。例えば、所定遅延ＤＬＹ１は１７ｓとすることができ、第１のストローク値ＳＡＳＰ１は１５％とすることができ、ストローク増大率ＳＡＲＴ１は０．６２５％／ｓとすることができる。これら及び他のストロークに関連する値は、最大ストローク値のパーセンテージを表している。図８のフロー図を説明する際に記載されるこれら及び他の値は、液圧スタータシステムの構成要素の特異性によって決まり、液圧スタータにおいて低トルク低速度試験の適用範囲を限定するものではない点は当業者であれば理解されるであろう。

【0039】

Ｓ５４０において、ロータ速度ＡＣ（例えば、ロータ付近に位置付けられたセンサにより測定される）が所定時間ＤＬＹ２における所定速度値ＡＣＳＰよりも大きいかどうかに関する判定を実施する。例えば、所定速度値ＡＣＳＰは１２０ｒｐｍとすることができ、ＤＬＹ２は１０ｓとすることができる。低トルク低速度試験は、ロータ速度がＤＬＹ２においてＡＣＳＰよりも大きい場合に成功する。

【0040】

Ｓ５４０における判定の結果が肯定である（Ｓ５５４０の「はい」分岐）場合、試験は成功である。次いで、Ｓ５５０において、ストロークアクチュエータを割合ＳＡＲＴ２でＳＡＰ２まで低下させることによって圧力が減少し、遅延ＤＬＹ４の後、ダンプ弁が閉鎖される。例えば、ＳＡＰ２は０％とすることができ、ＳＡＲＴ２は１５％とすることができ、ＤＬＹ４は１ｓとすることができる。Ｓ５５０に続くＳ５６０において、スタータシステムは、試験が成功した旨の信号を送信し、Ｓ５７０において高温再始動を起こすことができる。

【0041】

Ｓ５４０における判定の結果が否定（すなわち、Ｓ５４０の「いいえ」分岐）である場合、Ｓ５８０において、油圧（例えば、図７のセンサ４６０によって測定される）が時間期間ＤＬＹ３において基準圧力値ＰＴＳ１よりも大きいかどうかに関する判定を実施する。例えば、ＰＴＳ１は９０バーゲージ（９１．０１３バー絶対に相当）とすることができ、ＤＫＹ３は１０ｓとすることができる。時間期間ＤＫＹ３において基準圧力値ＰＴＳ１よりも大きい油圧は、オーバーランニングクラッチ（例えば、図７における４８０）を介して印加されるトルクが限界値に達したことを示している
Ｓ５８０における判定の結果が肯定である（すなわち、Ｓ５８０の「はい」分岐）場合、低トルク低速度試験は不成功である。次いで、Ｓ５９０において、ストロークアクチュエータが割合ＳＡＲＴ２でＳＡＰ２まで低下し、これにより圧力が減少し、遅延ＤＬＹ５の後にポンプモータが停止する。例えば、ＤＬＹ５は１５ｓとすることができる。Ｓ５９０に続くＳ６００において、スタータシステムは、試験が不成功であったことを示す。

【0042】

Ｓ５８０における判定の結果が否定であった（Ｓ５８０の「いいえ」分岐）場合、Ｓ６１０において、油圧を所定圧力値ＰＴＳＰ２と比較する。例えば、ＰＴＳＰ２は、１０バーゲージ（１１．０１３バー絶対に相当）とすることができる。油圧がＰＴＳＰ２よりも大きい（すなわち、Ｓ６１０の「はい」分岐）場合、Ｓ６２０において、ストロークアクチュエータ変化率はＳＡＲＴ３に設定される。油圧がＰＴＳＰ２よりも大きくない（すなわち、Ｓ６１０の「いいえ」分岐）場合、トロークアクチュエータ変化率はＳＡＲＴ４に設定される。従って、ストロークアクチュエータの変化率は油圧によって決まる。油圧がＰＴＳＰ２を下回った場合、アクチュエータの変化率はＳＡＲＴ４であり、そうでない場合、アクチュエータの変化率は、油圧変動を避けるためにＳＡＲＴ３である。例えば、ＳＡＲＴ３は０．０６２５％とすることができ、ＳＡＲＴ４は０．６２５％とすることができる。

【0043】

Ｓ６２０又はＳ６３０に続くＳ６４０において、遅延ＤＬＹ６を観察して油圧を安定化することができるようにし、圧力は、ストロークアクチュエータ設定点の変化率を値ＳＡＳＰ３のステップで上昇させることによって増大させる。例えば、ＳＡＳＰ３は１．２５％とすることができ、ＤＬＹ６は５ｓとすることができる。

【0044】

次いで、Ｓ６５０において、ストロークアクチュエータ位置が設定点にあるかどうかに関する判定を実施する。ストロークアクチュエータが設定点（すなわち、Ｓ６５０の分岐「はい」）にある場合、ストロークアクチュエータはＳ６６０において現在位置に維持され、次いで、再度Ｓ５４０を実施する。

【0045】

ストロークアクチュエータ位置が設定点（すなわち、Ｓ６５０の分岐「いいえ」）を下回った場合、Ｓ６７０において油圧をＰＴＳＰ１と比較する。油圧がＰＴＳＰ１よりも大きいことをこの比較が示した場合（すなわち、Ｓ６７０の分岐「はい」）、Ｓ６６０を実施する。油圧がＰＴＳＰ１よりも大きくないことをこの比較が示した場合（すなわち、Ｓ６７０の分岐「いいえ」）、Ｓ６８０において、ストロークアクチュエータは設定点に向けて上昇され、再度Ｓ６５０を実施する。

【0046】

図９は、コントローラ４１０を含む液圧スタータシステム４９０の代替の実施形態を示し、コントローラ４１０は、排油管に向かうパイプ上に位置付けられたスロットルバルブ４９５により油圧を制御する上での代替の影響力を有する。液圧ポンプ４２０により圧送される油量は、ポンプストロークアクチュエータ４４０の状態と、スロットルバルブ４９５の可変流れ面積による圧力とによって決まる（すなわち、固定液圧ポンプ４２０の流れを設定し、バルブ４９５の流れ面積を低減することによって、油圧を増大させるようにする）。

【0047】

別の実施形態によれば、自動低トルク低速度試験はまた、図１０に示すように膨張始動装置７００を用いて実施することができる。膨張始動装置７００において、圧力制御弁７１０、圧力センサ７２０、及び膨張スタータ７３０は、加圧ガス７３５供給とベント７３７との間のパイプ７３２上に配置される。膨張スタータ７３０は、クラッチ７４０（オーバーランニングクラッチ１８０及び２８０に相当することができる）にトルクを提供する。トルク値は、膨張スタータ７３０に達する加圧空気の流れ及び／又は圧力によって決まる。コントローラ７５０は、ロータの速度（Ｖ_rotor）及び圧力センサ７２０から膨張スタータ７３０に達する加圧空気の圧力に関する情報を受け取るように構成される。コントローラ７５０はまた、低トルク低速度試験を実施するために圧力値７１０を制御する（例えば、図５の３００）よう構成される。

【0048】

別の実施形態によれば、自動低トルク低速度試験は、図１１に示すような電気始動装置を用いて実施することができる。伝記始動装置８００において、ロータ速度（Ｖ_rotor）に関する情報を受け取るコントローラ８４０は、電気スタータ８２０に電力を供給する電源８１０を制御することができる。電気スタータ８２０は、低トルク低速度試験（例えば、図５における３００）を実施するために、クラッチ８３０（図２及び３それぞれにおけるクラッチ１８０又は２８０に相当することができる）を介してロータに提供されることになるトルクを生成する。

【0049】

図１２は、別の例示的な実施形態による低トルク低速度試験を自動的に実施する方法９００のフロー図である。方法９００は、Ｓ９１０において、最大で所定トルク値まで漸次的に増大するトルクをロータに自動的に印加する段階を含む。更に、本方法は、Ｓ９２０において、トルクが漸次的に増大している間、ロータの速度を監視する段階を含む。次いで、方法９００は、Ｓ９３０において、ロータ速度が正になった後にロータが自由に回転する旨の表示を出力する段階、又はロータ速度がゼロのままであり且つ印加トルクが所定トルク値に達したときにロータがロックしている旨の表示を出力する段階を含む。

【0050】

実施形態の一部は、ターボ機械のロータが自由に回転するかどうかを判定するのに必要な時間が短縮されるという利点を有する。低トルク低速度試験を自動的に実施することにより、ロータがロックされている間、高温再始動の試行に関連した損傷のリスクが低くなる。

【0051】

開示される例示的な実施形態は、ターボ機械のロータが自由に回転するかどうかを判定するために低トルク低速度試験を自動的に実施するシステム、装置、及び方法を提供する。本明細書は、本発明の実施形態を限定することを意図するものではない点は理解されたい。逆に、例示的な実施形態は、添付の請求項によって定義される本発明の技術的思想及び範囲に含まれる、代替形態、修正形態、及び均等形態を保護するものとする。更に、例示的な実施形態の詳細な説明において、請求項に記載された本発明を包括的に理解するために多数の具体的な詳細事項が記載されている。しかしながら、種々の実施形態はこのような具体的な詳細事項がなくとも実施できる点は当業者であれば理解されるであろう。

【0052】

本発明の例示的な実施形態の特徴及び要素は、特定の組み合わせで実施形態において説明したが、各特徴又は要素は、実施形態の他の特徴及び要素を伴わず単独で、或いは本明細書で開示される他の特徴及び要素の有無に関わりなく種々の組み合わせで用いることができる。

【0053】

本明細書は、開示される主題の実施例を用いて、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の範囲内にあるものとする。

【符号の説明】

【0054】

１００ ターボ機械
１１０ 圧縮機
１２０ タービン
１３０ 入口ギアボックス
１４０ トランスファーギアボックス
１７０ クラッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】