專(zhuān)利名稱(chēng)：蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)吸入至少一個(gè)異物的自動(dòng)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)對(duì)蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的沖擊的方法和裝置，特別是檢測(cè)對(duì)鼓風(fēng) 機(jī)輪葉片的沖擊的方法和裝置。
背景技術(shù)：
安裝在飛機(jī)上的蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在使用時(shí)會(huì)被發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的物體所損壞。這種物 體可以具有不同的形狀，例如，飛鳥(niǎo)、石塊或冰。
在物體被吸入后，物體在發(fā)動(dòng)機(jī)中從上游向下游循環(huán)，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)撞擊到各 種發(fā)動(dòng)機(jī)部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員把這種現(xiàn)象稱(chēng)之為“異物吸入”。
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所吸入的物體的性質(zhì)、密度和相對(duì)速度，發(fā)動(dòng)機(jī)的有些部件會(huì)或多或 少地受到損壞。
為了保持發(fā)動(dòng)機(jī)在使用時(shí)的高度安全性和可靠性，必須檢測(cè)這種吸入所產(chǎn)生的損 壞，以在發(fā)動(dòng)機(jī)部件被損壞時(shí)進(jìn)行修復(fù)或替換。
對(duì)于商業(yè)飛行的在機(jī)乘客而言，在每次飛行之前會(huì)對(duì)蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行視覺(jué)檢 查。不過(guò)，這種檢測(cè)有一些缺點(diǎn)。首先，由于操作人員不能看到非常小的損壞，小的損壞難 以被注意到，這種視覺(jué)檢查不能進(jìn)行完全可靠的檢測(cè)。其次，當(dāng)檢測(cè)到損壞時(shí)，有必要立即 進(jìn)行維修操作，從而需要飛機(jī)處于固定狀態(tài)，因此會(huì)延遲飛機(jī)的起飛。從而，吸入異物的損 壞效果的后續(xù)檢測(cè)會(huì)為飛機(jī)上的在機(jī)乘客帶來(lái)麻煩。
斯奈克瑪所提出的專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R 2840358A1提供了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)損壞檢測(cè)系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括確定航班上的轉(zhuǎn)子的速度和振動(dòng)的測(cè)量裝置。不過(guò)，這種系統(tǒng)并不具有所需的檢 測(cè)吸入異物的精度。
萊斯萊斯提出的專(zhuān)利申請(qǐng)EP 1312766A2提供了轉(zhuǎn)子葉片的沖擊檢測(cè)方法，其中， 測(cè)量轉(zhuǎn)子的速度跌落，以發(fā)出警報(bào)。這種檢測(cè)方法的一個(gè)缺點(diǎn)是區(qū)分度較低。實(shí)際上，在發(fā) 動(dòng)機(jī)泵吸的過(guò)程中，在沒(méi)有吸入物體時(shí)，轉(zhuǎn)子速度也會(huì)降低并發(fā)出警報(bào)。為了克服這個(gè)缺 點(diǎn)，專(zhuān)利申請(qǐng)EP 1312766A2認(rèn)識(shí)到添加傳感器來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的扭轉(zhuǎn)角，從而改善測(cè)量方法 的精度。這種方法采用大量的傳感器，并不盡如人意，不能以精確和可靠的方式檢測(cè)吸入的 異物。發(fā)明內(nèi)容
為了排除上述缺陷，本發(fā)明涉及一種包括轉(zhuǎn)子的蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)所吸入的至少一 種異物的自動(dòng)檢測(cè)方法，在該方法中
測(cè)量轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)速度；
對(duì)轉(zhuǎn)子的速度信號(hào)進(jìn)行濾波，以分離速度信號(hào)的靜態(tài)分量和動(dòng)態(tài)分量；
對(duì)濾波出的動(dòng)態(tài)分量與標(biāo)準(zhǔn)諧波進(jìn)行比較，以獲得吸入指示，標(biāo)準(zhǔn)諧波對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn) 子的振動(dòng)沖擊響應(yīng)；
對(duì)獲得的吸入指示和檢測(cè)閾值進(jìn)行比較；以及
當(dāng)吸入指示高于所述檢測(cè)閾值時(shí)，發(fā)出異物吸入檢測(cè)信號(hào)。
發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)響應(yīng)組成了關(guān)于碰撞的特征，也就是說(shuō)關(guān)于沖擊的特征。標(biāo)準(zhǔn)諧波 表示在轉(zhuǎn)子上測(cè)得的關(guān)于轉(zhuǎn)子吸入物體的振動(dòng)沖擊響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，將轉(zhuǎn)子速度的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)分量與該沖擊特征進(jìn)行比較，以檢測(cè)吸入。根 據(jù)本發(fā)明的方法比現(xiàn)有技術(shù)中只基于轉(zhuǎn)子速度R(t)的動(dòng)態(tài)分量的幅值的閾值的方法具有 更高的分辨力，高幅值的動(dòng)態(tài)分量可以具有不同的成因。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)轉(zhuǎn)子速度R(t)的動(dòng)態(tài)分量的形式不對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)諧波中的一個(gè)時(shí)， 可以忽略重要幅值的振動(dòng)(例如泵吸)。而且，可以檢測(cè)所謂的“小能量”體(質(zhì)量小，速度 小)吸入，這種檢測(cè)是不能用現(xiàn)有技術(shù)中的方法進(jìn)行的。
有利地，在不添加傳感器或?qū)Y(jié)構(gòu)做出改動(dòng)的情況下就可以實(shí)施這種方法。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子的標(biāo)準(zhǔn)諧波對(duì)應(yīng)于該轉(zhuǎn)子的第一扭轉(zhuǎn)模式的沖擊響應(yīng)。
有利地，對(duì)該轉(zhuǎn)子的第一扭轉(zhuǎn)模式的沖擊響應(yīng)的濾波出的動(dòng)態(tài)分量的研究使能夠 獲得適用于合乎標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)的吸入率，而這種濾波出的動(dòng)態(tài)分量是現(xiàn)有技術(shù)中已知的特 征。
實(shí)際上，第一扭轉(zhuǎn)模式的沖擊響應(yīng)只會(huì)關(guān)于轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)瞬時(shí)刺激而出現(xiàn)，而這種 扭轉(zhuǎn)瞬時(shí)刺激是典型的異物吸入。從而，可以以可靠和精確的方式進(jìn)行吸入檢測(cè)。
仍然優(yōu)選的是，對(duì)濾波出的動(dòng)態(tài)分量和標(biāo)準(zhǔn)諧波進(jìn)行卷積，以獲得吸入指示。
根據(jù)第一變型實(shí)施例，在實(shí)施檢測(cè)方法的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上直接測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)諧波。
因此，用試驗(yàn)的方法確定轉(zhuǎn)子的第一扭轉(zhuǎn)模式的沖擊響應(yīng)的特征(頻率，緩沖)。
根據(jù)第二變型實(shí)施例，在理論上將標(biāo)準(zhǔn)諧波定義為轉(zhuǎn)子的第一扭轉(zhuǎn)模式的沖擊響 應(yīng)的特征(頻率，緩沖等)的函數(shù)。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子是蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子，將濾波出的動(dòng)態(tài)分量與低壓轉(zhuǎn)子的 標(biāo)準(zhǔn)諧波進(jìn)行比較，以獲得吸入指示，標(biāo)準(zhǔn)諧波對(duì)應(yīng)于低壓轉(zhuǎn)子的振動(dòng)沖擊響應(yīng)。


通過(guò)附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中
圖1表示了低壓轉(zhuǎn)子速度對(duì)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果；
圖2表示了圖1中的低壓轉(zhuǎn)子速度的動(dòng)態(tài)分量；
圖3表示了低壓轉(zhuǎn)子的標(biāo)準(zhǔn)諧波；
圖4表示了對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子速度的動(dòng)態(tài)分量和所述轉(zhuǎn)子的標(biāo)準(zhǔn)諧波之間的相似處的 攝入指標(biāo)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及包括低壓轉(zhuǎn)子軸和高壓轉(zhuǎn)子軸的雙體蒸汽渦輪機(jī)攝入的異物的精確 檢測(cè)方法，鼓風(fēng)機(jī)與低壓轉(zhuǎn)子一體安裝。
參照?qǐng)D1，通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的音輪測(cè)量低壓轉(zhuǎn)子對(duì)時(shí)間的旋轉(zhuǎn)速度 R(t)，音輪被布置來(lái)測(cè)量低壓轉(zhuǎn)子軸的角速度。不言而喻，還可以通過(guò)其他方法來(lái)測(cè)量低壓 轉(zhuǎn)子速度，特別是通過(guò)布置在引擎中的加速度計(jì)。
另外，對(duì)于這種測(cè)量，可以圍繞低壓轉(zhuǎn)子的靜態(tài)速度R(S)獲得獲得對(duì)時(shí)間的基本上為常量的曲線I。在圖1中，關(guān)于低壓轉(zhuǎn)子速度對(duì)旋轉(zhuǎn)速度R(t)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。在圖1中， 低壓轉(zhuǎn)子的靜態(tài)速度R(s)大約是最大速度的85%。
在這個(gè)測(cè)量周期，引擎攝入了小質(zhì)量體(大約50克)。表示鼓風(fēng)機(jī)速度R(t)的曲線I呈現(xiàn)了由于引擎攝入了質(zhì)量體而產(chǎn)生的波動(dòng)，這種波動(dòng)非常小，大約為靜態(tài)速度R(S) 的值的0.5%。另外，對(duì)于低壓轉(zhuǎn)子速度R(t)的測(cè)量結(jié)果，不能直接檢測(cè)到這種波動(dòng)。實(shí)際上，這種波動(dòng)可以涉及噪聲測(cè)量或其他現(xiàn)象，特別是引擎泵吸現(xiàn)象，而不是攝入。
已知音輪測(cè)得的低壓轉(zhuǎn)子速度R (t)具有靜態(tài)分量Rs和動(dòng)態(tài)分量Rd (t)，并可用下式表不
權(quán)利要求
1.蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)吸入至少一個(gè)異物的自動(dòng)檢測(cè)方法，在該方法中 測(cè)量轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)速度(R(t))； 對(duì)轉(zhuǎn)子的速度信號(hào)(R(t))進(jìn)行濾波，以分離速度信號(hào)的靜態(tài)分量(Rs(t))和動(dòng)態(tài)分量(Rd ⑴)； 對(duì)濾波出的動(dòng)態(tài)分量(Rd(t))與標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))進(jìn)行比較，以獲得吸入指示(TINe)，標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的振動(dòng)沖擊響應(yīng)； 對(duì)獲得的吸入指示(Trae)和檢測(cè)閾值⑶進(jìn)行比較；以及 當(dāng)吸入指示(Trae)高于所述檢測(cè)閾值(S)時(shí)，發(fā)出異物吸入檢測(cè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，轉(zhuǎn)子的標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的第一扭轉(zhuǎn)模式的沖擊響應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在理論上將標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))定義為轉(zhuǎn)子的第一扭轉(zhuǎn)模式的沖擊響應(yīng)的特征的函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在實(shí)施檢測(cè)方法的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上直接測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)濾波出的動(dòng)態(tài)分量(Rd(t))與標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))進(jìn)行卷積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，轉(zhuǎn)子是蒸汽渦輪機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子，對(duì)濾波出的動(dòng)態(tài)分量(Rd(t))和低壓轉(zhuǎn)子的標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))進(jìn)行比較，以獲得吸入指示(Trae)，所述標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))對(duì)應(yīng)于低壓轉(zhuǎn)子的振動(dòng)沖擊響應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)吸入至少一個(gè)異物的自動(dòng)檢測(cè)方法，在該方法中測(cè)量轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)速度(R(t))；對(duì)轉(zhuǎn)子的速度信號(hào)(R(t))進(jìn)行濾波，以分離速度信號(hào)的靜態(tài)分量(Rs(t))和動(dòng)態(tài)分量(Rd(t))；對(duì)濾波出的動(dòng)態(tài)分量(Rd(t))與標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))進(jìn)行比較，以獲得吸入指示(TING)，標(biāo)準(zhǔn)諧波(e(t))對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的振動(dòng)沖擊響應(yīng)；對(duì)獲得的吸入指示(TING)和檢測(cè)閾值(S)進(jìn)行比較；以及當(dāng)吸入指示(TING)高于所述檢測(cè)閾值(S)時(shí)，發(fā)出異物吸入檢測(cè)信號(hào)。
文檔編號(hào)F01D21/04GK103026006SQ201180008788
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·布爾熱 申請(qǐng)人:斯奈克瑪