專利名稱：監(jiān)控航空燃氣渦輪發(fā)動機運行中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象的方法和系統(tǒng)的制作方法
監(jiān)控航空燃氣渦輪發(fā)動機運行中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象的方法和
系統(tǒng)
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體上涉及對飛行器，例如飛機或直升機的燃氣渦輪發(fā)動機進行監(jiān)控。更具體地，本發(fā)明涉及用于監(jiān)控飛機燃氣渦輪發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象的方法和系統(tǒng)。公知的是，在飛機發(fā)動機中安裝加速計類型的振動傳感器，以監(jiān)控發(fā)動機運行過程中一個或多個特定發(fā)動機部件產(chǎn)生的振動。收集的振動信號被分析以將其振幅與限定的閥值相比較，其中每個閥值對應(yīng)于被監(jiān)控的特定部件的缺陷運行。因此，如果被監(jiān)控的發(fā)動機部件產(chǎn)生缺陷，該部件的運行會引起特定的振動現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可以通過分析振動信號被檢測到。EP1970691描述了一種方法，該方法用于監(jiān)控航空渦輪機中軸間軸承的滾動元件的磨損。在該發(fā)明中，收集到的振動信號被轉(zhuǎn)換為頻譜，以獲得成倍于由對軸承滾動元件的損壞所產(chǎn)生的理論頻率排列的譜線(與該損壞的理論頻率對應(yīng)的是，滾動元件帶缺陷運行)。然后將根據(jù)理論頻率的倍數(shù)而識別的最大幅值與預(yù)定義閥值相比較，以確定軸承的滾動元件是否受損。盡管有效，上述現(xiàn)有技術(shù)中的監(jiān)控方法在應(yīng)用中有一定的局限性。對發(fā)動機的所有部件進行理論缺陷運行頻率計算是非常復(fù)雜的，甚至是不可能完成的。即使對于某些部件是可能的，這種計算只是模擬，因此可靠性不能得到保證。因此，由于在飛機飛行過程中發(fā)動機部件缺陷會產(chǎn)生大量的振動現(xiàn)象，但是這些振動現(xiàn)象未被檢測到，或者不能很好地對振動現(xiàn)象進行解釋，要承擔(dān)發(fā)動機可能被損壞的風(fēng)險。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的監(jiān)控方法不能檢測出發(fā)動機部件的異常運行，例如，軸承的滾動元件在軸承溝道中打滑。不幸的是，這種不一定與發(fā)動機部件的結(jié)構(gòu)性缺陷相關(guān)的異常運行會損壞這些部件。發(fā)明目的和

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種對有待改進的飛機燃氣渦輪發(fā)動機進行監(jiān)控的方法和系統(tǒng)，以減少上述缺點。根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過包括以下步驟的監(jiān)控方法實現(xiàn)a)在發(fā)動機的預(yù)定義運行周期中獲得振動信號，該振動信號代表發(fā)動機及其部件的運行狀態(tài)；b)在所述預(yù)定義周期中建立所述振動信號的頻譜；c)使用多個振動特征，每個所述振動特征對應(yīng)于一個振動現(xiàn)象，該振動現(xiàn)象在與被監(jiān)控的發(fā)動機同類型的航空發(fā)動機的運行過程中產(chǎn)生，并源自于至少一個發(fā)動機部件的缺陷或異常運行，每個所述振動特征由具有系數(shù)的特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定，該系數(shù)根據(jù)發(fā)動機的運行參數(shù)預(yù)定；d)在上述頻譜中，識別與數(shù)學(xué)函數(shù)相符的曲線上的點，以檢測發(fā)動機部件的缺陷和異常運行，其中每個所述數(shù)學(xué)函數(shù)限定一個振動特征；
e)對于每個在所述頻譜中識別的，且與源自于發(fā)動機部件缺陷的振動特征相對應(yīng)的曲線，相對于預(yù)定義振幅值對與所述曲線上的點相關(guān)的振幅進行分析，每個所述預(yù)定義振幅值對應(yīng)于缺陷的嚴重程度；以及f)由于一個或多個振幅值被超過或者發(fā)動機部件的異常運行被檢測到，發(fā)出與所述振幅值被超過，或者異常運行被檢測到的振動特征相關(guān)的消息。借助于限定振動特征的特定數(shù)學(xué)函數(shù)，能夠涵蓋所有的產(chǎn)生于發(fā)動機中，并源自于發(fā)動機部件的缺陷或異常運行的振動現(xiàn)象，而不用考慮這些震動現(xiàn)象是否有序，或是否理論上可預(yù)測。由此，飛行過程中引起特定振動現(xiàn)象的發(fā)動機部件的所有缺陷和異常運行都能夠被監(jiān)控。這改進了對發(fā)動機的監(jiān)控。根據(jù)本發(fā)明的有益方面，上述方法還包括在多次飛行中，或在多個相同飛行階段中，或在發(fā)動機以相同速度運行的多個周期中，如果重復(fù)發(fā)出相同消息，則產(chǎn)生發(fā)動機維護通知。由此，能夠追蹤一定時期內(nèi)特定振動現(xiàn)象的變化，并在損壞發(fā)生前發(fā)出維護通知以防止對發(fā)動機的損壞。這極大地改善了維護操作，以及對產(chǎn)生特定振動特征的有問題部件的維修。優(yōu)選地，維護通知包括開始出現(xiàn)異常振動現(xiàn)象時的發(fā)動機部件的特性，上述消息針對異常振動現(xiàn)象而被發(fā)出。根據(jù)本發(fā)明的另一個有益方面，限定振動特征的數(shù)學(xué)函數(shù)存儲于數(shù)據(jù)庫中，該數(shù)據(jù)庫可以更新。在需要時，使用這種數(shù)據(jù)庫，能夠更新與振動特征相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)， 以及增加新的函數(shù)。特別是，更新操作可以在飛行后通過連接數(shù)據(jù)庫直接進行。因此，上述方法具有極大的使用和適應(yīng)靈活性。對與在頻譜中識別的給定曲線上的點相關(guān)的振幅進行的分析可以包括將與所述曲線上的每一個點相關(guān)的振幅與至少一個預(yù)定義閥值進行比較；或?qū)⑴c所述曲線上的點相關(guān)的振幅的平均值與預(yù)定義平均閥值進行比較；或?qū)εc所述曲線上的點相關(guān)的振幅和預(yù)定義閥值之間的標準偏差進行計算。限定振動特征的特定數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)根據(jù)飛機的飛行參數(shù)和/或發(fā)動機部件的形狀預(yù)定。獲得振動信號的預(yù)定義發(fā)動機運行周期對應(yīng)于飛行的特定階段，或整個飛行過程，或發(fā)動機以特定速度運行階段。引起振動現(xiàn)象的發(fā)動機部件的缺陷和異常運行可能屬于發(fā)動機風(fēng)扇的擺動；支撐發(fā)動機的至少一個旋轉(zhuǎn)軸的軸承在旋轉(zhuǎn)過程中的缺陷；發(fā)動機的一個轉(zhuǎn)子出現(xiàn)油料失衡；齒輪齒產(chǎn)生機械損傷；軸承的滾動部件打滑；部件開裂或磨損。相對應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種系統(tǒng)，用于監(jiān)控飛機燃氣渦輪發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象，特征在于該系統(tǒng)包括a)用于在發(fā)動機的預(yù)定義運行周期中獲得振動信號的裝置，該振動信號代表發(fā)動機及其部件的運行狀態(tài)；b)用于在所述預(yù)定義周期中建立所述振動信號的頻譜的裝置；c)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包括多個振動特征，每個所述振動特征對應(yīng)于一個振動現(xiàn)象， 該振動現(xiàn)象在與被監(jiān)控的發(fā)動機同類型的飛機發(fā)動機的運行過程中產(chǎn)生，并源自于至少一個發(fā)動機部件的缺陷或異常運行，每個所述振動特征由具有系數(shù)的特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定，該系數(shù)根據(jù)發(fā)動機的運行參數(shù)預(yù)定；d)用于在頻譜中識別與數(shù)學(xué)函數(shù)相符的曲線上的點，以檢測發(fā)動機部件的缺陷和異常運行的裝置，其中每個所述數(shù)學(xué)函數(shù)限定一個振動特征；e)用于相對于預(yù)定義振幅值對振幅進行分析的裝置，所述振幅與以上述方式識別的曲線上的點相關(guān)，每個所述預(yù)定義振幅值對應(yīng)于與振動特征相關(guān)的發(fā)動機部件的，或每個發(fā)動機部件的缺陷的嚴重程度；f)用于由于一個或多個振幅值被超過或者發(fā)動機部件的異常運行被檢測到，發(fā)出與所述振幅值被超過或者異常運行被檢測到的振動特征相關(guān)的消息的裝置。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點借助附圖進行描述，這些附圖示出了非限制性的實施方式。在這些附圖中圖1為流程圖，示出了本發(fā)明的監(jiān)控方法的各個步驟；圖2示出了本發(fā)明的監(jiān)控方法的一個步驟中獲得的頻譜；以及圖3示出了本發(fā)明的監(jiān)控方法的一個步驟中獲得的另一個頻譜。
具體實施例方式本發(fā)明的監(jiān)控方法和系統(tǒng)應(yīng)用于裝配在飛行器，例如飛機和直升機上的任意類型的燃氣渦輪發(fā)動機。在當(dāng)前描述的實施例中，更具體地涉及具有兩個轉(zhuǎn)子的飛機燃氣渦輪發(fā)動機。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機，而是可以應(yīng)用到具有一個或多個轉(zhuǎn)子的任意飛機燃氣渦輪發(fā)動機。本發(fā)明的監(jiān)控方法和系統(tǒng)自動識別特定的振動現(xiàn)象，這些特定的振動現(xiàn)象產(chǎn)生于發(fā)動機的運行過程中，且源自發(fā)動機部件(包括輔助設(shè)備)的缺陷或異常運行。被監(jiān)控的缺陷包括，例如，軸承滾動元件的磨損，(渦輪機中的)風(fēng)扇的擺動等。對于發(fā)動機部件的異常運行，可能涉及，例如，軸承的滾動元件在軸承溝道中打滑。本發(fā)明的監(jiān)控方法和系統(tǒng)依賴于對來自于通常安裝在發(fā)動機中的(加速計類型的)振動傳感器的振動信號進行的分析。以公知的方式，這些振動傳感器被連接至發(fā)動機監(jiān)控單元(EMU)以進行信號處理，該發(fā)動機監(jiān)控單元可能位于飛機中(例如，電子艙)，或者直接安裝到發(fā)動機上。參考圖1，本發(fā)明的監(jiān)控方法包括在發(fā)動機運行中在預(yù)定測量周期T中，獲得振動信號Sv，該振動信號代表發(fā)動機及其部件的運行狀態(tài)(即，發(fā)動機部件的振動水平，步驟 E10)，并代表發(fā)動機的運行參數(shù)或飛行參數(shù)(步驟E20)。在當(dāng)前描述的實施例中，步驟E20中獲得的參數(shù)為發(fā)動機的兩個轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速W和 N2。但是，也可能是發(fā)動機的其他運行參數(shù)(例如，油溫)，或者甚至是飛行參數(shù)(例如，飛行速度和高度，機外溫度等)。獲得上述振動信號Sv和參數(shù)的測量周期T對應(yīng)于飛機飛行的特定階段(如起飛或降落)，或飛機的完整飛行過程，或甚至是發(fā)動機在特定條件下運行(如全速運行，或巡航)。因此，發(fā)動機一運行就可以持續(xù)進行監(jiān)控。 如上所述，振動信號Sv來自安裝在發(fā)動機中的加速計。該信號傳輸至EMU，并存儲于EMU的存儲器中，以在飛機飛行過程中，或落地后進行分析。當(dāng)步驟E20包括獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速m和N2時，上述過程可以與振動信號Sv 同步進行，并包括，例如，轉(zhuǎn)換來自于轉(zhuǎn)速計探針的信號，該轉(zhuǎn)速計探針安裝在發(fā)動機轉(zhuǎn)子上(這些探針可能已經(jīng)安裝于發(fā)動機上)。這些信號也被傳輸至EMU，并存儲于EMU的存儲器中。接下來的步驟(E30)包括在周期T中為振動信號Sv建立頻譜(或譜圖)。以公知的方式，頻譜通常根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速W和N2，或根據(jù)時間建立。此外，頻譜還通過傅里葉變換建立，以獲得三維圖(時間或轉(zhuǎn)速/頻率/振幅)。 圖2示例出了從具有兩個轉(zhuǎn)子的飛機燃氣渦輪發(fā)動機中獲得的頻譜，其中頻率沿橫坐標軸繪制，時間沿縱坐標軸繪制。建立頻譜的步驟E30本身對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的，此處不再贅述。該步驟通過EMU的計算軟件進行。在步驟E40中，本發(fā)明的監(jiān)控方法包括對頻譜中的點進行識別，這些點屬于與如上定義的振動特征相對應(yīng)的曲線。每個所述振動特征對應(yīng)于一個特定振動現(xiàn)象，該振動現(xiàn)象在與被監(jiān)控的發(fā)動機同類型的發(fā)動機的運行過程中產(chǎn)生，并源自于至少一個發(fā)動機部件的缺陷或異常運行。每個振動特征還被具有預(yù)定系數(shù)的特定數(shù)學(xué)函數(shù)F限定，具體地，所述系數(shù)根據(jù)發(fā)動機的運行參數(shù)(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，油溫，等)限定，以及，可選地，根據(jù)飛機的飛行參數(shù)(速度， 高度，機外溫度，等)限定。限定振動特征的數(shù)學(xué)函數(shù)F的形式可以為多項式函數(shù)，指數(shù)函數(shù)，對數(shù)函數(shù)等。舉例來說，特定的數(shù)學(xué)函數(shù)的形式可以為發(fā)動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的預(yù)定多項式組合。下面詳述獲得振動特征，特別是對應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)F的系數(shù)的方法。步驟E40通過EMU的計算軟件進行。本步驟使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的計算方法， 包括在頻譜中識別屬于由上述特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定的曲線，并與振動特征相關(guān)的各個點，所述點根據(jù)所要建立的頻譜模型而使用頻率，時間，和/或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速作為坐標。圖2所示的頻譜例子中，點Pl都屬于具有由預(yù)定特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定的形狀的曲線。點P2都屬于具有由另一個預(yù)定特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定的形狀的另一個曲線。因此，步驟E40能夠檢測在測量周期T中，一個或多個發(fā)動機部件是否有缺陷，或是否以異常(或退化)模式運行。當(dāng)然，頻譜的頻率范圍自身可以通過合適的設(shè)置進行調(diào)整，在頻譜中，屬于由特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定的曲線的點被識別。與由特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定的曲線在坐標中的頻率方面有細微差別(即，不超過預(yù)定值)的點被認為屬于該曲線。此外，可以將由特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定的每條曲線與頻率范圍相聯(lián)系，在該頻率范圍中屬于所述曲線的點被識別。如果在與源自于發(fā)動機部件的缺陷的振動特征相對應(yīng)的頻譜中檢測到曲線，接下來的步驟(E50)包括相對于預(yù)定義振幅值對與上述曲線上的點相關(guān)的振幅進行分析。每個振幅值對應(yīng)于考慮中的缺陷的嚴重程度。上述分析步驟同樣可以通過EMU的軟件進行?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種計算方法進行可以將與所述曲線上的每一個點相關(guān)的振幅與至少一個預(yù)定義閥值進行比較；或可以將與所述曲線上的點相關(guān)的振幅的平均值與預(yù)定義平均閥值進行比較；或甚至對與所述曲線上的點相關(guān)的振幅和預(yù)定義閥值之間的標準偏差進行計算。當(dāng)一個或多個振幅值被超過，發(fā)出與所述振幅值被超過的振動特征相關(guān)的消息 (步驟E60)。步驟E60還包括如果在步驟E40中檢測到發(fā)動機部件的異常運行，則發(fā)出消息， 該消息也與異常運行被檢測到的振動特征相關(guān)。當(dāng)監(jiān)控方法在飛行途中執(zhí)行，上述消息可以被存儲于EMU的存儲器中，以備后續(xù)分析，或者可以通過公知的傳輸裝置直接傳輸?shù)降孛?。此外，有利的是，將在給定飛行中發(fā)出的消息存儲在存儲器中，以便能夠隨后任選地產(chǎn)生發(fā)動機維護通知。這種維護通知尤其在針對發(fā)動機的診斷規(guī)則的應(yīng)用過程時產(chǎn)生， 以及，在多次飛行中，或在多個相同飛行階段中，或在發(fā)動機以相同速度運行的多個周期中，如果重復(fù)發(fā)出特定的消息，則產(chǎn)生上述維護通知。因此，能夠在一定時間內(nèi)追蹤特定振動現(xiàn)象的變化，并通過預(yù)先發(fā)出維護通知而防止對產(chǎn)生振動現(xiàn)象的發(fā)動機部件的任何損壞。為此，維護通知當(dāng)然包括開始出現(xiàn)振動現(xiàn)象時的發(fā)動機部件的特性，所述消息針對所述振動現(xiàn)象發(fā)出。通過對發(fā)動機部件的機械健康進行追蹤，能夠預(yù)測在需要采取維護之前發(fā)動機還能夠運行多長時間。應(yīng)用于識別渦輪機軸承滾動元件缺陷的實施例參考圖3，接下來對本發(fā)明應(yīng)用于監(jiān)控軸承滾動元件的方法的實施進行描述。在該實施例中，發(fā)動機為CMF56 型旁通雙路航空渦輪機，被監(jiān)控的軸承為渦輪機高壓轉(zhuǎn)子的上游軸承。圖3所示的頻譜為由安裝在渦輪機固定部分上的加速計收集的振動信號的頻譜， 其中轉(zhuǎn)速沿橫坐標軸繪制，頻率沿縱坐標軸繪制。轉(zhuǎn)速m和N2分別為渦輪機的低壓線軸和高壓線軸的轉(zhuǎn)速。上述頻譜在發(fā)動機從空轉(zhuǎn)到全速運行期間建立。本實施例中使用兩個振動特征。這些振動特征中的一個對應(yīng)于軸承滾動元件的缺陷，其余的則對應(yīng)于同樣的軸承滾動元件的異常運行。對應(yīng)于軸承滾動元件的異常運行的振動特征由多項式組合F限定，其中F = -OOOOlN^ +3.3071N2-22507在圖3中由曲線C所示。對應(yīng)于軸承滾動元件的缺陷的振動特征由線性函數(shù)F'限定為正常運行，其中F' = 9. 5N2當(dāng)然，缺陷和異常運行可能同時發(fā)生，例如，滾動元件的破裂可能伴隨著打滑。這種破裂可能由異常運行引起。用考慮到頻譜中的所有點(轉(zhuǎn)速沿橫坐標軸繪制，頻率沿縱坐標軸繪制)的數(shù)學(xué)計算，頻譜中的點P3被確定為(在給定近似值范圍內(nèi))屬于曲線C，該曲線C對應(yīng)于由多項式組合F限定的振動特征。借助由曲線C代表的數(shù)學(xué)函數(shù)，能夠在預(yù)定義頻率范圍內(nèi)對頻譜進行詢問，以恢復(fù)振動信號的振幅及相關(guān)信息。在恢復(fù)并存儲所有這些與頻率范圍相關(guān)的發(fā)動機速度或時間范圍的結(jié)果后，進行比較振幅和預(yù)定義閥值的步驟。獲得振動特征的方法接下來描述如何獲得振動特征，具體地，如何確定與所述振動特征相對應(yīng)的特定數(shù)學(xué)函數(shù)的各個系數(shù)。對于給定家族的飛機發(fā)動機，即，主要特征相同的發(fā)動機，確定振動特征。具體到圖3所示的示例頻譜，渦輪機家族為CFM56: 家族。振動特征還根據(jù)發(fā)動機部件的形狀確定，這些部件形成該家族的一部分。例如， 在監(jiān)控渦輪機軸承滾動元件的缺陷時，與該缺陷相關(guān)的振動特征特別依賴于滾動元件的形狀，滾動元件的數(shù)量，以及軸承所支撐的軸的旋轉(zhuǎn)速度。此外，借助部件的形狀，能夠使用多種方法來確定與所述振動特征相對應(yīng)的特定數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)。應(yīng)用時，這些方法中的一者包括通過理論計算來計算特定數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)。例如， 當(dāng)監(jiān)控渦輪機中的軸間滾子軸承的缺陷時，公知地，與軸承滾動元件的缺陷運行相對應(yīng)的理論多項式組合可以寫為F= [D (/ (2d) ] X (N2-N1) X [1-(d/D)2]其中D為軸承的標稱直徑，d為滾子的直徑，N1和隊分別為軸承所支撐的軸的旋轉(zhuǎn)速度。另一種可以用來計算特定數(shù)學(xué)函數(shù)的變量的方法依賴于經(jīng)驗，這些經(jīng)驗基于來自于運行過程中發(fā)生的事件的反饋，或來自于開發(fā)過程中測試的反饋。這包括在識別出本發(fā)明部件的缺陷后使用發(fā)動機振動傳感器收集的振動數(shù)據(jù)。特別是，該方法通常需要從理論計算開始，該理論計算對應(yīng)于發(fā)動機部件的缺陷運行，或異常運行，然后通過使用來自經(jīng)驗的反饋對計算進行完善，上述數(shù)學(xué)函數(shù)可以與其他現(xiàn)象結(jié)合起來，例如，滾動元件打滑。應(yīng)用到航空渦輪機時，這些特定的數(shù)學(xué)函數(shù)可以對應(yīng)于例如下列的渦輪機缺陷和各種異常運行渦輪機風(fēng)扇的擺動；支撐渦輪機的至少一個旋轉(zhuǎn)軸的軸承在旋轉(zhuǎn)過程中的缺陷；渦輪機的一個轉(zhuǎn)子出現(xiàn)油料失衡；齒輪齒產(chǎn)生機械退化；軸承的滾動部件打滑；部件開裂或磨損等。一旦確定了所有的數(shù)學(xué)函數(shù)，將它們與產(chǎn)生特定振動現(xiàn)象的飛機部件的缺陷或異常運行聯(lián)系起來。然后將數(shù)學(xué)函數(shù)以配置表的形式存儲于EMU的存儲器的數(shù)據(jù)庫中。使用數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點在于它可以更新?？梢岳斫獾氖?，通過“更新”存儲有數(shù)學(xué)函數(shù)的數(shù)據(jù)庫，可以向配置表中加入與新的振動特征相關(guān)的新的數(shù)學(xué)函數(shù)，或者對配置表進行修改，所述修改通過調(diào)整數(shù)學(xué)函數(shù)的現(xiàn)有系數(shù)，或調(diào)整數(shù)學(xué)函數(shù)本身來實現(xiàn)。因此，可以在隨后識別發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的，引起各種特定振動現(xiàn)象的發(fā)動機部件的其他缺陷和其他各種異常運行，并且相應(yīng)的振動特征可以被增加到數(shù)據(jù)庫中。通過在識別出新的缺陷和新的異常運行時將新的振動特征增加至數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫得到豐富。 更新數(shù)據(jù)庫是很簡單的，因為可以通過將其連接至EMU在飛機上直接進行。因此，本發(fā)明的方法展現(xiàn)出極大的使用和適應(yīng)靈活性。特別是可以在飛機上直接采取行動來應(yīng)對運行危機，例如，不需要將EMU返廠進行重新配置。
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)控航空燃氣渦輪發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象的方法，特征在于該方法包括a)在發(fā)動機的預(yù)定義運行周期中，獲得振動信號(ElO)，該振動信號代表發(fā)動機及其部件的運行狀態(tài)；b)在所述預(yù)定義周期中，建立所述振動信號的頻譜(E30)；c)使用多個振動特征，每個所述振動特征對應(yīng)于一個振動現(xiàn)象，該振動現(xiàn)象在與被監(jiān)控的發(fā)動機同類型的飛機發(fā)動機的運行過程中產(chǎn)生，并源自于至少一個發(fā)動機部件的缺陷或異常運行，每個所述振動特征由具有系數(shù)的特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定，該系數(shù)根據(jù)發(fā)動機的運行參數(shù)預(yù)定；d)在上述頻譜中，識別與數(shù)學(xué)函數(shù)相符的曲線上的點(E40)，以檢測發(fā)動機部件的缺陷和異常運行，其中每個所述數(shù)學(xué)函數(shù)限定一個振動特征；e)對于每個在所述頻譜中識別的，且與源自于發(fā)動機部件缺陷的振動特征相對應(yīng)的曲線，相對于預(yù)定義振幅值對與所述曲線上的點相關(guān)的振幅進行分析(50)，每個所述預(yù)定義振幅值對應(yīng)于缺陷的嚴重程度；以及f)由于一個或多個振幅值被超過或者發(fā)動機部件的異常運行被檢測到，發(fā)出與振幅值被超過或者異常運行被檢測到的振動特征相關(guān)的消息(E60)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括在多次飛行中，或在多個相同飛行階段中，或在發(fā)動機以相同速度運行的多個周期中，如果重復(fù)發(fā)出相同消息，則產(chǎn)生發(fā)動機維護通知。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中維護通知包括開始出現(xiàn)振動現(xiàn)象時的發(fā)動機部件的特性，所述消息針對該振動現(xiàn)象而被發(fā)出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的方法，其中限定所述振動特征的所述數(shù)學(xué)函數(shù)存儲于可更新的數(shù)據(jù)庫中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的方法，其中對與在頻譜中識別的給定曲線上的點相關(guān)的振幅進行的所述分析包括將與所述曲線上的每一個點相關(guān)的振幅與至少一個預(yù)定義閥值進行比較；或?qū)⑴c所述曲線上的點相關(guān)的振幅的平均值與預(yù)定義平均閥值進行比較；或?qū)εc所述曲線上的點相關(guān)的振幅和預(yù)定義閥值之間的標準偏差進行計算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述的方法，其中限定所述振動特征的所述特定數(shù)學(xué)函數(shù)的系數(shù)還根據(jù)飛機的飛行參數(shù)和/或發(fā)動機部件的形狀確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項所述的方法，其中獲得振動信號的發(fā)動機運行的所述預(yù)定義周期對應(yīng)于飛行的特定階段，或整個飛行過程，或發(fā)動機以特定速度運行的階段。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項所述的方法，其中引起振動現(xiàn)象的發(fā)動機部件的缺陷和異常運行屬于發(fā)動機風(fēng)扇的擺動；支撐發(fā)動機的至少一個旋轉(zhuǎn)軸的軸承在旋轉(zhuǎn)過程中的缺陷；發(fā)動機的一個轉(zhuǎn)子出現(xiàn)油料失衡；齒輪齒產(chǎn)生機械損傷；軸承的滾動部件打滑；部件開裂或磨損。
9.用于監(jiān)控航空燃氣渦輪發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象的系統(tǒng)，特征在于該系統(tǒng)包括a)用于在發(fā)動機的預(yù)定義運行周期中獲得振動信號的裝置，該振動信號代表發(fā)動機及其部件的運行狀態(tài)；b)用于在所述預(yù)定義周期中建立所述振動信號的頻譜的裝置；c)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包括多個振動特征，每個所述振動特征對應(yīng)于一個振動現(xiàn)象，該振動現(xiàn)象在與被監(jiān)控的發(fā)動機同類型的航空發(fā)動機的運行過程中產(chǎn)生，并源自于至少一個發(fā)動機部件的缺陷或異常運行，每個所述振動特征由具有系數(shù)的特定數(shù)學(xué)函數(shù)限定，該系數(shù)根據(jù)發(fā)動機的運行參數(shù)預(yù)定；d)用于在頻譜中識別與數(shù)學(xué)函數(shù)相符的曲線上的點，以檢測發(fā)動機部件的缺陷和異常運行的裝置，其中每個所述數(shù)學(xué)函數(shù)限定一個振動特征；e)用于相對于預(yù)定義振幅值對振幅進行分析的裝置，所述振幅與以上述方式識別的曲線上的點相關(guān)，每個所述預(yù)定義振幅值對應(yīng)于與振動特征相關(guān)的發(fā)動機部件的，或每個發(fā)動機部件的缺陷的嚴重程度；以及f)用于由于一個或多個振幅值被超過或者發(fā)動機部件的異常運行被檢測到，發(fā)出與所述振幅值被超過或者異常運行被檢測到的振動特征相關(guān)的消息的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中存儲有限定所述振動特征的所述數(shù)學(xué)函數(shù)的數(shù)據(jù)庫存儲于發(fā)動機的電子監(jiān)控單元的存儲器中，并可以更新。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于監(jiān)控航空燃氣渦輪發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象的方法和系統(tǒng)。該方法包括建立表示發(fā)動機及其部件的運行狀態(tài)的振動信號的頻譜(E30)；使用多個振動特征，每個所述振動特征對應(yīng)于一個振動現(xiàn)象，該振動現(xiàn)象在與被監(jiān)控的發(fā)動機同類型的航空發(fā)動機的運行過程中產(chǎn)生，并源自發(fā)動機部件的缺陷或異常運行；在上述頻譜中識別與數(shù)學(xué)函數(shù)相符的曲線上的點(E40)，每個所述數(shù)學(xué)函數(shù)限定一個振動特征；對于每個識別的與發(fā)動機部件缺陷對應(yīng)的曲線，相對于預(yù)定義振幅值對與所述曲線上的點相關(guān)的振幅進行分析(50)，所述預(yù)定義振幅值對應(yīng)于缺陷的嚴重程度；當(dāng)一個或多個振幅值被超過或者異常運行被檢測到時，發(fā)出與振動特征相關(guān)的消息(E60)。
文檔編號G01H1/00GK102282450SQ201080004533
公開日2011年12月14日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者埃都阿德·扎德查克, 大衛(wèi)·弗洛里斯, 布魯諾·卡雷蒂 申請人:斯奈克瑪