航空发动机整机振动传感器的位置确定方法及系统技术方案

本公开涉及一种航空发动机整机振动传感器的位置确定方法及系统。方法包括：建立航空发动机的整机静子机匣的有限元模型，并设定整机振动传感器的备选节点集；对所述有限元模型进行模态分析，并对所述有限元模型进行谐响应分析，获得所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线；在所述备选节点集中去除属于局部模态的节点；对所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线进行统计，并根据得到的统计数据建立目标优化函数；计算所述备选节点集中各个节点对应的目标优化函数值，并按照所述目标优化函数值的数值大小对节点进行排序；根据排序结果确定所述整机振动传感器的设置位置。本公开实施例能够简化整机振动传感器的设置位置的确定过程。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机整机振动传感器的位置确定方法及系统
本公开涉及航空发动机测试领域，尤其涉及一种航空发动机整机振动传感器的位置确定方法及系统。
技术介绍
航空发动机整机振动(enginevibration)是航空发动机整机层面的振动，主要是指由发动机转子引起的振动。航空发动机整机振动测量是状态检测和故障诊断的重要手段，是航空发动机研制、试车、大修、服役等各个环节中不可或缺的重要内容。振动传感器是振动测量的关键组件，将振动量(例如振动位移、振动速度、振动加速度)的变化转换成电量(例如电压、电流、电荷)或电参量(例如电阻、电感、电容)的变化。整机振动测量中的一个任务是选择振动传感器的测振点位置。转子不平衡力是整机振动最主要的激振源，振动传感器的测点要能监测到转子的不平衡振动，振动传感器测量的振动量应和转子不平衡力有明显和稳定的关系，能正确地反映发动机转子的振动。原则上说转子各支点轴承座位置最能反映转子的振动水平，但是轴承座位置内部空间狭小且环境恶劣，限制了传感器的安装。而整机振动测点位置选取合理与否，会影响测试结果的准确性，影响状态检测和故障诊断的有效应和正确性。目前，整机振动传感器的具体设置位置的确定或基于经验或基于定性分析或基于试验逐步逼近，精度和可靠性不高，时间和经济成本高。
技术实现思路
有鉴于此，本公开实施例提供一种航空发动机整机振动传感器的位置确定方法及系统，能够简化整机振动传感器的设置位置的确定过程。在本公开的一个方面，提供一种航空发动机整机振动传感器的位置确定方法，包括：建立航空发动机的整机静子机匣的有限元模型，并设定整机振动传感器的备选节点集；对所述有限元模型进行模态分析，并对所述有限元模型进行谐响应分析，获得所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线；在所述备选节点集中去除属于局部模态的节点；对所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线进行统计，并根据得到的统计数据建立目标优化函数；计算所述备选节点集中各个节点对应的目标优化函数值，并按照所述目标优化函数值的数值大小对节点进行排序；根据排序结果确定所述整机振动传感器的设置位置。在一些实施例中，对所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线进行统计的操作包括：计算所述备选节点集中各个节点的振动传递率的均方根；计算所述备选节点集中各个节点的振动传递率的标准差；和计算所述备选节点集中各个节点与轴承座中心节点的振动传递率的相关系数。在一些实施例中，建立目标优化函数的操作包括：对所述均方根和所述标准差分别进行归一化，得到归一化均方根和归一化标准差；设定所述归一化均方根、所述归一化标准差和所述相关系数的权值，并通过加权构造单目标优化函数。在一些实施例中，建立目标优化函数的操作包括：根据所述均方根、所述标准差和所述相关系数构造多目标优化函数。在一些实施例中，所述参数响应曲线为振动传递率响应曲线。在一些实施例中，在获得参数响应曲线后，还包括：在所述备选节点集中去除整个频率段存在振动传递率小于第一阈值的节点；和/或在所述备选节点集中去除整个频率段存在振动传递率大于第二阈值的节点，其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。在一些实施例中，根据排序结果确定所述整机振动传感器的设置位置的操作包括：根据所述整机振动传感器的需求数量，在所述排序结果中依序选择待选节点，并剔除所述待选节点中安装受限的待选节点；将剔除后剩余的待选节点作为所述整机振动传感器安装的优选节点；输出所述优选节点对应的节点编号和坐标。在一些实施例中，根据排序结果确定所述整机振动传感器的设置位置的操作包括：根据所述整机振动传感器的需求数量，在所述排序结果中依序选择待选节点，输出所述待选节点对应的节点编号和坐标；剔除所述待选节点中安装受限的待选节点；将剔除后剩余的待选节点作为所述整机振动传感器安装的优选节点。在一些实施例中，设定整机振动传感器的备选节点集的操作包括：设定所述整机振动传感器的备选节点集包括转子各支点轴承座的外表面节点和所述整机静子的承力机匣的安装边表面节点。在本公开的一个方面，提供一种航空发动机整机振动传感器的位置确定系统，包括：模型建立模块，用于建立航空发动机的整机静子机匣的有限元模型，并设定整机振动传感器的备选节点集；模态分析模块，用于对所述有限元模型进行模态分析；曲线获得模块，用于对所述有限元模型进行谐响应分析，获得所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线；节点去除模块，用于在所述备选节点集中去除属于局部模态的节点；函数建立模块，用于对所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线进行统计，并根据得到的统计数据建立目标优化函数；函数计算模块，用于计算所述备选节点集中各个节点对应的目标优化函数值；位置确定模块，用于按照所述目标优化函数值的数值大小对节点进行排序，并根据排序结果确定所述整机振动传感器的设置位置。在一些实施例中，所述函数建立模块包括：统计单元，用于计算所述备选节点集中各个节点的振动传递率的均方根和标准差，并计算所述备选节点集中各个节点与轴承座中心节点的振动传递率的相关系数；归一化单元，用于对所述均方根和所述标准差分别进行归一化，得到归一化均方根和归一化标准差；第一函数构造单元，用于设定所述归一化均方根、所述归一化标准差和所述相关系数的权值，并通过加权构造单目标优化函数。在一些实施例中，所述函数建立模块包括：统计单元，用于计算所述备选节点集中各个节点的振动传递率的均方根和标准差，并计算所述备选节点集中各个节点与轴承座中心节点的振动传递率的相关系数；第二函数构造单元，用于根据所述均方根、所述标准差和所述相关系数构造多目标优化函数。在一些实施例中，所述系统还包括：节点调整模块，用于在所述曲线获得模块获得参数响应曲线后，调整所述备选节点集内的节点。在一些实施例中，所述参数响应曲线为振动传递率响应曲线，所述节点调整模块用于在所述曲线获得模块获得参数响应曲线后，在所述备选节点集中去除整个频率段存在振动传递率小于第一阈值的节点，和/或整个频率段存在振动传递率大于第二阈值的节点，所述第一阈值小于所述第二阈值。因此，根据本公开实施例，通过有限元模型对航空发动机的整机静子机匣进行模态分析和谐响应分析，并获得整机振动传感器的备选节点集中各节点的参数响应曲线，通过删除备选节点集内属于局部模态的节点来调整备选节点集内的节点，再通过统计参数响应曲线来建立目标优化函数，再通过函数值的排序来确定整机振动传感器的设置位置。这样可使确定的整机振动传感器的位置可量化，并且精度和可靠性较高。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空发动机整机振动传感器的位置确定方法，包括：/n建立航空发动机的整机静子机匣的有限元模型，并设定整机振动传感器的备选节点集；/n对所述有限元模型进行模态分析，并对所述有限元模型进行谐响应分析，获得所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线；/n在所述备选节点集中去除属于局部模态的节点；/n对所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线进行统计，并根据得到的统计数据建立目标优化函数；/n计算所述备选节点集中各个节点对应的目标优化函数值，并按照所述目标优化函数值的数值大小对节点进行排序；/n根据排序结果确定所述整机振动传感器的设置位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机整机振动传感器的位置确定方法，包括：
建立航空发动机的整机静子机匣的有限元模型，并设定整机振动传感器的备选节点集；
对所述有限元模型进行模态分析，并对所述有限元模型进行谐响应分析，获得所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线；
在所述备选节点集中去除属于局部模态的节点；
对所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线进行统计，并根据得到的统计数据建立目标优化函数；
计算所述备选节点集中各个节点对应的目标优化函数值，并按照所述目标优化函数值的数值大小对节点进行排序；
根据排序结果确定所述整机振动传感器的设置位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述备选节点集中各个节点的参数响应曲线进行统计的操作包括：
计算所述备选节点集中各个节点的振动传递率的均方根；
计算所述备选节点集中各个节点的振动传递率的标准差；和
计算所述备选节点集中各个节点与轴承座中心节点的振动传递率的相关系数。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，建立目标优化函数的操作包括：
对所述均方根和所述标准差分别进行归一化，得到归一化均方根和归一化标准差；
设定所述归一化均方根、所述归一化标准差和所述相关系数的权值，并通过加权构造单目标优化函数。


4.根据权利要求2所述的方法，其中，建立目标优化函数的操作包括：
根据所述均方根、所述标准差和所述相关系数构造多目标优化函数。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参数响应曲线为振动传递率响应曲线。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，在获得参数响应曲线后，还包括：
在所述备选节点集中去除整个频率段存在振动传递率小于第一阈值的节点；和/或
在所述备选节点集中去除整个频率段存在振动传递率大于第二阈值的节点，
其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，根据排序结果确定所述整机振动传感器的设置位置的操作包括：
根据所述整机振动传感器的需求数量，在所述排序结果中依序选择待选节点，并剔除所述待选节点中安装受限的待选节点；
将剔除后剩余的待选节点作为所述整机振动传感器安装的优选节点；
输出所述优选节点对应的节点编号和坐标。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，根据排序结果确定所述整机振动传感器的设置位置的操作包括：
根据所述整机振动传感器的需求数量，在所述排序结果中依序选择待选节点，输出所述待选节点对应的节点编号和坐标；
剔除所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋会英，欧阳运芳，赵芝梅，唐振南，郑李鹏，杨坤，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31