利用振动测量来监测涡轮轴发动机的火花塞的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于监测飞行器涡轮轴发动机(M)的方法，该飞行器涡轮轴发动机包括能够输出振动信号的振动传感器(5)和火花塞(2)。该方法包括基于由振动传感器输出的振动信号，确定涡轮轴发动机的振动水平的步骤以及确定火花塞磨损的指标的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用振动测量来监测涡轮轴发动机的火花塞的方法
本专利技术的领域是监测飞行器涡轮轴发动机零件的状况的领域。本专利技术更特别地涉及监测用于飞行器涡轮轴发动机的燃烧室的火花塞的磨损。
技术介绍
火花塞是在诸如飞行器涡轮轴发动机的火花点火发动机中使用的电气装置，其使气体混合物在燃烧室内点火。火花塞更特别地用于每分钟产生数百个火花，以下称为击穿。每个火花在两个电极之间产生。因此，每次击穿都会使颗粒从电极脱落，从而导致电极逐渐磨损。此外，火花塞在发动机运行期间位于火焰中，这会导致电极腐蚀和电极上的碳化沉积。此外，在气体混合物中循环的细小颗粒也会引起电极腐蚀。因此，火花塞随着时间的流逝而失效，直到它们不再产生足够的能量来点燃燃烧室中的气体混合物为止。火花塞磨损不是气体混合物不着火的唯一原因。例如，不着火可以是火花塞的励磁电路故障的结果，该励磁电路在接收到点火命令时向火花塞输出击穿脉冲。因此，必须进行探查工作以查明不着火的原因。为了防止已经变得无效的火花塞延迟航班起飞且为了识别这种不着火的原因，通常基于固定操作时间以预防的方式更换火花塞。但是，这种预防性维护并不令人满意。更具体地，如果采用的固定操作时间太长，则不能排除由于火花塞过度磨损而导致点火失败的风险。另一方面，如果采用的固定操作时间太短，则存在在火花塞仍然完全能够确保点火时过早更换火花塞的风险。为了避开该困难，可以监测火花塞的状况，以便估计磨损程度并由此推断出在建议更换之前的剩余使用寿命。这种状况监测可以包括对火花塞的击穿数量进行计数，以估计磨损指标，并考虑火花塞的操作环境(例如，火花塞环境中的平均温度)以对该指标赋予劣化权重。为了检测火花塞的击穿和对火花塞的击穿进行计数，文献FR2968143B1提出了使用专用传感器，该传感器对在火花塞击穿期间由火花塞发出的光信号是敏感的。这样的专用传感器不可避免地导致额外的成本和较重的机载重量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用于通过检测火花塞的击穿来监测火花塞的状况的技术，该技术不需要使用专门用于执行该检测功能的传感器。为此，本专利技术提出了一种用于监测飞行器涡轮轴发动机的方法，该飞行器涡轮轴发动机包括能够输出振动信号的振动传感器和火花塞。该方法包括基于振动传感器输出的振动信号，确定涡轮轴发动机的振动水平以及确定火花塞的磨损指标。该方法的一些优选但非限制性的方面如下：-确定火花塞的磨损指标包括以下步骤：·对由振动传感器输出的振动信号进行滤波；·对滤波后的振动信号中的击穿峰进行检测；和·对检测到的击穿峰进行表征；-对检测到的击穿峰进行表征可以包括以下各项中的一项或全部：对峰进行计数、确定每个峰的振幅、确定峰的频率以及计算峰的非周期性指标；-该方法包括将点火命令传输至励磁电路，该励磁电路被配置为在接收到点火命令时向火花塞输出击穿脉冲，并且对振动信号进行滤波仅在传输点火命令时实施，和/或对击穿峰进行检测和表征仅在传输点火命令时实施；-该方法包括基于对检测到的峰进行的表征，来对火花塞中的故障与励磁电路中的故障进行区分，励磁电路被配置为在接收到点火命令时向火花塞输出击穿脉冲；-该方法包括通过使用火花塞损坏模型来将对击穿峰的表征和用于对涡轮轴发动机进行点火的操作条件进行组合来确定合并的磨损指标，该操作条件例如根据温度、压力、湿度、空气射流流速和燃料喷射流率中的至少一个操作参数的测量值来确定；-火花塞损坏模型根据点火操作条件确定加权参数，并使用加权参数对火花塞磨损指标进行加权以确定合并的磨损指标。附图说明通过参照附图阅读由本专利技术的非限制性优选实施例给出的以下详细描述，将更好地理解本专利技术的其他方面、目的、优点和特征，这些实施例出于说明目的而被提供，其中：-图1是示出根据本专利技术的一种可能的实施例的用于监测涡轮轴发动机的系统的示意图。-图2是示出根据本专利技术的一种可能的实施例的用于监测涡轮轴发动机的方法的步骤的顺序的示意图；-图3a、图3b和图3c分别示出了加速度计信号，对加速度计信号进行滤波以提取代表火花塞的击穿的信号，并对滤波后的加速度计信号中的击穿峰进行检测。具体实施方式本专利技术涉及一种用于监测飞行器涡轮轴发动机的系统和方法。如图1示意性示出的，涡轮轴发动机M包括燃烧室1，在燃烧室1中安装有一个或多个火花塞2，以便对喷射到燃烧室中的空气/燃料混合物进行点火。一个或多个火花塞2被励磁电路3激励，该励磁电路3被配置为在接收到由点火控制电路4提供的点火命令时向一个或多个火花塞2输出击穿脉冲。涡轮轴发动机M还配备有一个或多个振动传感器5，通常为两个加速度计以确保冗余。这些加速度计被定位成以及主要用于确定涡轮轴发动机的振动水平。第一加速度计通常位于涡轮轴发动机的前部，而第二加速度计通常位于涡轮轴发动机的后部，通常在壳体上，以便在维护期间可以被接近。涡轮轴发动机的风扇所附接的低压(LP)轴穿过整个涡轮轴发动机，并且低压不平衡出现在引导该轴的不同轴承上，至少一个轴承在前部，至少一个轴承在后部。加速度计的确切位置因发动机而异。由这些加速度计输出的信号被发送到飞行器上装载的数据处理单元6(根据应用，该单元可以或可以不集成到控制电路4中)，该数据处理单元负责确定振动水平。这种振动水平会传递到驾驶舱，以显示在仪表板上。因此，飞行员能够访问平衡发动机所需的信息。加速度计5也可以用于监测发动机部件(例如轴承)的磨损。为此，例如由数据处理单元6来处理由加速度计输出的测量值。如图1所示，数据处理单元6可以确定条件指标(通常是在加速度计信号上进行的统计测试的结果)，而计算机7(通常是地面计算机)则利用这些指标来确定表示发动机部件损坏的信息，并在必要时执行故障诊断。本专利技术提出不使用专用传感器来检测火花塞击穿，而是依靠已经用于测量振动水平的一个或多个传感器5来检测该击穿。因此，本专利技术提出一种方法，该方法包括基于由振动传感器5输出的振动信号，来确定涡轮轴发动机的振动水平以及确定火花塞2的磨损指标。在一个可能的将在下文中用作示例的实施例中，该方法由飞行器中的机载单元和地面计算机联合实施，该机载单元例如为数据处理单元6，负责检测和表征火花塞的击穿，地面计算机例如为计算机7，负责从对击穿的表征中推导出火花塞磨损指标。参照图2，数据处理单元6执行以下步骤：获取由加速度计5输出的振动信号的步骤10，对由加速度计5输出的振动信号进行滤波的步骤20，对滤波后的振动信号中的击穿峰进行检测的步骤30，以及对检测到的击穿峰进行表征的步骤40。该表征被发送到地面计算机7，在步骤50期间，地面计算机7由此推导出火花塞磨损指标，磨损指标例如呈推荐更换步骤之前的剩余时间的形式Tre。火花塞击穿会妨碍振动测量，并且对由加速度计输出的振动信号进行滤波的步骤20被设计为从振动信号中提取表示火花塞的击穿的信号。为了说明的目的，图3a示出了振动信号，图3b示出了对振动信号进行滤波的结果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测飞行器涡轮轴发动机(M)的方法，所述飞行器涡轮轴发动机包括能够输出振动信号的振动传感器(5)和火花塞(2)，所述方法包括基于由所述振动传感器输出的振动信号，确定所述涡轮轴发动机的振动水平以及确定所述火花塞的磨损指标(Tre)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180529 FR 18545731.一种用于监测飞行器涡轮轴发动机(M)的方法，所述飞行器涡轮轴发动机包括能够输出振动信号的振动传感器(5)和火花塞(2)，所述方法包括基于由所述振动传感器输出的振动信号，确定所述涡轮轴发动机的振动水平以及确定所述火花塞的磨损指标(Tre)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述火花塞的磨损指标包括以下步骤：
-对由所述振动传感器输出的振动信号进行滤波(20)；
-对滤波后的振动信号中的击穿峰进行检测(30)；和
-对检测到的击穿峰进行表征(40)。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，对检测到的击穿峰进行表征包括对所述峰进行计数。


4.根据权利要求2所述的方法，其中，对检测到的击穿峰进行表征包括确定每个峰的振幅。


5.根据权利要求2所述的方法，其中，对检测到的击穿峰进行表征包括确定所述峰的频率。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，对检测到的击穿峰进行表征包括计算峰的非周期性指标。


7.根据权利要求2至6中的一项所述的方法，所述方法包括将点火命令传输到励磁电路(3)，所述励磁电路被配置为在接收到所述点火命令时向所述火花塞(2)输出击穿脉冲，并且其中，对所述振动信号进行滤波仅在传输所述点火命令时实施。


8.根据权利要求2至6中的一项所述的方法，所述方法包括将点火命令传输到励磁电路(3)，所述励磁电路被配置为在接收到所述点火命令时向所述火花塞输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦·莫里斯·马赛尔·德迈松，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR