用于监测涡轮发动机燃烧室中的元件的方法技术

用于监测飞行器的涡轮发动机的点火系统的方法，点火系统包括装配有火花塞的燃烧室和点火壳体，涡轮发动机包括加速度计和声学传感器，该方法的特征在于以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测涡轮发动机燃烧室中的元件的方法


[0001]本专利技术涉及对飞行器的涡轮发动机的部件的健康状态的监测。本专利技术更具体地涉及对飞行器的涡轮发动机的点火系统的元件的监测。

技术介绍

[0002]涡轮发动机的点火系统包括至少一个燃烧室，一个或多个火花塞被安装在至少一个燃烧室中，以确保对被注射到燃烧室中的燃料喷射流进行点火。火花塞由点火激励器盒激励，该点火激励器盒本身由通常负责调节的电子单元或计算机控制。
[0003]飞行器的涡轮发动机的启动是根据预定的规则进行的，该规则取决于每个发动机。发动机的启动会引起以振动和声学现象为特征的一系列步骤。
[0004]火花塞用于通过产生在下文被称为击穿的火花来点燃燃烧室。这种火花是在两个电极之间产生的。在每次击穿时，颗粒会从电极上剥离，这逐渐导致了磨损。
[0005]在运行过程中，火花塞被布置在火焰中，这会在这些电极上产生腐蚀和结焦沉积物。此外，在流中流通的细小颗粒也会造成侵蚀。
[0006]因此，火花塞随着时间的推移而失去效率，直至火花塞不再产生足够的能量来确保点火，这会导致计划飞行的延迟。为了避免这种情况，会基于固定的运行时间对火花塞进行预防性地替换。
[0007]火花塞的磨损并不是不点火的唯一原因。也可能存在点火激励器盒故障。因此，必须提供调查工作来诊断不点火的原因。
[0008]具有多个目标：
[0009]·
避免与火花塞的磨损有关的点火故障，
[0010]·
在不点火的情况下辨别是点火激励器盒的故障还是火花塞的磨损，
[0011]·
通过确定最佳更换时间来避免过早地替换火花塞。
[0012]在击穿阶段中，被注射到火花塞上的空气/燃料混合物点燃燃烧室。产生的火焰会产生特征性的低频噪声，特征性的低频噪声使得能够检测燃烧室的点火。
[0013]鸣响噪声是在所有发动机中或多或少显著存在的声学现象。鸣响噪声是出现在例如290Hz的低频附近的噪声，并且是客户不满意的对象(与规定无关)。该现象被识别为在燃烧室内部的燃烧不稳定性。当燃烧室温度低(等于外部温度)时，很容易出现该鸣响噪声。对鸣响噪声的研究可以揭示燃烧室裂缝或结垢和结焦的情况。
[0014]用于确定燃气涡轮发动机中的点火器的健康状况的各种方法是已知的。
[0015]根据一个示例，响应于声学频率的动态压力传感器捕获由点火器在点火过程期间产生的声音。然后分析所捕获的信号的频谱特性，以识别可被用于将频谱模型与点火器状态或状况联系起来的频谱特性。
[0016]根据另一个示例，对燃气涡轮发动机的点火器的健康状况的监测是基于所产生的火花的数量的计数。
[0017]还能够基于点火时间和燃烧室中的压力来计算涡轮发动机的点火器的磨损。
[0018]还能够检测屏蔽层中的电流脉冲，该屏蔽层包围点火器的供电电缆，以从该电流脉冲中推断出指示点火器中存在火花的信号。
[0019]可以通过检测用于产生火花的系统的波形中的异常状况来执行对点火系统中的火花塞中的每一个火花塞和激励电路的健康状况的监测。
[0020]FR 2 968 143涉及对受到电磁侵攻的火花塞的点火稳健性的监测。这种监测是基于对由火花塞发出的光辐射的分析。

技术实现思路

[0021]本专利技术旨在通过提供一种用于监测飞行器的涡轮发动机的点火系统的方法来解决现有技术的问题，点火系统包括至少一个燃烧室、位于至少一个燃烧室中的至少一个火花塞、激励至少一个火花塞的点火激励器盒，该涡轮发动机包括至少一个加速度计和至少一个声学传感器，该方法的特征在于，该方法包括以下步骤：
[0022]‑
基于由至少一个加速度计和至少一个声学传感器产生的信号来获取加速度数据和表示至少一个火花塞的击穿噪声的声学数据，
[0023]‑
基于加速度数据来检测至少一个火花塞的击穿峰值的时间，以及基于表示至少一个火花塞的击穿噪声的声学数据来检测至少一个火花塞的击穿峰值的时间，
[0024]‑
将基于加速度数据检测到的至少一个火花塞的击穿峰值的时间与基于表示至少一个火花塞的击穿噪声的声学数据检测到的至少一个火花塞的击穿峰值的时间相关联，以及
[0025]‑
根据相关联步骤的结果来建立对点火激励器盒的健康状况的诊断以及对至少一个火花塞的诊断。
[0026]通过本专利技术，振动数据和声学数据是相关联的，以改进对火花塞和点火激励器盒的监测，以及改进对发动机的启动能力的监测。
[0027]本专利技术使得能够避免与火花塞的磨损有关的点火故障。
[0028]在不点火的情况下，本专利技术使得能够辨别是点火激励器盒的故障还是火花塞的磨损。
[0029]本专利技术还使得能够通过确定最佳更换时间来避免过早地替换火花塞。
[0030]根据优选的特征，获取加速度数据和声学数据的步骤包括：从由至少一个加速度计和至少一个声学传感器产生的信号中提取击穿信号，以及对由提取产生的信号进行低通滤波。
[0031]优选地，使用专用于其它功能并且已经存在于涡轮发动机中的传感器。
[0032]根据优选的特征，监测方法还包括以下步骤：根据相关联步骤的结果和点火激励器盒的损坏模型来预测点火激励器盒的使用寿命。
[0033]根据优选的特征，监测方法还包括以下步骤：根据相关联步骤的结果和至少一个火花塞的损坏模型来预测至少一个火花塞的使用寿命。
[0034]根据优选的特征，监测方法还包括以下步骤：
[0035]‑
进行测试以验证燃烧室温度是否等于外部环境温度，并且在肯定回答的情况下，
[0036]‑
根据由至少一个声学传感器产生的信号来提取与点火相对应的信号，
[0037]‑
将带通滤波器应用于所提取的信号，滤波器的频带对应于鸣响现象的频率，
[0038]‑
将所滤波的信号的声能与来自参考数据库的能量进行比较，以检测是否存在鸣响噪声，并且在检测到鸣响噪声的情况下，
[0039]‑
建立对燃烧室的健康状况的诊断。
[0040]通过这些特征，能够对燃烧室进行监测。
[0041]根据优选的特征，监测方法还包括以下步骤：建立对燃烧室的健康状况的预测。
[0042]本专利技术还涉及一种用于监测飞行器的涡轮发动机的点火系统的设备，点火系统包括至少一个燃烧室、位于至少一个燃烧室中的至少一个火花塞、激励至少一个火花塞的点火激励器盒，涡轮发动机包括至少一个加速度计和至少一个声学传感器，该设备的特征在于，该设备包括数据处理单元，该数据处理单元能够进行以下步骤：基于由至少一个加速度计和至少一个声学传感器产生的信号来获取加速度数据和表示至少一个火花塞的击穿噪声的声学数据；基于加速度数据来检测至少一个火花塞的击穿峰值的时间，以及基于表示至少一个火花塞的击穿噪声的声学数据来检测至少一个火花塞的击穿峰值的时间；将基于加速度数据检测到的至少一个火花塞的击穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于监测飞行器的涡轮发动机(M)的点火系统的方法，所述点火系统包括至少一个燃烧室(1)、位于所述至少一个燃烧室中的至少一个火花塞(2)、激励所述至少一个火花塞的点火激励器盒(3)，所述涡轮发动机包括至少一个加速度计(5)和至少一个声学传感器(7)，所述方法的特征在于，所述方法包括以下步骤：
‑
基于由所述至少一个加速度计和所述至少一个声学传感器产生的信号来获取(E2、E3、E6、E7)加速度数据和表示所述至少一个火花塞的击穿噪声的声学数据，
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基于所述加速度数据来检测(E4，E8)所述至少一个火花塞的击穿峰值的时间，以及基于表示所述至少一个火花塞的击穿噪声的所述声学数据来检测所述至少一个火花塞的击穿峰值的时间，
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将基于所述加速度数据检测到的所述至少一个火花塞的击穿峰值的时间与基于表示所述至少一个火花塞的击穿噪声的所述声学数据检测到的所述至少一个火花塞的击穿峰值的时间相关联(E9)，以及
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根据所述相关联步骤的结果来建立(E10，E12)对所述点火激励器盒的健康状况的诊断以及对所述至少一个火花塞的诊断。2.根据权利要求1所述的监测方法，其中，获取所述加速度数据和所述声学数据的步骤包括：从由所述至少一个加速度计和所述至少一个声学传感器产生的信号中提取(E2，E6)击穿信号，以及对由所述提取产生的信号进行低通滤波(E3，E7)。3.根据权利要求1或2所述的监测方法，还包括以下步骤：根据所述相关联步骤的结果和所述点火激励器盒的损坏模型来预测(E10)所述点火激励器盒的使用寿命。4.根据权利要求1至3中任一项所述的监测方法，还包括以下步骤：根据所述相关联步骤的结果和所述至少一个火花塞的损坏模型来预测(E12)所述至少一个火花塞的使用寿命。5.根据权利要求1至4中任一项所述的监测方法，还包括以下步骤：
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进行测试(E21)以验证燃烧室温度是否等于外部环境温度，并且在肯定回答的情况下，
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基于由所述至少一个声学传感器产生的信号来提取(E22)与点火相对应的信号，
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将带通滤波器应用(E23)于所提取的信号，所述滤波器的频带对应于鸣响现象的频率，
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将所滤波的信号的声能与来...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：