一种航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法及系统，方法包括：按照预设周期获取航空涡轴发动机的运行参数，并通过预设运行阶段认定条件确定当前发动机的运行阶段；在不同的运行阶段内，按照对应的预设转子卡滞诊断逻辑对运行参数进行监测，若连续预设周期次数内运行参数均不满足预设转子卡滞诊断逻辑，则判定燃气发生器转子或动力涡轮转子出现卡滞；若在任一运行阶段中判定燃气发生器转子或动力涡轮转子出现卡滞，则控制发动机立即停车。本发明专利技术在运行全阶段进行实时数据采集，通过发动机转子卡滞诊断逻辑能够快速诊断航空涡轴发动机转子卡滞，增加发动机的智能化控制程度，提高故障发现速度，且诊断逻辑易于实现，可行性好。行性好。行性好。

【技术实现步骤摘要】
一种航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法及系统


[0001]本专利技术涉及飞机发动机转子卡滞诊断
，具体涉及一种航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法及系统。

技术介绍

[0002]航空涡轴发动机运转转速高、惯性大，转子一旦卡滞，转速会在极短的时间内降低，扭矩急剧上升，且有一定几率导致断轴。因此，一旦发现转子卡滞的迹象，应立即停车。
[0003]目前，没有诊断转子卡滞的方法，试车过程中，仅靠试车员的经验和对燃气发生器转速、动力涡轮转速、动力涡轮扭矩、振动等监控参数变化的关注程度。但是，试车员思考、判断、操作所需的时间是不可控的，若时间较长，将错过最佳停车时机。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题是解决现有技术中发动机转子卡滞诊断的局限性，从而提供一种航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法及系统，在运行全阶段进行实时数据采集，通过发动机转子卡滞诊断逻辑能够在毫秒级内诊断航空涡轴发动机转子卡滞，提高故障发现速度，且诊断逻辑易于实现，可行性好。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法，包括以下步骤：
[0007]按照预设周期获取航空涡轴发动机的运行参数，并通过预设运行阶段认定条件确定当前发动机的运行阶段，所述运行阶段包括：起动阶段、稳定阶段及加减载阶段；
[0008]在不同的运行阶段内，按照对应的预设转子卡滞诊断逻辑对所述运行参数进行监测，若连续预设周期次数内所述运行参数均不满足所述预设转子卡滞诊断逻辑，则判定燃气发生器转子或动力涡轮转子出现卡滞；
[0009]若在任一运行阶段中判定所述燃气发生器转子或动力涡轮转子出现卡滞，则控制发动机立即停车。
[0010]本专利技术实施例提供的航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法，通过按照预设周期采集航空涡轴发动机的运行参数，判定当前发动机所处的运行阶段，并在不同运行阶段内，按照不同的预设转子卡滞诊断逻辑对运行参数进行连续预设周期次数的判定，诊断转子是否卡滞，若任一阶段判定转子卡滞，则控制发动机立即停车。本专利技术在运行全阶段进行实时数据采集，通过发动机转子卡滞诊断逻辑能够快速诊断航空涡轴发动机转子卡滞，增加发动机的智能化控制程度，提高故障发现速度，且诊断逻辑易于实现，可行性好。
[0011]可选地，所述运行参数，包括：燃气发生器转子转速、动力涡轮转子转速、动力涡轮进口总温、动力涡轮扭矩、燃油系统内的计量油针、燃气发生器转子基频振动及动力涡轮转子基频振动。
[0012]本专利技术考虑了燃气发生器转子卡滞和动力涡轮转子卡滞两种情况，因此需要根据涡轴发动机的典型结构选取能够反映发动机运行状态的参数。如果燃气发生器转子卡滞，
会导致燃气发生器转子转速、燃气发生器转子基频振动、动力涡轮进口总温及燃油系统内的计量油针发生异常变化。如果涡轮转子卡滞，会导致动力涡轮转子转速、动力涡轮转子基频振动及动力涡轮扭矩发生异常变化。因此按照预设周期采集以上运行参数，能够准确反映出当前发动机的运行状态，提高转子卡滞诊断结果的可靠性。
[0013]可选地，所述预设运行阶段认定条件包括：起动阶段认定条件、稳定阶段认定条件及加减载阶段认定条件；所述起动阶段认定条件：燃气发生器转子转速大于第一预设转速阈值且小于地面慢车稳态转速；所述稳定阶段认定条件：燃气发生器转子转速大于等于地面慢车稳态转速且载荷杆LDL角度保持稳定不变的时间不少于预设时间；所述加减载阶段认定条件：燃气发生器转子转速大于等于地面慢车稳态转速且载荷杆LDL角度的波动量超过预设角度阈值。
[0014]本专利技术将航空涡轴发动机的运行过程按照燃气发生器转子的转速及载荷杆LDL角度划分为起始阶段、稳定阶段及加减载阶段，通过对这三个运行阶段内转子卡滞情况进行诊断能够较全面的覆盖发动机的全工作状态，而且每个阶段的判定逻辑各不相同，任何一个阶段判定转子卡滞后，数控系统自动控制发动机立即停车，不会错过最佳停车时机。
[0015]可选地，根据不同的运行阶段内发动机正常运行的运行参数设置预设转子卡滞诊断逻辑，每个阶段的转子卡滞诊断逻辑均包括燃气发生器转子卡滞诊断逻辑及动力涡轮转子卡滞诊断逻辑。
[0016]本专利技术的转子卡滞诊断逻辑是根据不同阶段内发动机正常运行的运行参数来设定的，发动机在每个阶段的运行状态不同，使得每个阶段的运行参数基本处于相对固定的范围内，因此判断当前运行参数是否在正常运行状态下的参数范围内，能够判断出当前转子是否卡滞，通过转子卡滞诊断逻辑能够增加发动机的智能化控制程度，提高故障发现速度。
[0017]可选地，所述起动阶段转子卡滞诊断逻辑及所述加减载阶段转子卡滞诊断逻辑，包括：燃气发生器转子卡滞诊断逻辑：若所述燃气发生器转子转速的变化率、动力涡轮进口总温的变化率、燃油系统内的计量油针的变化率及燃气发生器转子基频振动的变化率在连续预设周期次数内均超出发动机在起动阶段或加减载阶段内正常运行时对应的预设变化范围，则判定所述燃气发生器转子卡滞；动力涡轮转子卡滞诊断逻辑：若所述动力涡轮转子转速的变化率、动力涡轮扭矩的变化率及动力涡轮转子基频振动的变化率在连续预设周期次数内均超出发动机在起动阶段或加减载阶段内正常运行时对应的预设变化范围，则判定所述动力涡轮转子卡滞。
[0018]本专利技术根据燃气发生器转子卡滞及动力涡轮转子卡滞所导致的不同影响程度，分别设定燃气发生器转子卡滞诊断逻辑和动力涡轮转子卡滞诊断逻辑。燃气发生器转子卡滞会导致燃气发生器转子转速加速率降低、动力涡轮进口总温温升率提高、燃油流量增加、燃气发生器转子基频振动变大，动力涡轮转子卡滞会导致动力涡轮转子转速加速率降低、动力涡轮扭矩快速增加、动力涡轮转子基频振动变大。发动机在起动阶段和加减载阶段变化较大，因此以对应参数的变化率作为诊断逻辑的判断条件，诊断逻辑易于实现，可行性好。
[0019]可选地，所述稳定阶段转子卡滞诊断逻辑，包括：燃气发生器转子卡滞诊断逻辑：若所述燃气发生器转子转速的波动量、动力涡轮进口总温的波动量、燃油系统内的计量油针的波动量及燃气发生器转子基频振动的波动量在连续预设周期次数内均超出发动机在
稳定阶段内正常运行时对应的预设扰动范围，则判定所述燃气发生器转子卡滞；动力涡轮转子卡滞诊断逻辑：若所述动力涡轮转子转速的波动量、动力涡轮扭矩的波动量及动力涡轮转子基频振动的波动量在连续预设周期次数内均超出发动机在稳定阶段内正常运行时对应的预设扰动范围，则判定所述动力涡轮转子卡滞。
[0020]本专利技术发动机在稳定阶段相对稳定，因此选择对应参数的扰动量判断燃气发生器转子及动力涡轮转子是否卡滞，若扰动量超出发动机在稳定阶段内正常运行时对应的预设扰动范围，则判定转子卡滞。根据不同阶段设置变化量或扰动量作为转子卡滞诊断的判断条件能够更针对性的将各阶段的运行状况进行区分，提高故障发现速度。
[0021]可选地，所述预设周期次数的总周期时间小于等于预设总周期，根据所述预设总周期及预设周期次数确定单个周期的预设周期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：按照预设周期获取航空涡轴发动机的运行参数，并通过预设运行阶段认定条件确定当前发动机的运行阶段，所述运行阶段包括：起动阶段、稳定阶段及加减载阶段；在不同的运行阶段内，按照对应的预设转子卡滞诊断逻辑对所述运行参数进行监测，若连续预设周期次数内所述运行参数均不满足所述预设转子卡滞诊断逻辑，则判定燃气发生器转子或动力涡轮转子出现卡滞；若在任一运行阶段中判定所述燃气发生器转子或动力涡轮转子出现卡滞，则控制发动机立即停车。2.根据权利要求1所述的航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法，其特征在于，所述运行参数，包括：燃气发生器转子转速、动力涡轮转子转速、动力涡轮进口总温、动力涡轮扭矩、燃油系统内的计量油针、燃气发生器转子基频振动及动力涡轮转子基频振动。3.根据权利要求1所述的航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法，其特征在于，所述预设运行阶段认定条件包括：起动阶段认定条件、稳定阶段认定条件及加减载阶段认定条件；所述起动阶段认定条件：燃气发生器转子转速大于第一预设转速阈值且小于地面慢车稳态转速；所述稳定阶段认定条件：燃气发生器转子转速大于等于地面慢车稳态转速且载荷杆LDL角度保持稳定不变的时间不少于预设时间；所述加减载阶段认定条件：燃气发生器转子转速大于等于地面慢车稳态转速且载荷杆LDL角度的波动量超过预设角度阈值。4.根据权利要求2所述的航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法，其特征在于，根据不同的运行阶段内发动机正常运行的运行参数设置预设转子卡滞诊断逻辑，每个阶段的转子卡滞诊断逻辑均包括燃气发生器转子卡滞诊断逻辑及动力涡轮转子卡滞诊断逻辑。5.根据权利要求4所述的航空涡轴发动机转子卡滞诊断方法，其特征在于，所述起动阶段转子卡滞诊断逻辑及所述加减载阶段转子卡滞诊断逻辑，包括：燃气发生器转子卡滞诊断逻辑：若所述燃气发生器转子转速的变化率、动力涡轮进口总温的变化率、燃油系统内的计量油针的变化率及燃气发生器转子基频振动的变化率，在连续预设周期次数内均超出发动机在起动阶段或加减载阶段内正常运行时对应的预设变化范围，则判定所述燃气发生器转子卡滞；动力涡轮转子卡滞诊断逻辑：若所述动力涡轮转子转速的变化率、动力涡轮扭矩的变化率及动力涡轮转子基频振动...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹黎，皮星，卢聪明，王旭，司键，朱明勇，宋敏娜，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：