[發(fā)明專利]探測至少一個發(fā)動機滾柱軸承損傷的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080050247.4
• 申請日: 2010-11-03
• 公開（公告）號: CN102597735A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 朱利安·格拉夫頓
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;曾海艷

本發(fā)明涉及監(jiān)測發(fā)動機磨損，特別是旋轉支撐發(fā)動機至少一個轉軸的滾柱軸承的磨損情況。

航空渦輪機中的滾柱軸承支撐著渦輪機高壓和低壓本體的軸。在相對于渦輪機固定殼體來支撐軸的傳統(tǒng)滾柱軸承和相對于第二軸來支撐第一軸的滾柱軸承(稱之為“中介軸承”)之間形成區(qū)別。

滾柱軸承的破裂會導致軸承所支撐軸的旋轉停止，進而引起發(fā)動機完全停止，從而潛在危及安裝該渦輪機的飛機上的乘客生命安全。軸承破裂后，軸承碎片會進入到渦輪機各個不同部件之間，使得渦輪機必須整體更換。對軸承磨損情況的探測，旨在其破裂之前，便可更換損傷的軸承，從而可以增加渦輪機的使用壽命。

為了探測滾柱軸承的磨損情況，已知有許多簡單方法，其中包括測量燃氣渦輪機的振動信號，以便采用統(tǒng)計方法來計算該信號的振動功率(統(tǒng)計矩方法)，所謂的RMS方法包括計算平方平均的平方根等。然后，將該信號的振動功率與根據經驗確定的探測閾值進行比較。如果信號功率超過了探測閾值，則探測到滾柱軸承存在磨損。這種方法只適用于在噪音小或無噪音環(huán)境下使用的渦輪機，例如，電氣工程渦輪機。

航空渦輪機使用在噪聲非常大的環(huán)境中(燃燒噪音、氣動流所造成的噪音、高壓軸和低壓軸轉速的無數諧波、涉及非平衡質量的噪音等等)。為此，諸如前面所述方法則不適用。

對于航空渦輪機，目前使用的是一種損傷數據庫，將發(fā)動機滾柱軸承全部損傷情況匯集在一起。這種數據庫優(yōu)選包括了發(fā)動機軸承所有滾柱的損傷情況。

例如，損傷數據庫包括具有中介滾柱軸承的損傷內環(huán)和損傷外環(huán)特征的頻率。實際上，如果滾柱軸承外環(huán)表面存在損傷，那么，每當滾動部件接觸該損傷時，該損傷就會產生作用。為此，每個損傷的特征就是一個理論頻率或多個集中在一起作為缺陷指標的理論頻率，這些理論頻率本身在損傷數據庫內匯聚一起。

引起滾柱軸承損傷的頻率與該軸承所支撐的軸的轉速成比例，所述頻率通過渦輪機部件振動而傳播。適合航空領域的探測方法是研究發(fā)動機部件高速運行時的振動程度。為此，這種方法是在整個飛行周期期間獲取一個或多個振動傳感器給出的振動信號，這些傳感器可探測渦輪機各個部件的振動情況。然后，通過確認振動程度高于良好滾柱軸承的預定閾限，從而確定探測到滾柱軸承存在損傷，并為此而確認相同的因素。例如，可參閱歐洲專利申請EP?1,111,364，該申請介紹了這種方法的實施方式。

然而，采用損傷滾柱軸承進行的試驗表明，采用這種方法進行的探傷并不系統(tǒng)。實際上，自然振動環(huán)境在渦輪機高速運行時會影響到振動傳感器的測量結果，這種環(huán)境導致很難看到反映損傷特征的振動級。

此外，SNECMA公司的專利申請FR?2,913,769?A1公開了一種探測方法，其中，在發(fā)動機以低速可再次工作期間測量振動信號。這種方法只能探測一個滾柱軸承的損傷情況。此外，現有技術的所有方法都限于探測確定的穩(wěn)定轉速(低速或高速)時一個滾柱軸承類型的損傷情況。然而，一些損傷僅發(fā)生在高速或低速運行時。

本發(fā)明申請者希望提出一種可探測待探測成組滾柱軸承損傷情況的通用方法，所述探測方法實施迅速，從而可以進行實時診斷。此外，申請者嘗試提高探測精度，以便能夠可靠而重復地確定是否至少一個滾柱軸承損傷。

為此，本發(fā)明涉及一種探測旋轉支撐發(fā)動機至少一個轉軸的至少一個滾柱軸承損傷的方法，其特征在于，該方法包括了如下步驟：

a)確定測量周期，在該測量周期期間，軸的轉速會在低速和高速之間變化；

b)在整個測量周期P期間，采集發(fā)動機部件機械振動的當前振動信號；

c)在測量周期期間，采樣當前振動信號；

d)在測量周期期間，使采樣振動信號與軸轉速的變化同步；

e)將采樣的和同步的振動信號轉換成頻率信號，以便獲得根據軸轉速布置的頻率譜線；

f)計算譜線的平均幅度，以便獲得該發(fā)動機的當前振動特征；

g)計算發(fā)動機當前振動特征和良好狀態(tài)下參考振動特征之間的偏差比；以及

h)將偏差比與預先設立的數據庫的缺陷指標進行對比，列出發(fā)動機滾柱軸承理論損傷，以便確定該滾柱軸承的潛在損傷。

本發(fā)明在此提出一種測量周期，在此測量周期期間，軸的轉速會在低速和高速之間變化，但是，顯然，本發(fā)明還適用于較低轉速和較高轉速之間，重要的是，發(fā)動機轉速在兩個確定的轉速值之間是可變化的。優(yōu)選地，所述較高轉速為高速，而所述較低轉速為低速。