[發明專利]渦扇發動機風扇整機配平方法及系統

有效

• 申請號: 201410220029.0
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN105092255B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 劉娜娜;殷鍇
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M1/38
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 顏鏑

技術領域

本發明涉及航空發動機領域，尤其涉及一種渦扇發動機風扇整機配平方法及系統。

背景技術

航空發動機在研制及運營過程中都會遇到因風扇不平衡引起的振動問題，不平衡量的大小直接影響風扇的振動水平，如果振動超標則會影響發動機安全及乘客舒適度等，因此需要對風扇進行配平以降低發動機振動水平。

對于渦扇發動機來說，尤其是大涵道比渦扇發動機，風扇直徑較大，一般的動平衡機不能滿足其尺寸、功率等要求，且風扇不平衡量引起的振動與風扇轉子轉速、安裝運行環境有密切關聯，因此目前已有人提出了不需要專用平衡機，將發動機裝在臺架或飛機上即可完成的整機動平衡方法，但目前尚缺乏可實施的配平方案。

發明內容

本發明的目的是提出一種渦扇發動機風扇整機配平方法及系統，能夠盡量消除由風扇不平衡導致的振動超標問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種渦扇發動機風扇整機配平方法，包括：

在渦扇發動機運行到配平轉速時，通過安裝在渦扇發動機上的低壓轉子轉速傳感器和1號軸承振動傳感器分別采集低壓轉子轉速信號和1號軸承振動信號；

根據所述低壓轉子轉速信號和1號軸承振動信號計算所述1號軸承振動信號時頻轉換后對應于配平轉速的頻率分量的振動幅度和振動相位；

根據所述振動幅度和振動相位，以及已知的風扇不平衡量在1號軸承振動測點的振動響應，確定風扇的配平量和配平位置；

在所述渦扇發動機停車時根據確定的所述風扇的配平量和配平位置對所述風扇采取配平措施。

進一步的，所述低壓轉子轉速傳感器的音輪上設有相位齒，且所述相位齒與所述渦扇發動機的各個風扇葉片均具有相對固定的周向角度關系；所述根據所述低壓轉子轉速信號和1號軸承振動信號計算1號軸承振動信號時頻轉換后對應于配平轉速的頻率分量的振動幅度和振動相位的操作具體包括：

根據所述低壓轉子轉速信號計算所述相位齒先于所述低壓轉子轉速傳感器的安裝位置的角度θ；

采用快速傅立葉變換頻譜分析方法確定1號軸承振動信號時頻轉換后的頻率分量F和不平衡量振動波峰先于所述1號軸承振動傳感器的安裝位置的角度

根據所述頻率分量F確定對應于配平轉速的頻率分量的振動幅度A；

根據角度θ和角度以及所述1號軸承振動傳感器的安裝位置先于所述低壓轉子轉速傳感器的安裝位置的角度λ，計算出所述配平轉速下1號軸承振動信號的頻率分量的振動相位δ。

進一步的，已知先于所述相位齒角度δ₀的不平衡量n將引起的1號軸承振動測點的振動響應為所述1號軸承振動信號時頻轉換后對應于配平轉速的頻率分量的振動幅度A₂和振動相位δ₂；所述根據振動幅度和振動相位，以及已知的風扇不平衡量在1號軸承振動測點的振動響應，確定風扇的配平量和配平位置的操作具體包括：

根據所述不平衡量n和振動幅度A₂確定風扇不平衡量與1號軸承振動信號時頻轉換后對應于配平轉速的頻率分量的振動幅度的正比例關系；

根據計算出的振動幅度A以及確定的正比例關系，計算出對應的風扇的配平量；

根據計算出的振動相位δ以及已知先于所述相位齒角度δ₀和振動相位δ₂計算風扇配平位置相對于所述相位齒的角度。

進一步的，在根據所述低壓轉子轉速信號和1號軸承振動信號計算所述1號軸承振動信號時頻轉換后對應于配平轉速的頻率分量的振動幅度和振動相位的操作之前，還包括：

判斷所述配平轉速下1號軸承振動信號的配平轉速同頻率分量的振動幅度是否超出預設標準，如果超出標準，則繼續執行根據所述低壓轉子轉速信號和1號軸承振動信號計算所述1號軸承振動信號時頻轉換后對應于配平轉速的頻率分量的振動幅度和振動相位的操作，否則取消配平操作。

進一步的，在所述渦扇發動機停車時根據確定的所述風扇的配平量和配平位置對所述風扇采取配平措施的操作之后，還包括驗證配平效果的操作，具體包括：

在所述渦扇發動機開車時，通過判斷所述1號軸承振動信號時頻轉換后對應于配平轉速的頻率分量的振動幅度是否超出預設標準來驗證配平效果；

如果超出標準，則重復所述風扇的配平量和配平位置的計算及配平措施，直至滿足標準。