[發明專利]發動機燃氣發生器渦輪轉速和/或自由渦輪轉速檢測電路

無效

• 申請號: 201410264252.5
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104007282A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 鄭志高;鄭德華;甘祥
• 申請（專利權）人: 四川亞美動力技術有限公司
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

技術領域

本發明涉及一種航空發動機渦輪轉速的檢測電路。渦輪轉速包括燃氣發生器渦輪轉速和自由渦輪轉速。

背景技術

渦輪是一種將流動工質的能量轉換為機械功的旋轉式動力機械。它是航空發動機、燃氣輪機和蒸汽輪機的主要部件之一。航空發動機的渦輪包括燃氣發生器渦輪和自由渦輪。燃氣發生器渦輪為兩級軸流式渦輪，它的作用是將燃氣中的熱能裝換成機械能，帶動壓氣機及有關附件。自由渦輪為一級軸流式渦輪，其作用是將燃氣發生器后的燃氣中的能量轉換為渦輪軸上的機械功，從而去驅動負載裝置。航空發動機在直升機上工作時，航空發動機以燃氣渦輪轉速N1和自由渦輪轉速N2為控制目標，要求保持自由渦輪轉速N2基本恒定，對控制精度的要求較高。在燃氣發生器渦輪轉速N1＜60％范圍要求總精度為±0.5％，在燃氣發生器渦輪轉速N1≥60％范圍要求總精度為±0.05％；在自由渦輪轉速N2＜60％范圍要求總精度為±1％，在自由渦輪轉速N2≥60％范圍要求總精度為±0.05％。燃氣發生器渦輪轉速傳感器輸出的信號為近似正弦波信號，其頻率與燃氣發生器渦輪轉速一致，自由渦輪轉速傳感器輸出的信號也為近似正弦波信號，其信號頻率與自由渦輪轉速一致。因此，需要采集燃氣發生器渦輪轉速傳感器輸出信號的頻率才可獲得燃氣發生器渦輪的轉速，同理，也需要采集自由渦輪轉速傳感器輸出信號的頻率才能可獲得自由渦輪的轉速。

燃氣發生器渦輪轉速傳感器和自由渦輪轉速傳感器均為磁電式傳感器，利用電磁感應原理將輸入運動速度變換成感應電勢，它不需要輔助電源，就能把被測對象的機械能轉換成易于測量的電信號。轉速傳感器是為發動機的控制提供反饋信息，實時檢測渦輪轉速值的重要器件，傳感器檢測電路是檢測傳感器是處于正常狀態、開路狀態還是短路狀態，保證航空發動機渦輪轉速及傳感器正常運行的重要環節。由于燃氣發生器渦輪轉速N1＝5％時，燃氣發生器渦輪轉速傳感器輸出電壓V_p-p＞0.55V，燃氣發生器渦輪轉速N1＝120％時，燃氣發生器渦輪轉速傳感器輸出電壓V_p-p＜85V。自由渦輪轉速N1＝5％時，自由渦輪轉速傳感器輸出電壓V_p-p＞0.55V，自由渦輪轉速N1＝150％時，自由渦輪轉速傳感器輸出電壓V_p-p＜85V。由前述可知，無論是燃氣發生器渦輪轉速傳感器還是自由渦輪轉速傳感器輸出電壓從0.55V到85V，范圍都很大。要檢測如此大范圍的電壓值和如此大的檢測幅度，采集精度和檢測精度不易控制。

發明內容

本發明的任務是針對現有技術轉速傳感器輸出電壓范圍大，檢測幅度寬，采集精度不易控制的問題，提供一種響應時間快，自適應范圍大，采集精度準確可靠，故障處理方便，能夠充分滿足電子控制器對發動機轉速精度控制的發動機燃氣發生器渦輪轉速和/或自由渦輪轉速檢測電路。

本發明的上述目的可以通過以下措施來達到，一種發動機燃氣發生器渦輪轉速和/或自由渦輪轉速檢測電路，包括渦輪轉速傳感器狀態檢測電路、渦輪轉速測量電路和供電電源1，其特征在于：所述渦輪轉速傳感器狀態檢測電路，由檢測渦輪轉速傳感器2狀態電壓值的環路檢測電路3，將該狀態電壓值轉換為數字信號的A/D轉換電路4和判斷渦輪轉速傳感器故障狀態的中央處理器CPU9組成；所述渦輪轉速測量電路,由依次串聯在渦輪轉速傳感器2與中央處理器CPU9之間的隔離限幅電路5、放大電路6、比較單元7和方波整形電路8組成；渦輪轉速傳感器狀態檢測電路、渦輪轉速測量電路均通過渦輪轉速傳感器2和中央處理器CPU9構成檢測發動機燃氣發生器渦輪轉速和/或自由渦輪轉速的閉環檢測回路。

本發明相比于現有技術具有如下有益效果。

本發明在檢測電路輸入端設置限幅電路和放大電路，當輸入的電壓值較低時，放大電路的放大倍數較高，當輸入的電壓值較高時，放大電路的放大倍數較低，保證比較單元的輸入滿足要求，解決了渦輪轉速轉速傳感器輸出電壓范圍大，檢測幅度寬，采集精度不易控制的問題。

本發明通過環路檢測電路可以檢測燃氣渦輪轉速傳感器和自由渦輪轉速傳感器處于正常狀態、斷開狀態還是短路狀態，CPU將發動機燃氣渦輪轉速傳感器的狀態經電子控制器的通訊軟件傳到直升機上的發參綜合顯示儀進行顯示。方便了直升機操作人員根據提示進行相應的處理。

本發明檢測的燃氣發生器渦輪轉速精度和自由渦輪轉速精度均可達±0.02％，大大優于任務要求，且響應時間快，充分滿足電子控制器對發動機的控制。

利用本發明可實現航空發動機燃氣發生器渦輪轉速檢測精度可達±0.02％，自由渦輪轉速檢測精度可達±0.02％。