[發(fā)明專利]使用聲傳感器監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710134443.3
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN107167321A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.施米德特;J.R.迪克曼;D.R.基拉科夫
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍,李強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。更確切地說，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)或多個(gè)變速箱的狀況的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括呈串行流順序的壓縮機(jī)段、燃燒段、渦輪機(jī)段和排氣段。在操作中，空氣進(jìn)入壓縮機(jī)段的入口，在此，一個(gè)或多個(gè)軸向壓縮機(jī)漸進(jìn)地壓縮空氣，直到氣體到達(dá)燃燒段。燃料與壓縮空氣混合并且在燃燒段內(nèi)燃燒，從而產(chǎn)生燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒段流動(dòng)通過限定在渦輪機(jī)段內(nèi)的熱氣通道，然后經(jīng)由排氣段離開渦輪機(jī)段。

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括傳輸軸和/或附件之間動(dòng)力的一個(gè)或多個(gè)變速箱。例如，渦輪機(jī)段的低壓部經(jīng)由低壓軸驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)段的低壓部。動(dòng)力變速箱或其它合適的減速箱可將動(dòng)力從低壓軸傳輸?shù)斤L(fēng)扇軸，從而驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇。燃?xì)鉁u輪機(jī)中的動(dòng)力變速箱和其它變速箱可以包括各種齒輪、軸、閥、軸承、緊固件和/或其它機(jī)械部件。在此方面，需要監(jiān)控燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種變速箱，以確定是否必要進(jìn)行維護(hù)或修理。

可以使用一個(gè)或多個(gè)傳感器來監(jiān)控燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱的機(jī)械運(yùn)行狀況(mechanical health)。在變速箱操作期間，這些傳感器記錄由變速箱操作發(fā)出的振動(dòng)聲發(fā)射(acoustic emissions of vibrations)所發(fā)射的特征頻率(即，頻譜)。當(dāng)不需要維護(hù)時(shí)，這些傳感器記錄變速箱操作期間的基線頻譜。然而，在需要維護(hù)的變速箱的操作期間，變速箱中達(dá)到維護(hù)要求的狀況(例如，磨損部件)可能產(chǎn)生突發(fā)型或連續(xù)型聲發(fā)射或振動(dòng)，或者導(dǎo)致聲發(fā)射或振動(dòng)幅度增大。這些狀況展示出不同于不需要維護(hù)的變速箱的特征頻率(“變速箱事件峰值”)。變速箱事件峰值的幅度隨時(shí)間的變化可以用于量化需要維護(hù)的程度。不幸的是，特征頻譜可從初始源開始迅速衰減。因此，通常需要將振動(dòng)傳感器定位成盡可能接近變速箱。在這方面，由于熱暴露、空間要求和電纜布線約束，振動(dòng)傳感器監(jiān)控某些變速箱和其它部件的能力受到限制。

此外，將特征頻率和振幅與其它聲發(fā)射隔離開來可能很困難。通常，由振動(dòng)傳感器產(chǎn)生的信號包含寬帶頻率內(nèi)容(即，分布在較寬頻率范圍內(nèi)的大量頻率)。特征頻率與寬帶內(nèi)容中的大量頻率相混合。在特征頻率處的變速箱事件峰值也不一定具有最高的幅度，并且通常是不明顯的。另外，發(fā)出特征變速箱頻率的其它振動(dòng)源可能導(dǎo)致誤檢測事件。例如，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸旋轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)可能導(dǎo)致這種失常。

相應(yīng)地，用于監(jiān)控變速箱的系統(tǒng)和方法能夠在不需要振動(dòng)傳感器的情況下可靠地從寬帶信號中檢測并隔離出變速箱中指示需要維護(hù)的狀況的特征頻率信號，將在技術(shù)中大受歡迎。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將部分地在以下說明中闡明，或根據(jù)說明中的內(nèi)容來說顯而易見，或可以通過本發(fā)明的實(shí)施習(xí)得。

在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的聲信號的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括發(fā)出聲信號的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件。傳聲器感測聲信號并且產(chǎn)生指示聲信號的一個(gè)或多個(gè)特性的傳聲器信號。控制器接收傳聲器信號并且配置成分析傳聲器信號以識(shí)別變速箱事件峰值。如果存在變速箱事件峰值，則控制器量化變速箱事件峰值的幅度。控制器將變速箱事件峰值的幅度與閾值進(jìn)行比較，以確定燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件是否需要維護(hù)。

本發(fā)明的另一方面涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括壓縮機(jī)段、燃燒段和渦輪機(jī)段。變速箱發(fā)出聲信號。傳聲器感測聲信號并且產(chǎn)生指示聲信號的一個(gè)或多個(gè)特性的傳聲器信號。控制器接收傳聲器信號并且配置成分析傳聲器信號以識(shí)別變速箱事件峰值。如果存在變速箱事件峰值，則控制器量化變速箱事件峰值的幅度。控制器將變速箱事件峰值的幅度與閾值進(jìn)行比較，以確定變速箱是否需要維護(hù)。

本發(fā)明的又一方面涉及一種用于監(jiān)控燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的聲信號的方法。所述方法包括通過傳聲器感測由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件發(fā)出的聲信號。通過傳聲器產(chǎn)生指示聲信號的一個(gè)或多個(gè)特性的傳聲器信號。使用控制器分析傳聲器信號以識(shí)別變速箱事件峰值。如果存在變速箱事件峰值，則通過控制器量化變速箱事件峰值的幅度。使用控制器將變速箱事件峰值的幅度與閾值進(jìn)行比較，以確定燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件是否需要維護(hù)。

技術(shù)方案1：一種用于監(jiān)控燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中聲信號的系統(tǒng)，包括：

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，其發(fā)出所述聲信號；

傳聲器，其感測所述聲信號并且產(chǎn)生指示所述聲信號的一個(gè)或多個(gè)特性的傳聲器信號；以及

控制器，其接收所述傳聲器信號，所述控制器配置成：

分析所述傳聲器信號以識(shí)別變速箱事件峰值；

如果存在所述變速箱事件峰值，則量化所述變速箱事件峰值的振幅；以及