[發(fā)明專利]航空發(fā)動機轉子早期積液故障識別方法

有效

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• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107025348B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 王儼剴;廖明夫;史魯杰;鄧煒坤;張錚;王鑫
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種航空發(fā)動機轉子早期積液故障識別方法，能夠簡單有效的識別航空發(fā)動機轉子早期積液故障，并與不平衡故障作區(qū)分。本發(fā)明將積液故障與健康幅頻特性曲線積分面積的差值作為識別特征。在峰值點前，積液故障的幅值高于健康，峰值點后，低于健康；不平衡故障在峰值點前后幅值較健康的高低關系固定，不會出現一邊高于健康，一邊低于健康的情況。通過積液轉子幅頻特性線的積分面積與健康轉子的積分面積之差，在左右積分區(qū)域將有明顯的符號區(qū)別的特點判定積液故障。該特征航空發(fā)動機轉子積液故障獨有。能有效將其與航空發(fā)動機不平衡故障區(qū)別開來。本發(fā)明能夠簡單有效地識別航空發(fā)動機轉子積液故障，具有推廣使用方便和可信度高的特點。

技術領域

本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動機轉子早期積液故障的識別方法，屬于發(fā)動機故障診斷領域。

背景技術

為追求高推重比，航空發(fā)動機的轉子皆為盤腔結構，在研制與實際運轉時，由于設計不當或工作不當，常有盤腔積液現象發(fā)生。滑油一旦進入盤腔，將與轉子形成流固耦合。積液達到一定條件，將導致轉子失穩(wěn)。此時，將產生一略低于臨界轉速的共振頻帶。轉子進入失穩(wěn)區(qū)時振動狀態(tài)難以控制，危險性極大。因此需要找尋方法在轉子未進入失穩(wěn)區(qū)時識別積液故障。

現有的研究大多集中于積液的黏性對于轉子渦動頻率，失穩(wěn)區(qū)的影響及該故障模型的刻畫：張文等描述了實驗中部分充液轉子系統(tǒng)在失穩(wěn)過程中的動力特性，并給出了部分充液轉子系統(tǒng)失穩(wěn)的判據。Derenyaev證明了在充液轉子系統(tǒng)中可能發(fā)生Andronf-Hopf叉。Dosaev給出了一種針對含有粘性液體的中空實體的離散動力學模型。祝長生等在積液轉子振動方面也做了大量的研究工作，先后在粘性流體穩(wěn)定性分析、三維流體分析、懸臂柔性轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等方面做了深入探討，得到了二維模型下，旋轉流體對轉子作用力的表達式，并提出了一種簡單的無粘流體三維模型，給出了旋轉流體對轉子作用力的詳細表達式，但僅限于分析無外阻尼或外阻尼小的部分充液轉子系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。在如何識別積液故障方面，缺少一種簡單有效的識別方法能在積液早期監(jiān)測出積液故障。

困難在于，未進入失穩(wěn)區(qū)時，轉子積液故障與不平衡故障振動特征高度相似，都以旋轉基頻為主，目前尚無相關方法提出如何在非失穩(wěn)區(qū)識別出轉子早期積液故障。西北工業(yè)大學的張錚其2016年的碩士學位論文《航空發(fā)動機盤腔積液理論實用性研究》中，通過實驗研究了在不同積液量與不同不平衡量下的轉子振動特點，討論了小積液量下轉子的振動特性，但卻并未對這種特點進行深入分析，并未提出用于識別轉子早期積液故障的方法。

發(fā)明內容

為克服現有技術中存在的缺少一種簡單有效的早期監(jiān)測出積液故障方法的不足，本發(fā)明提出了一種航空發(fā)動機轉子早期積液故障識別方法。

本發(fā)明的具體過程是：

步驟1，建立識別基準。

所述的識別基準是航空發(fā)動機健康轉子從400rpm加速至一階臨界轉速，再從一階臨界轉速減速至400rpm的過程中的振動數據。

步驟2，待識別轉子數據振動樣本采集。

對于待識別轉子，選取其從從400rpm加速至一階臨界轉速，再從一階臨界轉速減速至400rpm的過程中的振動數據。記錄振動數據，得到1組待識別轉子的振動數據。

步驟3，繪制幅頻特性曲線。

根據待識別轉子振動數據與健康轉子振動數據，繪制待識別轉子的幅頻特性曲線與健康轉子的幅頻特性曲線。

繪制待識別轉子的幅頻特性曲線與健康轉子的幅頻特性曲線時，對待識別轉子振動數據和健康轉子振動數據，都進行FFT處理，提取轉速與振動幅值。將所述的轉速與振動幅值關系通過幅頻特性曲線表示，得到待識別轉子幅頻特性曲線與健康轉子幅頻特性曲線。

步驟4，計算各個分區(qū)上待識別轉子與健康轉子的積分面積差。