[發(fā)明專利]軸監(jiān)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010004143.5
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111473974A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 拉爾夫·W·希爾
• 申請（專利權(quán)）人: 勞斯萊斯有限公司
• 主分類號: G01M13/028
• 分類號: G01M13/028;G01M15/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉子豪;王瑋

本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測旋轉(zhuǎn)軸的行為的監(jiān)測系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括同軸地安裝到所述軸以與所述軸一起旋轉(zhuǎn)的發(fā)音輪，所述發(fā)音輪具有處于周向排的數(shù)量為N的齒。所述系統(tǒng)還包括第一傳感器，所述第一傳感器被配置成通過生成第一交變測量信號來檢測所述發(fā)音輪的所述齒的經(jīng)過，所述第一交變測量信號包括(i)頻率為fN的初級振蕩分量，其中f為所述軸的旋轉(zhuǎn)頻率；以及(ii)頻率為f的次級振蕩分量，當(dāng)所述發(fā)音輪進動使得所述軸每次繞轉(zhuǎn)時所述發(fā)音輪與所述第一傳感器之間的間隙在最大值與最小值之間周期性變化。所述系統(tǒng)還包括處理器單元，所述處理器單元被配置成確定連續(xù)第一速度樣本的持續(xù)時間，每個第一速度樣本為所述第一交變測量信號的所述初級振蕩分量的整數(shù)n個連續(xù)循環(huán)的塊。所述第一交變測量信號的所述次級振蕩分量在存在時在所述連續(xù)第一速度樣本的持續(xù)時間中產(chǎn)生頻率為f的周期性變化。所述處理器單元還被配置成檢測所述第一速度樣本的任何此類周期性變化并且將檢測到的所述第一速度樣本的周期性變化與閾值變化進行比較，以由此確定所述發(fā)音輪是否正在進動。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及軸監(jiān)測系統(tǒng)，并且具體地涉及用于監(jiān)測氣體渦輪引擎的旋轉(zhuǎn)軸的監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在氣體渦輪引擎中，可能重要的是監(jiān)測各種事件以便允許采取緩解動作。

一個示例是葉片掉落事件(具體地風(fēng)扇葉片掉落事件)，這必須快速響應(yīng)以防止對引擎的進一步損壞。通常，所需的動作是關(guān)閉引擎。

另一個示例是軸弓彎。當(dāng)線軸(即，給定的渦輪-軸-壓縮機組合)具有均勻的溫度時，則該線軸是平衡的。然而，引擎關(guān)閉后，不均勻的熱浸回能使線軸的軸弓彎。具體地，此類弓彎可能為針對高壓線軸的一個問題，該高壓線軸暴露于比中壓線軸或低壓線軸高的溫度。為了安全操作引擎，過度弓彎通常必須消除。一種選擇是給低速馬達供電以使線軸在引擎關(guān)閉后旋轉(zhuǎn)幾個小時以均勻分配浸回?zé)帷Ａ硪环N選擇是管理(通常延長)后續(xù)引擎起動，以確保弓彎在起動完成之前消除。

這兩個示例的共同之處在于，由這些事件產(chǎn)生的失衡致使相應(yīng)引擎軸離開中心旋轉(zhuǎn)，即進動。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)第一方面，提供了用于監(jiān)測旋轉(zhuǎn)軸的行為的監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

發(fā)音輪，所述發(fā)音輪同軸地安裝到所述軸以與所述軸一起旋轉(zhuǎn)，所述發(fā)音輪具有處于周向排的數(shù)量為N的齒；

第一傳感器，所述第一傳感器被配置成通過生成第一交變測量信號來檢測所述發(fā)音輪的所述齒的經(jīng)過，所述第一交變測量信號包括(i)頻率為fN的初級振蕩分量，其中f為所述軸的旋轉(zhuǎn)頻率；以及(ii)頻率為f的次級振蕩分量，當(dāng)所述發(fā)音輪進動使得所述軸每次繞轉(zhuǎn)時所述發(fā)音輪與所述第一傳感器之間的間隙在最大值與最小值之間周期性變化；和

處理器單元，所述處理器單元被配置成確定連續(xù)第一速度樣本的持續(xù)時間，每個第一速度樣本為所述第一交變測量信號的所述初級振蕩分量的整數(shù)n個連續(xù)循環(huán)的塊；

其中所述第一交變測量信號的所述次級振蕩分量在存在時在所述連續(xù)第一速度樣本的持續(xù)時間中產(chǎn)生頻率為f的周期性變化，并且所述處理器單元還被配置成檢測所述第一速度樣本的任何此類周期性變化并且將檢測到的所述第一速度樣本的周期性變化與閾值變化進行比較，以由此確定所述發(fā)音輪是否正在進動。

有利地，采用這種方法來監(jiān)測旋轉(zhuǎn)軸允許系統(tǒng)使用通常已經(jīng)在引擎電子控制器(EEC)中可用的電子電路來進行旋轉(zhuǎn)速度測量。因此，實施該系統(tǒng)的障礙和成本很低。

現(xiàn)在將闡述該監(jiān)測系統(tǒng)的可選特征部。這些可單獨使用或以任何組合使用。

處理器單元可為引擎的EEC的一部分。