[發明專利]軸監測系統

有效

• 申請號: 202010060988.6
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111487045B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 拉爾夫·W·希爾
• 申請（專利權）人: 勞斯萊斯有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M13/025;B64F5/60
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊國治;王瑋

本發明題為“軸監測系統”。該系統包括第一音輪、第一傳感器和處理器單元，該第一音輪同軸地安裝到軸以與軸一起旋轉并且包括周向齒排，該第一傳感器被配置為通過生成第一交替測量信號來檢測第一音輪的齒排的通過，該處理器單元被配置為確定連續的第一速度樣本的持續時間。當第一傳感器定位在第一音輪的至少一個軸向位置處并且處于第一音輪的任何給定旋轉速度時，連續的第一速度樣本的持續時間顯示出相對于連續的第一速度樣本的平均持續時間更長和更短的樣本持續時間的特征重復模式。該處理器單元根據特征重復模式監測與旋轉軸相關聯的特性。

背景技術

技術領域

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

相關技術的描述

在氣體渦輪引擎中，軸的軸向運動可能伴隨該軸的即將發生的或實際的故障或該軸的軸向定位軸承的即將發生的或實際的故障。因此，希望監測此類軸的軸向位置，以便能夠執行合適的自動或機組啟動的校正動作，例如引擎關閉，以防止故障發展。

常規上，音輪和相關聯的傳感器用于測量軸速。例如，圖17示意性地示出了具有周向齒排的音輪1和可變磁阻傳感器2，該可變磁阻傳感器通過生成交替測量信號來檢測該齒排的通過。當音輪的每個齒靠近傳感器的極片的正面時，圍繞極片纏繞的導線所經歷的磁通量發生變化，這是由于磁路的磁阻的變化，該磁路由極片、音輪和兩者之間的氣隙組成。

本發明至少部分地基于可適用于監測軸的軸向位置和實際上與軸相關聯的其他特性(諸如軸彎曲和扭矩)的此類布置結構的實現。

發明內容

根據第一方面，提供了一種用于監測與旋轉軸相關聯的一個或多個特性的監測系統，該系統包括：

第一音輪，該第一音輪同軸地安裝到軸以與軸一起旋轉，該第一音輪包括周向齒排；

第一傳感器，該第一傳感器被配置為通過生成第一交替測量信號來檢測第一音輪的齒排的通過；和

處理器單元，該處理器單元被配置為確定連續的第一速度樣本的持續時間，每個第一速度樣本是第一交替測量信號的n個連續周期的塊，其中n是整數，并且其中每個周期的開始是自前一個周期的零交叉點，并且每個周期的結束是與后一個周期對應的零交叉點；其中，

在第一音輪的至少一個軸向位置處，第一音輪的齒排中的每第m個齒的周向厚度不同于第一音輪的其他齒的周向厚度，其中m是整數，m≠n，并且m既不是n的因子也不是n的倍數，由此當第一傳感器定位在第一音輪的所述軸向位置處并且處于第一音輪的任何給定旋轉速度時，連續的第一速度樣本的持續時間顯示出相對于連續的第一速度樣本的平均持續時間更長和更短的樣本持續時間的特征重復模式，更長和更短的樣本持續時間與平均持續時間相差的量與在第一音輪的所述軸向位置處第m個齒的周向厚度與其他齒的周向厚度相差的量成比例；并且，

處理器單元根據特征重復模式監測與旋轉軸相關聯的特性。

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

現在將闡述該監測系統的可選特征部。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。

通常，第一音輪的其他齒可彼此相同。

通常，第一音輪的其他齒可包括隨著軸的軸向方向上的距離的變化而恒定的周向厚度。例如，當在徑向方向上觀察時，它們可包括矩形形狀。