CN106662019B - 用于帮助检测涡轮喷气发动机的管道的损坏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于帮助检测管道(CNL)损坏的方法(METH)，所述管道(CNL)被设计为将在涡轮发动机(TB)的高压压气机(CMP)的出口(S)处收集到的受压气流传送至一计算机(CT)的第一压力传感器(CP1)和第二压力传感器(CP2)，该方法(METH)包括以下步骤：(A)测量在该第一压力传感器(CP1)处的第一气体压力(P1)；(B)测量在该第二压力传感器(CP2)处的第二气体压力(P2)；(C)确定在高压压气机(CMP)出口(S)处的气流的理论压力(Pth)；(D)执行关于在第一值(V1)与理论压力(Pth)之间的差的第一测试(T1)；(E)执行关于在第二值(V2)与理论压力(Pth)之间的差的第二测试(T2)；执行最终测试(Tf)，如果第一差值测试(T1)与第二差值测试(T2)为正，则该最终测试为正，否则为负。

Description

用于帮助检测涡轮喷气发动机的管道的损坏的方法

技术领域

本发明属于涡轮喷气发动机的一般领域。其更具体地应用于帮助检测涡轮喷气发动机中的管道的损坏的方法。

背景技术

在涡轮喷气发动机中，进气在与燃料混合并在燃烧室中燃烧之前，在压气机中被压缩。在该室中产生的热气体然后驱动一个或多个下游的涡轮并然后被喷射。涡轮喷气发动机也包括计算机执行功率调节和一般的电子管理功能：例如，计算机管理燃料流，推力轴承的状况，排放阀，和用于固定涡轮喷气发动机引导叶片的系统。

该压气机通常被划分为两部分：低压(LP)压气机，随后是高压(HP)压气机。而且，这两个压气机中的每个通常均由几个级构成，该HP压气机的最后一个级是直接跟随有燃烧室的级。因为压气机的作用是压缩气体，以优化在通往该燃烧室的入口处的速度、压力和温度，因此重要的是监视在HP压气机的最后一级的出口处的静压力。该测量使用来控制涡轮喷气发动机和燃料的配比。

图1图解地表示包括一装置的涡轮喷气发动机TB，该装置用于测量在高压压气机CMP的出口S处的静压力。为了简化该说明，在本文以下部分中，该压力均表示为PS3。如图1所示，涡轮喷气发动机TB具体包括计算机CT和管道CNL，该管道将气体从HP压气机CMP的出口S传送至计算机CT。在计算机CT内的压力单元被使用来测量并转换按路线发送通过压力传感器CP的气体压力。该信息然后被使用于发动机的控制和使用于故障排除。

经验显示，由于不正确的PS3的压力测量，存在不可忽略数量的事故，例如，比正常的更慢的加速度，推力的损失，或不可能达到所要求的推力。在飞机要求高推力的时候，换句话说，在起飞过程中，在爬升阶段或在进场阶段，这些事故通常会发生并可导致机组人员刻意停止该涡轮喷气发动机。

因此，通常附加地制造压力传感器CP，以使该测量更可靠。两个压力传感器CP1，CP2然后测量按路线发送的气体的压力，并检测出两次测量之间的间隔不太大。如果测量是分开的，则该两个值就与使用在计算机CT中所使用的模型来确定的压力PS3的理论值相比较，

然而，虽然该测试适合于检测一传感器的故障，但是其不可有助于检测一管道的缺陷。大量的缺陷可以在管道上被检测到，具体为：

-管道至计算机的不良连接，该不良连接频繁地发生在涡轮喷气发动机的冲洗之后，在该冲洗过程中，该管道被移除；

-在管道至计算机的连接处出现冰或水；

-在该管道内出现冰或水；以及

-例如由于与周围系统的反复摩擦而导致的管中的穿孔。

所有的这些缺陷均将导致压力PS3的低估。例如，阻塞或穿孔的管道将导致压头损失，所述压头损失减少由于缺陷而使在下游的传感器所面临的压力。泄漏流取决于在HP压气机的出口处的静压力和泄漏的面积。逃逸的气流随着压力PS3的增加和该缺陷的尺寸的增加而增加。该压头损失还取决于该泄漏流。因此，该压头损失在该缺陷明显时和/或压力PS3是高时而更大。

在当前，可检测出管道中的缺陷的唯一方法在于维修人员碰巧在维护过程中或有意地在一事故(刻意或无意地停止飞行中的涡轮喷射发动机，推力的损失，不可以启动，等等)后目测该管道。

发明内容

本发明通过提出有助于检测有问题管道的损坏的方法来提供针对上述问题的解决方案。

因此，本发明的第一方面涉及一种用于有助于检测一管道损坏的方法，所述管道被设计成将在涡轮发动机的高压压气机的出口处收集到的受压气流传送至计算机的第一压力传感器和第二压力传感器。

该方法包括以下步骤：

步骤A：测量在第一压力传感器处的第一气体的压力；

步骤B：测量在第二压力传感器处的第二气体的压力；

步骤C：确定在高压压气机出口处的理论气流的压力；

步骤D：进行该差值的第一测试，包括以下子步骤：

计算等于理论压力与第一压力之间的差值的第一值；

将该第一值与阈值比较，如果第一值高于阈值，则第一差值测试是正的，否则是负的；

步骤E：进行该差值的第二测试，包括以下子步骤：

计算等于理论压力与第二压力之间的差值的第二值；

将该第二值与阈值比较，如果第二值高于阈值，则第二差值测试是正的，否则是负的；

步骤F：执行最后的测试，如果第一差值测试与第二差值测试是正的，则该最终测试是正的，否则是负的。

如果最后的测试是正的，则可假定在管道中存在缺陷。换句话说，正的最终测试提示管道被损坏的强假定。目测可以然后进行，以确定管道实际被损坏。

除了在之前段落中恰好提出的特征外，根据本发明的该方法单独地考虑或根据其任何技术地可能组合可以具有在以下中的一个或多个附加特征：

因此，在一个非限制性实施例中，步骤A和步骤B在实践中同时进行。这意味着两次压力测量之间的间隔不长于计算机的时段。

在一个实施例中，步骤A，B，C，D，E和F例如周期地重复。这可提供管道内有缺陷的确定。

在一个实施例中，步骤A，B，C，D，E和F所重复的间隔大约等于计算机的时段。换句话说，最终测试在计算机的每个时段过程中实施。这有助于管道内有缺陷的快速检测。在另一实施例中，最终测试以更长的间隔进行。这可减少在计算机中所进行的计算的量。

在一个优选实施例中，该方法包括步骤H，所述步骤H为在执行N个连续的正的最终测试后启动一警报，其中N是正整数。考虑到，在N个正测试后，在管道中真正存在缺陷。

在一个实施例中，该方法包括步骤I，所述步骤I为将阈值调节为理论气流压力的函数。例如，阈值是理论压力的百分比。在步骤C后进行步骤I。

在一个优选实施例中，阈值被调节为10psi(每平方英寸磅)与理论气流的压力的5％之间的最大值。

根据第二方面，本发明涉及包括指令集合的计算机程序，当该指令集合在计算机上执行时，导致根据本发明的第一方面执行方法。

本发明及其不同的应用将在阅读以下说明并检查附图后更好地理解。

附图说明

附图仅仅表示用于信息而不是限制本发明。附图表示：

-图1已经描述为包括一装置的涡轮喷气发动机的图解视图，该装置用于测量在所述涡轮喷气发送机的HP压气机的出口处的静压力。

-图2是根据本发明的第一实施例的方法的图解视图。

具体实施方式

由本发明公开的方法将在类似于参考图1的上述的涡轮喷气发动机TB内使用。涡轮喷气发动机TB因此包括高压压气机CMP、计算机CT和管道CNL，所述管道将计算机CT连接至高压压气机CMP的出口S。

计算机CT包括第一压力传感器CP1和第二压力传感器CP2。管道CNL被设计为将在高压压气机CMP的出口S处收集到的受压气流导至第一压力传感器CP1和第二压力传感器CP2。

该方法所使用的理念是：因为管道CNL是与PS3压力测量系统共用的元件，因此管道CNL影响到由两个压力传感器CP1，CP2所进行的测量。

图2是根据本发明的一个实施例的方法METH的图解视图。该方法METH包括以下步骤：

-步骤A：测量在第一压力传感器CP1处的第一气体压力P1；

-步骤B：测量在第二压力传感器CP2处的第二气体压力P2；两次压力测量P1，P2实时进行，并在实践中同时进行。在实践中同时进行指的是，如果计算机CT正以频率f工作，则两次压力测量P1，P2均在时间段1/f过程中进行。

-步骤C：确定(估计)在高压压气机CMP的出口S处的气流的理论压力Pth；在计算机CT中所执行的一模型被用来实时地计算该理论值Pth。现有技术的该模型的形式部分的执行细节因此不在以下说明。请注意，理论压力Pth的值可以根据本发明在该方法的上下文外被使用，以当压力传感器中的一个可检测时进行检测，如在“背景技术”部分中所解释的那样。

-步骤I：根据气流的理论压力Pth计算阈值S。理想地，对于CFM56-7B型的涡轮喷气发动机，该阈值被调整为大约等于10psi(磅每平方英寸)，其大约为0.7bar，或理论值Pth的5％，取较大者。因此，如果理论压力Pth等于30psi，则该阈值S等于10psi。如果理论压力Pth等于300psi，则阈值S等于15psi。

-步骤D：进行第一差值测试T1，该第一差值测试T1包括以下子步骤：

·子步骤Da：计算第一值V1，该第一值V1等于理论压力Pth与第一压力P1之间的差；

·子步骤Db：将该第一值V1与阈值S比较，如果第一值V1高于阈值S，则第一差值测试T1是正的，否则是负的；

-步骤E：进行第二差值测试T2，第二差值测试T2包括以下子步骤：

·子步骤Ea：计算第二值V2，该第二值V2等于理论压力Pth与第二压力P2之间的差；

·子步骤Eb：将该第二值V2与阈值S比较，如果第二值V2高于阈值S，则第二差值测试T2是正的，否则是负的；

-步骤F：执行最后的测试Tf，如果第一差值测试T1与第二差值测试T2是正的，则该最终测试Tf是正的，否则是负的。

-步骤G：步骤A至F然后重复，直至停止该过程的命令被接收，或对于确定的持续时间，或对于预确定的次数。步骤A至F以等于计算机CT的频率的频率f有利地按周期性地理想地进行。

-步骤H：在N个连续的正的最终测试Tf后触发一警报，其中N是正整数。通常，如果最终测试Tf为正达4.8秒，则触发一警报。如果最终测试Tf以15毫秒(这通常是计算机频率的数量级)的频率进行，则在正的最终测试Tf发生N＝320次后，警报将被触发。然而，可期望的是，由于安装在涡轮发动机TB中的计算机CT的容量而减少发生的频率，以减轻由计算机CT所完成的工作量。例如，如果最终测试Tf以120毫秒的频率进行，则在正的最终测试Tf发生N＝40次后触发一警报。应该注意，由于正在搜寻的故障是物理的(例如管道泄漏)，并不是电气的，因此探测频率在不减低方法METH的可靠性的情况下不需要那么高。

该警报通过将失效信息从计算机CT发送到一维修系统而被触发。该维修系统于是根据故障的严重程度，确定该警报是否应该在座舱中显示。因为压力PS3的测量对于涡轮发动机TB的控制是至关重要的，因此该故障以橙色警报的形式在座舱中被发送信号，显示涡轮发动机TB的调节系统的问题。

这样，根据上述方法METH，如果最终测试Tf在对应于所确定的持续时间的两次压力测量的两个本地通道上同时是正的，则设置“PS3管道故障”。

注意：

-当涡轮发动机TB未运行时，由于压力PS3等于环境压力，因此方法METH无法检测到管道CNL上的缺陷。

-一旦涡轮发动机TB被启动，由管道CNL的损坏所导致的压力损失将或多或少可见，这取决于来自涡轮发动机的推力。

·当在地面上空转时，推力最小，随后，压力PS3也最小。根据损坏的严重性，压力损失可较低，因此更难检测到。

·随着需求推力的增加，压力损失变得更高，缺陷变得更容易检测。

还应注意，可检测的最小压力损失与用来计算理论压力Pth的模型的精度以及压力P1，P2的获取系统的精度直接相关。通常，该精度取决于所测量的压力P1，P2，该精度随着压力的增加而下降。因此，如果模型精度和测量精度均较高，则阈值S可以被调整为较小。

Claims (7)

1.一种用于帮助检测管道(CNL)损坏的方法，所述管道(CNL)被设计为将在涡轮发动机(TB)的高压压气机(CMP)的出口(S)处收集到的受压气流传送至一计算机(CT)的第一压力传感器(CP1)和第二压力传感器(CP2)，该方法包括以下步骤：

(A)测量在所述第一压力传感器(CP1)处的第一气体压力；

(B)测量在所述第二压力传感器(CP2)处的第二气体压力；

(C)确定在所述高压压气机(CMP)的出口(S)处的理论气流压力；

(D)进行第一差值测试，该第一差值测试包括以下子步骤：

(Da)计算第一值，该第一值等于理论气流压力与所述第一气体压力之间的差；

将所述第一值与一阈值进行比较，如果所述第一值高于所述阈值，则所述第一差值测试为正，否则为负；

(E)进行第二差值测试，该第二差值测试包括以下子步骤：

计算第二值，该第二值等于所述理论气流压力与所述第二气体压力之间的差；

将所述第二值与所述阈值进行比较，如果所述第二值高于所述阈值，则所述第二差值测试为正，否则为负；

(F)执行一最终测试，如果所述第一差值测试和所述第二差值测试为正，则所述最终测试为正，否则为负。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(A)与所述步骤(B)同时进行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(A)至(F)按周期进行。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(A)至(F)的发生周期等于所述计算机(CT)的周期。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤(H)，以在执行N个连续的正的最终测试后触发一警报，其中N是正整数。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤(I)，以根据所确定的理论气流压力调节所述阈值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述阈值被调节至10psi(磅每平方英寸)与所述理论气流压力的5％之间的最大值。