CN108082493B - 用于确定供气系统中油泄漏的源头的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开用于确定供气系统中油泄漏的源头的系统和方法，特别地，公开了一种供气系统(10)，包括：配置用以提供引气(14)的至少两个引气源(12)，其中每个引气源包括发动机(12a)或辅助动力单元(12b)并包括作为用于所述发动机或所述辅助动力单元的润滑剂的油；用于冷却来自所述引气源的引气的至少一个空调组件(16)；和多个引气管道(18)，其中每个引气管道将所述引气源之一连接到所述至少一个空调组件，其特征在于，所述系统进一步包括多个探测器(20)，其中每个探测器与一个引气源关联，并且所述多个探测器被配置用于探测特定于所述油的物质。

Description

用于确定供气系统中油泄漏的源头的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种供气系统和一种用于探测引气源的油泄漏的方法。该供气系统和方法可被用于飞机中以具体探测油泄漏并确定油泄漏的源头。
背景技术
供气系统也可以被看作环境控制系统(ECS)，其包括负责维持飞机客舱中舒适的密闭环境的设备，即通过将客舱中的环境空气的温度、压力和成分(包括湿度)保持在可接受的限度内。
因此，环境控制系统必须在飞机客舱中提供人工气候。来自外部的空气必须被加压和控温。在飞行期间，外部空气从发动机的压缩机级(compressor stage)取得(“引气”)，经过预冷器单元并以大约为200℃的温度进入“空调组件”。
空调组件使用作为冷却介质的外部空气(“冲压空气”)和用于压缩冷却的空气循环机将空气冷却至所需温度。安装在中央翼盒前面的客舱地板下方的混合器单元将外部空气与客舱空气混合。已进入底舱的客舱空气通过再循环风扇被抽吸通过再循环过滤器。再循环风扇将空气吹送通过止回阀到达混合器单元。在正常运行时，与外部空气混合的再循环客舱空气的量从40％变化至60％。
有时碳密封件可将少量通常用于发动机的轴承的油泄漏到发动机的压缩机级中，并因此也泄漏到引气中。
由于整个供气系统的复杂性以及来自系统中不同的压缩空气源的空气的混合，所以如果在引气/压缩空气系统中发生污染，则很难识别污染的源头。
对于在飞机发动机和辅助动力单元的轴承中用于润滑的合成油的热解进行了若干研究。通常，如磷酸三甲苯酯的添加剂是这些研究的主要对象，因为这些添加剂通常被声称具有神经毒性。然而，已知上述润滑剂在大多数情况下由合成酯组成。也已知通常有机酸可由于氧化反应或水解而从天然脂肪酸酯(植物油)释放。酸的含量通常用作天然油的质量基准(油和脂肪的酸度)。在已导致本发明的实验框架中，已经认为可行的是，类似于植物油，特别是在热应力期间，从合成酯基发动机油也会释放相应的酸。
对从用作润滑剂的油释放的特定酸的探测尚未在文献中被描述为探测用于飞机的加压和通风的空气中的油泄漏的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于探测引气源的油泄漏并因此用于探测飞机的压缩空气中的油污染的系统和方法。该系统和方法进一步允许精确确定油泄漏的源头，从而油泄漏可被容易地处理。
该目的通过下述的供气系统和方法被解决。在从属权利要求中描述了本发明的其它优选实施例。
一种供气系统，包括：配置用以提供引气的至少两个引气源，其中每个引气源包括发动机或辅助动力单元并包括作为用于所述发动机或所述辅助动力单元的润滑剂的油；用于冷却来自所述引气源的引气的至少一个空调组件；和多个引气管道，其中每个引气管道将所述引气源之一连接到所述至少一个空调组件，其特征在于，所述系统进一步包括多个探测器，其中每个探测器与一个引气源关联，并且所述多个探测器被配置用于探测特定于所述油的物质(substances specific for the oil)。
所述多个探测器中的每个为离子迁移谱仪、小型质谱仪或基于激光的红外光谱仪(laser based infrared spectrometer)(例如使用QCL)。
待探测的特定于目前的喷气式发动机油的物质最优选为用于形成酯类基本原料(base stock)的物质,如戊酸和庚酸。诸如甲醛、乙醛、甲酸和乙酸的油非特定性物质是补充性指示剂，其可被用作量化指标(quantifier)。
所述多个探测器中的至少一个可被连接到将所述引气源连接到所述至少一个空调组件的所述多个引气管道中的每个，和/或所述多个探测器中的至少一个可被连接到所述至少一个空调组件。
所述供气系统可进一步包括：连接到所述至少一个空调组件的混合器单元；和将所述混合器单元连接到所述至少一个空调组件的多个混合器管道，其中所述混合器单元将来自所述至少一个空调组件的经冷却的引气与来自客舱和/或驾驶舱的空气混合，并且所述多个探测器中的至少一个被连接到将所述混合器单元连接到所述至少一个空调组件的所述多个混合器管道中的每个。
所述供气系统可进一步包括：包含两个发动机和一个辅助动力单元的三个引气源，或者包含四个发动机和一个辅助动力单元的五个引气源；作为用于所述发动机和所述辅助动力单元的润滑剂的合成油；用于冷却来自所述引气源的引气的至少一个空调组件；将所述三个引气源或所述五个引气源连接到所述至少一个空调组件的多个引气管道；连接到所述至少一个空调组件的混合器单元；将所述混合器单元连接到所述至少一个空调组件的多个混合器管道；和多个探测器，其中所述多个探测器中的至少一个被连接到所述多个引气管道中的每个、所述多个混合器管道和/或所述至少一个空调组件。
一种用于探测引气源的油泄漏的方法，包括以下步骤：通过至少两个引气源提供引气，其中每个引气源包括发动机或辅助动力单元并包括作为用于所述发动机或所述辅助动力单元的润滑剂的油；将来自所述至少两个引气源的引气通过多个引气管道供给到至少一个空调组件；用至少一个空调组件冷却来自所述至少两个引气源的引气，其特征在于，所述系统进一步包括用多个探测器探测特定于所述油的物质，其中每个探测器与一个引气源关联，其中所述多个探测器中的每个被配置用于探测至少一种特定于所述油的物质；以及确定油从所述引气源中的哪个泄漏。
所述多个探测器中的每个优选为离子迁移谱仪、小型质谱仪或基于激光的红外光谱仪(例如使用QCL)。
特定于所述油的物质优选为含有羰基的物质，或含有羧基的物质。更优选地，所述特定于所述油的物质是碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链羧酸；或碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链醛。在特别优选的实施例中，待探测的特定于所述油的物质最优选用于形成酯类基本原料的物质，如戊酸、庚酸或其它前驱体。诸如甲醛、乙醛、甲酸和乙酸的油非特定性物质是补充性指示剂。
所述多个探测器中的至少一个可被连接到将所述引气源连接到所述至少一个空调组件的所述多个引气管道中的每个，和/或所述多个探测器中的至少一个可被连接到所述至少一个空调组件。
所述方法可进一步包括以下步骤：探测特定于所述油的物质，其中所述多个探测器中的至少一个被连接到将所述引气源连接到所述至少一个空调组件的所述多个引气管道中的每个，和/或探测特定于所述油的物质，其中所述多个探测器中的至少一个被连接到所述至少一个空调组件。
所述方法可进一步包括以下步骤：在混合器单元中将来自所述至少一个空调组件的经冷却的引气与来自客舱和/或驾驶舱的空气混合；和探测特定于所述油的物质，其中所述多个探测器中的至少一个被连接到将所述混合器单元连接到所述至少一个空调组件的所述多个混合器管道中的每个。
附图说明
下面参考示意性附图说明本发明的优选实施例，附图中：
图1示出飞机的供气系统的示例；
图2示出在发动机压缩机级中引起油污染的情况下在飞行期间在飞机客舱中取得的戊酸和超细颗粒物的测量结果；
图3示出与油味相结合的以特别高的浓度存在的物质。
具体实施方式
供气系统
图1中所示的供气系统10包括：配置用以提供引气14的至少两个引气源12，其中每个引气源包括发动机12a或辅助动力单元12b以及作为用于发动机或辅助动力单元的润滑剂的油；用于冷却来自引气源的引气的至少一个空调组件16；和多个引气管道18，其中每个引气管道将引气源之一连接到至少一个空调组件，其特征在于，该系统进一步包括多个探测器20，其中每个探测器与一个引气源关联，并且该多个探测器被配置用于探测特定于油的物质。
供气系统是一种能够为飞机的客舱和驾驶舱提供舒适环境的系统。供气系统也可被看作环境控制系统，其具体零件和部件将在下面更详细地描述。即使供气系统或环境控制系统是包括许多相关部件的复杂系统，实现本发明所需的主要部件是以上及权利要求中所描述的那些部件。技术人员能够识别可以添加到该供气系统的其它部件，而不会妨碍本发明的本质。
环境控制系统(ECS)
环境控制系统(ECS)是负责维持飞机客舱中舒适的密闭环境的设备，即通过将客舱中的环境空气的温度、压力和成分(包括室内湿度)保持在可接受的限度内。
因此，环境控制系统必须在飞机客舱中提供人工气候。来自外部的空气必须被加压和控温。在飞行期间，外部空气从发动机的压缩机级取得(“引气”)，经过预冷器单元并以大约为200℃的温度进入“空调组件”。外部空气也可以由电动压缩机压缩。空调组件还可以通过辅助动力单元(涡轮驱动空气压缩机和发电机)或者经由高压地面连接器通过地面源被供应。
空调组件使用作为冷却介质的外部空气(“冲压空气”)和用于压缩冷却的空气循环机将空气冷却至所需温度。原则上，这表示两级压缩过程，每次压缩之后随后冷却，并且最后所供应的外部空气的膨胀冷却，所供应的外部空气进入加压机身以通过压力舱壁中的止回阀。
安装在中央翼盒前面的客舱地板下方的混合器单元将外部空气与客舱空气混合。已进入底舱的客舱空气通过再循环风扇被抽吸通过再循环过滤器。再循环风扇将空气吹送通过止回阀到达混合器单元。在正常运行时，与外部空气混合的再循环客舱空气的量从40％变化至60％。
由于整个供气系统的复杂性以及来自该系统中不同的压缩空气源的空气的混合，所以如果在引气/压缩空气系统中发生污染，则很难通过选择不同的系统配置来识别污染的源头。定位为与单个引气源直接连接的探测器对于缩小污染的潜在源头的范围可能非常有用。如果这种连接仅临时专用于单个引气源，也可以是这样的情况，这取决于相同的管道可以由不同的源使用并且部分地处于不同的流动方向的操作，例如在发动机起动期间。
在用人工污染的发动机进行飞行试验期间，观察到主要由释放的有机酸引起的所产生的气味的第一次出现的伴随着细颗粒物质(即直径<1μm)的急剧增加。气味的第二次出现没有显示出该表现，并且归因于系统复杂性，其中主要是有机酸的有气味的物质可被吸附或冷凝，并且以后由于温度升高而可被释放并因此导致客舱中的气味。然而，这种第二次气味的出现与实际污染事件没有时间关系，并且一旦不知道源头，几乎不能归因于具体的源头。因此，在温度和压力变化最小的情况下直接测量在引气管道或直接连接到且能明确关联到任何给定的引气源的任何管道中的油污染物的指示性物质被认为是合理的，这可能需要将这些参数适配到相应传感器的操作范围。
探测引气系统中如戊酸或庚酸之类的特定于热降解发动机油的物质可帮助快速识别污染源，并在发生显著事件的情况下启动相应的对策，并且可作为主动维护的监控方法。
除了提供推力之外，飞机的发动机必须向飞机中的系统传送电气的、气动的和液压的二次动力。在这些系统中，ECS是主要的动力消耗体，其可以例如是非推进动力能量的约75％，其可以是推进能量的约1％，并且其导致最主要的额外燃料消耗。
随着在地面上发动机关闭，如上所述，辅助动力单元APU为空气调节和主发动机的起动提供电力和引气。
飞机的气动系统可包括用于内部ECS的250kPa和450K的引气，即客舱空气。
客舱空调必须提供舒适的条件，该舒适的条件可在所有可预见的情况下被设定在22±2℃、90-100kPa和50-70％RH，可预见的情况诸如是范围为-60℃至+50℃的外部温度、10kPa至110kPa的外部压力、0-100％的RH、臭氧等。因此，ECS必须提供通风、加压、加热、冷却、加湿、除湿、窗户的除雾以及消毒。
在ECS的典型设置中，空气以大约250kPa从主发动机压缩机通过流量控制阀排放。由于绝热压缩加热，所述压缩空气非常热，例如>200℃。
由于该引气的压力和温度根据使用哪个压缩机级和发动机的功率设定而变化，所以通过在不同级和控制阀处具有两次或三次排放来调节压力。歧管压力调节截止阀(MPRSOV)根据需要限制流量，以维持下游系统的期望压力。需要一定的最小供应压力来驱动空气通过系统，但是由于发动机用于压缩引气的能量不可用于推进并遭受燃料消耗，所以可能希望使用尽可能低的供应压力。由于这个原因，通常从不同的压缩机级位置处的两个引气端口之一抽吸空气。当发动机处于低压低推力或高海拔时，空气从最高压力引气端口被抽吸。随着压力增加并达到预定的跨越点，高压截止阀(HPSOV)关闭，并且空气从低压端口被选择，以最小化燃料的性能损失。随着发动机压力降低，发生相反的过程。
热的引气在进入客舱之前需要冷却。用外部空气的简单热交换器(HE)可能对该任务不是有效的。
为了保证引气能够从发动机通过机身安全地输送到空气循环机和除冰系统，发动机中的热交换器预冷器可以将来自压缩机的>200℃的引气冷却至大约200℃。来自引气系统的预冷却空气可在初级热交换器中进一步被冷却至大约110℃，并随后进入将空气升至大约210℃的压缩机，并且第二热交换器将温度再次降低至大约100℃。
然后，空气可经过涡轮机并以大约5℃离开，从而与大约100-200℃的一些较热的引气混合，以获得将客舱空气保持在大约22℃所需的10℃至35℃，考虑了来自乘客和设备的内部热释放、外部热量获取和损失以及空气再循环。
可以提供附加的过滤器/分离器，以在地面上和低海拔在潮湿的气候中去除水冷凝物。在大多数情况下，所述过滤器/分离器被布置在空气循环机ACM涡轮机的紧下游，并且当在地面上需要非常冷的客舱空气时在涡轮机的上游，以避免在涡轮机内部结冰的风险。将冷凝物注入冲压气流中以有助于HE效率。此外，可以使用高效微粒捕获(HEPA)过滤器，其捕获全部细菌和集群病毒的99％以上。
在两个热交换器中，冲压空气可被用作冷源(heat sink)。冲压空气可通过入口门和扩散器被捕获，并由ACM涡轮机驱动的风扇迫使通过上述两个热交换器、排放喷嘴和百叶式出口门。
所产生的空气可以被引导到飞机的各个“区”中的头顶上的分配喷嘴。每个区中的温度可通过加入少量的“调节空气”被调节，“调节空气”是在FCV下游和A/C组件上游从A/C组件流出的高压高温空气。空气也被供应至个别喘气者：每个乘客座位上方的小的圆形通风孔可以由乘客为其个人舒适度进行调节。通风孔上的旋转控制部可被转动以在根本无空气输出与相当可观的微风之间调节通风。
可以实现两个等同的空气循环机标称系统，以允许空气循环机系统之一的一次故障。
引气源和引气
引气源是可以向供气系统中提供压缩空气的源。在本发明的技术领域中，所述压缩空气也被称为引气。飞机中常见的引气源是发动机和辅助动力单元，以及其它类型的空气压缩机。
由燃气涡轮发动机产生的引气是从这些发动机的在燃料燃烧区段上游的压缩机级取得的压缩空气。在现代客机发动机中，高级和低级两个调节阀自动打开和关闭，并由至少两个空气供应和客舱压力控制器(ASCPC)控制，该ASCPC打开和关闭适合的阀。发动机引气来自高级或低级发动机压缩机区段。低级空气在高功率设置操作期间被使用，并且高级空气在下降和其它低功率设置操作期间被使用。该系统的引气可被用于发动机的内部冷却、交叉起动另一发动机、发动机和机身防冰、客舱加压、气动致动器、空气驱动马达、对液压储存器、废物储存箱和储水箱加压。一些发动机维修手册将这样的系统称为“顾客引气”。在飞机上引气的两种特性是有用的：高温和高压。典型值为200-250℃和275kPa，以便离开发动机挂架的调节后的引气用于整个飞机。
辅助动力单元APU是在诸如飞机的交通工具上的为除推进之外的功能提供能量的装置。飞机APU的主要目的是提供动力来起动主发动机。涡轮发动机必须以高转速加速，以为自维持操作提供足够的空气压缩。然而，APU也用于在发动机被关闭时运行配件。当乘客在飞机发动机起动前登机时，这能够使客舱舒适。APU也是关键的安全装置，因为它们提供备用电力和压缩空气来代替故障主发动机发电机的无法启动。APU也被用于飞机的环境控制系统ECS中，并支持在飞机客舱中提供人工气候。
用作发动机或辅助动力单元的润滑剂的油
用作发动机或辅助动力单元的润滑剂的油也被称为发动机油或发动机润滑剂，并且是能够利用用于内燃机润滑的添加剂增强的油的物质。马达油来源于石油基化合物和非石油合成化合物。
在此优选使用合成润滑油。
马达油可通过使用由碳氢化合物、聚α烯烃(PAO)和聚内烯烃(PIO)构成的基本原料来混合，即完全由碳和氢组成的有机化合物。
发动机油或发动机润滑剂用于内燃机的润滑、冷却和清洁。润滑剂基本原料被美国石油协会(API)分为五类。应注意，还有一些本申请未引用的分类润滑剂的方法。I类基本原料由分馏石油组成，其用溶剂萃取工艺进一步精炼以改善诸如抗氧化性的某些特性并去除蜡。II类基本原料由已经氢化裂解以进一步精炼和纯化的分馏石油组成。III类基本原料具有与II类基本原料相似的特性，不同的是，III类基本原料具有更高的粘度指数。III类基本原料通过进一步氢化裂解II类基本原料或者加氢异构化的疏松石蜡(I类和II类的脱蜡工艺副产物)被生产。IV类基本原料为聚α烯烃(PAO)。V类是I类至IV类未描述的任何基本原料的全部集合。V类基本原料的示例包括多元醇酯(POE)、聚亚烷基二醇(PAG)和全氟多烷基醚(PFPAE)。I类和II类通常被称为矿物油，III类通常被称为合成的，IV类是合成油。V类基本油太多样化，所以没有全面的描述。
用作润滑剂的油由碳氢化合物组成。由于油的热降解，诸如羧酸和醛的物质被释放。这其中一些是相当非特定的，并且也可以从其它热降解碳氢化合物中释放。待探测的特定物质最优选是用在油的基本原料的生产中的前驱体，诸如戊酸和庚酸或替代前驱体。诸如甲醛、乙醛、甲酸和乙酸的油非特定性物质是油泄漏的补充性指示剂。
特定的油或上述提到的标志物已确定为足够的是移动喷射油II和BP涡轮机油。
发动机油或发动机润滑剂中的添加剂
除了粘度指数改进剂之外，发动机油或发动机润滑剂可包括其它添加剂，诸如通过最小化泥堆积来帮助保持发动机清洁的洗涤剂和分散剂、阻蚀剂和用于中和油的酸性氧化产物的碱性添加剂。
添加剂可以是极压(EP)添加剂，诸如脂族氯代烃、氯化石蜡，例如氯烷烃、三氯甲基膦酸、a-乙酰氧基-b,b,b-三氯乙基膦酸的有机酯、磷酸三氯甲基酯、硫的三氯甲基衍生物、三氯乙酰化合物、氯菌酸的酯或胺盐、1,2,3,4,7,7-六氯-5-二甲基二环[2.2.1]-2-庚烯。EP添加剂(如二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)添加剂和磺酸盐，优选为磺酸钙)在极压条件下或重载性能情况下被用于附加保护。ZDDP在130-170℃开始分解，而1,2,3-三氯丙烷(TCP)的活化温度通常超过200℃。它们的反应产物在表面上形成化学键合的润滑膜。磺酸钙添加剂也被添加以保护发动机油或发动机润滑剂免受氧化分解，并防止形成泥和漆状沉积物。
一些含有润滑油添加剂的二硫化钼可减少摩擦、与金属结合或具有抗磨损性能。MoS2颗粒可被剪切焊在钢表面上，并且一些发动机部件在制造过程期间用MoS2处理，即发动机中的内衬。钼化合物在高压下分解以形成二硫化钼的原位沉积层。二硫代氨基甲酸钼被用作用于润滑脂的添加剂。如果含有极压添加剂的硫具有润滑油，则在遇到高温环境时，它们不会在具有由青铜、黄铜和其它铜合金制成的零件的齿轮上引起腐蚀问题。
其它添加剂是含有或没有锌的油溶性有机磷酸酯，其具有优异的高压和抗磨损性能，并且特别在存在氯代烃的情况下提供腐蚀保护。
也可以使用诸如多硫化物的添加剂，其用作非活性硫及活性硫的载体。
添加剂也可以是抗磨添加剂，它们是用于润滑剂的添加剂，以防止齿轮零件之间金属对金属的接触。抗磨添加剂可以是二硫代磷酸锌(ZDP)、在涡轮发动机润滑剂中用于高温操作的磷酸三甲苯酯(TCP)、用于极压操作的卤化烃氯化石蜡、甘油单油酸酯、在150℃下通过可逆吸附工艺粘附到表面的硬脂酸。在极压条件下，AW添加剂的性能变得不足，并且需要指定的EP添加剂。
从上述可知，二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)是优选的添加剂，因为它充当抗磨损添加剂、阻蚀剂和抗氧化剂。
用于探测特定于油的物质的探测器
用于探测特定于油的物质的优选探测器是离子迁移谱仪(IMS)，小型质谱仪(MMS)或基于激光的红外光谱仪。离子迁移谱是一种用于基于离子化分子在载体缓冲气体中的迁移率来分离和识别气相的离子化分子的分析技术。IMS装置可针对具体应用进行定制，并且可被小型化为小尺寸。在较高压力(即大气压力为1atm或1013mbar)下操作的系统，也伴随高于100℃的高温，而低压系统(1-20mbar)则不需要加热。探测范围低于十亿分之几(ppb)，在IMS中发生分离的速度通常在数十毫秒的量级，并且用IMS可探测各种各样的物质类别。
在IMS的示意性说明中，产生的离子行进通过具有施加的电场和抵抗离子运动的载体缓冲气体的漂移管。探测器在管的端部。基于离子的质量、电荷、尺寸和形状，离子迁移率、通过管的迁移时间是不同离子的特征，从而能够区分不同的分析物种类。在这方面，离子一方面被施加的电场加速，而另一方面通过与载体缓冲气体的碰撞而被减速。离子冲击探测器所导致的速度对于特定离子是特有的。
气体分子冲击的离子的面积是离子的碰撞截面，与离子的尺寸和形状有关。该碰撞横截面越大，意味着离子尺寸越大，可用于缓冲气体碰撞并阻碍离子漂移的面积越大，于是离子需要更长的时间来迁移通过漂移管。IMS装置包括离子发生器，通常是电晕放电、大气压光电离(APPI)、电喷雾电离(ESI)或放射源。当IMS与质谱配对时，也可以使用ESI和MALDI技术。
分析仪可以是TOFIMS，其测量给定离子在均匀电场中多快移动通过给定大气压。在指定的时间间隔内，将离子样品放入漂移室中。离子一旦在漂移管中，就受到范围从每厘米几伏到每厘米数百伏的均匀电场。该电场随后驱动离子通过漂移管，在漂移管中它们与系统内包含的中性漂移分子相互作用。在漂移管中，化学物种基于离子迁移率分离，从而到达探测器用于测量。在探测器处离子以从最快到最慢的顺序被记录，产生对于测量样品的化学组成特有的响应信号。可以采用的其它分析仪是DMS/FAIMS(差分迁移谱仪/高场不对称波形离子迁移谱仪)和DMA(差分迁移分析仪)。
漂移气体压力对于IMS仪器设计和分辨率而言是重要参数。大多数漂移气体在高于几毫巴的压力下具有较高的击穿电压，并且击穿电压随着压力的增加而增加。作为示例，约10-30kV的高漂移电压可以与1m长的管和100-1000mbar的高气压一起使用以获得高分辨率。在比10毫巴更高的压力下，离子变得更难储存。在较低的压力下，离子可更容易地储存以获得累积的连续信号，其中较低电场的权衡(trade-off)大约为10-30V/cm。升高的气体温度有助于去除可能扭曲实验测量结果的离子簇。
探测器可以是简单的法拉第盘，或者质谱仪可被联接到IMS，使得能够同时获得尺寸和质量信息。
小型质谱仪MMS是一种具有小尺寸和轻重量并且通常被理解为便携式或手持式装置的质谱仪。这样的装置在本领域中是已知的并且可以根据技术人员的知识被使用。
供气系统的优选实施例
特定于油的物质优选为含有羰基的物质或含有羧基的物质。更优选地，所述特定于油的物质是碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链羧酸；或碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链醛。在特别优选的实施例中，具体待探测的物质最优选为用作油的基本原料的前驱体，如戊酸和庚酸。诸如甲醛、乙醛、甲酸和乙酸的油非特定物质是油泄漏的补充性指示剂。
多个探测器20中的至少一个可被连接到将引气源12连接到至少一个空调组件16的多个引气管道18中的每个，和/或多个探测器20中的至少一个可被连接到至少一个空调组件16。
相应地，至少一个探测器20位于每个引气源的直接下游。每个引气源因此具有与该引气源关联的至少一个探测器。每个探测器均允许测量引气源紧下游的油泄漏。每个探测器均允许探测单个引气源处的油泄漏。
探测器可优选地位于引气源和至少一个空调组件16之间。探测器也可位于至少一个空调组件16处。探测器也可位于至少一个空调组件16和混合歧管22之间。探测器也可位于引气源和热歧管30之间。
探测器优选被连接到将引气源12和至少一个空调组件16连接的引气管道18。探测器也可被直接连接到至少一个空调组件16。探测器也可被连接到将至少一个空调组件16连接到混合歧管22或混合器单元22的混合器管道。探测器也可被连接到引气源12和热歧管30之间的管道。探测器也可被连接到高压地面连接器的下游，以覆盖由地面供应单元进行的热空气供应。
在引气的压力和/或温度太高的情况下，引气可以在供给到探测器20之前被至少部分地冷却和/或减压。
供气系统10可进一步包括连接到至少一个空调组件的混合器单元22或混合歧管22以及将混合器单元连接到至少一个空调组件的多个混合器管道24，其中混合器单元22将来自至少一个空调组件24的经冷却的引气与来自客舱26和/或驾驶舱28的空气混合，并且多个探测器20中的至少一个被连接到将混合器单元22连接到至少一个空调组件16的多个混合器管道24中的每个。
供气系统10可进一步包括：包含两个发动机12a和一个辅助动力单元12b的三个引气源12，或者包含四个发动机12a和一个辅助动力单元12b的五个引气源12；作为用于发动机和辅助动力单元的润滑剂的合成油；用于冷却来自引气源的引气的至少一个空调组件16；将该三个引气源12或五个引气源12连接到至少一个空调组件16的多个引气管道18；连接到至少一个空调组件16的混合器单元22；将混合器单元22连接到至少一个空调组件16的多个混合器管道24；和多个探测器20，其中该多个探测器中的至少一个被连接到多个引气管道18中的每个、多个混合器管道24和/或至少一个空调组件16。
供气系统可以进一步包括热歧管30、机翼防冰系统32、用于将臭氧转化成氧气的臭氧转化器34、地面连接器36、用于冲压空气38的供给部、航空电子系统40、过滤器42和再循环风扇44。
用于探测引气源的油泄漏的方法
一种用于探测引气源的油泄漏的方法，包括以下步骤：通过至少两个引气源提供引气，其中每个引气源包括发动机或辅助动力单元以及作为用于所述发动机或所述辅助动力单元的润滑剂的油；将来自所述至少两个引气源的引气通过多个引气管道供给到至少一个空调组件；用至少一个空调组件冷却来自所述至少两个引气源的引气，其特征在于，所述系统进一步包括用多个探测器探测特定于所述油的物质，其中每个探测器与一个引气源关联，其中所述多个探测器中的每个被配置用于探测一种或几种特定于所述油的物质，并且确定油从所述引气源中的哪个泄漏。
多个探测器20中的每个优选为离子迁移谱仪或小型质谱仪。
特定于油的物质优选为含有羰基的物质或含有羧基的物质。更优选地，所述特定于油的物质是碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链羧酸；或碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链醛。在特别优选的实施例中，待探测的特定于油的物质最优选为用作油的基本原料的前驱体，如戊酸和庚酸。诸如甲醛、乙醛、甲酸和乙酸的油非特定物质是油泄漏的补充性指示剂。
多个探测器20中的至少一个可被连接到将引气源12连接到至少一个空调组件16的多个引气管道18中的每个，和/或多个探测器20中的至少一个可被连接到至少一个空调组件16。
该方法可进一步包括以下步骤：探测特定于油的物质，其中多个探测器中的至少一个被连接到将引气源连接到至少一个空调组件的多个引气管道中的每个，和/或探测特定于油的物质，其中多个探测器中的至少一个被连接到至少一个空调组件。
该方法可进一步包括以下步骤：在混合器单元中将来自至少一个空调组件的经冷却的引气与来自客舱和/或驾驶舱的空气混合；以及探测特定于油的物质，其中多个探测器中的至少一个被连接到将混合器单元连接到至少一个空调组件的多个混合器管道中的每个。
本发明的系统和方法的优点
根据本发明，诸如使用发动机或APU压缩空气的飞机的交通工具的供气系统可被配备有探测器或传感器或者一组探测器，其可以探测特定地从在发动机或APU中用作润滑剂的油中释放的物质或物质集合。
由于探测器位于供气系统中，例如位于引气源的直接下游，而不是位于客舱或驾驶舱中，所以得到油泄漏的精确位置。由此，可以识别漏油的引气源，即发动机或APU，并且可以适用适当的对策。
更确切地说，探测器位于每个引气源的下游，并且因此每个引气源均具有其自己的探测器。一旦探测器探测到特定于油的物质，例如戊酸或庚酸，就可以推断出对应的引气源漏油。
这具有的优点在于：与位于飞机的客舱或驾驶舱中的探测器不同，这样可以探测到油泄漏的精确位置。假如探测器位于客舱或驾驶舱中，则将能够识别存在油泄漏。由于油泄漏通常伴随着强烈的气味事件，所以在客舱或驾驶舱中的探测器没有提供实质上新的信息。通过为每个引气源提供探测器，可以精确地确定油泄漏的源头。
发动机和APU的引气系统中的油泄漏可因此通过探测在引气流中从热降解的油释放的特定物质来探测，并因此指示污染的源头。
为了缩小潜在污染的根本原因的范围，每个压缩空气源在相应的供应管道中配备有独立的探测器或探测器组。
压缩空气系统中的探测器的响应可被用于基于其个体响应或依据比较分析(即比较例如在外部污染触发传感器响应的情况下不同探测器的响应)来识别污染的根本原因。探测器的响应可被用作信息性消息的单一触发因素(trigger)，用作在假设问题时的附加信息或用作飞机维护的信息。
附图的详细说明
在图1所示的具体实施例中，示出包括四个发动机的飞机的供气系统。此外，标记了用于从热降解的润滑油释放的物质或物质集合的探测器的潜在位置。连接到加压区域中的调节空气系统的探测器可以区分左右机翼引气，并因此在只有两台发动机的飞机的情况下区分发动机。组件中的探测器作为构成部件或直接在组件之后也是适当的解决方案。
图2示出在污染事件(即发动机油分布在一个推进发动机的压缩机部分中)情况下细颗粒物和有机酸的测量的时间相关性。测量是在整个飞行期间在飞机客舱中进行的。有机酸的指示与客舱中所有乘客的气味感知相关，两者均发生在起飞过程中，并且在下降过程中更强烈。相反，颗粒物的散发仅发生在起飞过程中。事实上，由于供气系统中的滞留效应，在客舱中引起气味的油特定物质不仅在实际污染(起飞)期间在客舱中被探测到，而且在之后也被探测到。出于这个原因，对客舱中的特定物质的监测不是最合适的解决方案；探测器更优选地安装在引气系统中，以便获得准确的时间相关性。
图3示出在确定的油气味期间通过传统分析方法发现的特别高浓度的物质的选择。如C5到C8有机酸、戊酸到辛酸的物质在正常条件下很少产生，但在常常在油气味的事件期间被探测到，并且其浓度超过室内和环境空气中的通常水平。因此这些物质相当特定于油污染。另一方面，甲醛和乙醛不仅在每次气味事件期间被探测到，而且在正常条件下或从其它污染源中被探测到。出于这个原因，它们并非特定于油污染。不过，在气味事件期间它们的散发量更大，这对油污染提供良好的补充性指示。
如乙醛、甲酸和乙酸等的物质可能不仅仅指示发动机油污染，而是以高浓度出现，并且因此可以用作补充性指示剂。在此情况下，不同引气源之间的比较方法可能是必要的，以识别污染的相关性和源头。

Claims (16)

1.一种供气系统(10)，包括：
配置用以提供引气(14)的至少两个引气源(12)，其中每个引气源包括发动机(12a)或辅助动力单元(12b)并包括作为用于所述发动机或所述辅助动力单元的润滑剂的油；
用于冷却来自所述引气源的引气的至少一个空调组件(16)；和
多个引气管道(18)，其中每个引气管道将所述引气源之一连接到所述至少一个空调组件，
其特征在于，所述系统进一步包括：
多个探测器(20)，其中每个探测器与一个引气源关联并且位于关联的引气源的直接下游，并且所述多个探测器被配置用于探测特定于所述油的物质。
2.根据权利要求1所述的供气系统(10)，其中所述多个探测器(20)中的每个为离子迁移谱仪、小型质谱仪或基于激光的红外光谱仪。
3.根据权利要求1所述的供气系统，其中特定于所述油的物质是
含有羰基的物质，或
含有羧基的物质。
4.根据权利要求1所述的供气系统(10)，其中特定于所述油的物质是用于相应油的基本原料的生产的前驱体。
5.根据权利要求1所述的供气系统(10)，其中特定于所述油的物质是
碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链羧酸；或
碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链醛。
6.根据权利要求1所述的供气系统(10)，其中特定于所述油的物质是戊酸、庚酸、辛酸或惕各酸。
7.根据权利要求1所述的供气系统(10)，其中
所述多个探测器(20)中的至少一个被连接到将所述引气源(12)连接到所述至少一个空调组件(16)的所述多个引气管道(18)中的每个，和/或
所述多个探测器(20)中的至少一个被连接到所述至少一个空调组件(16)。
8.根据权利要求1所述的供气系统(10)，进一步包括：
连接到所述至少一个空调组件的混合器单元(22)；和
将所述混合器单元连接到所述至少一个空调组件的多个混合器管道(24)，其中
所述混合器单元(22)将来自所述至少一个空调组件(16)的经冷却的引气与来自客舱(26)和/或驾驶舱(28)的空气混合，并且
所述多个探测器(20)中的至少一个被连接到将所述混合器单元(22)连接到所述至少一个空调组件(16)的所述多个混合器管道(24)中的每个。
9.根据权利要求1所述的供气系统(10)，包括：
包含两个发动机(12a)和一个辅助动力单元(12b)的三个引气源(12)，或者包含四个发动机(12a)和一个辅助动力单元(12b)的五个引气源(12)；
作为用于所述发动机和所述辅助动力单元的润滑剂的合成油；
用于冷却来自所述引气源的引气的至少一个空调组件(16)；
将所述三个引气源(12)或所述五个引气源(12)连接到所述至少一个空调组件(16)的多个引气管道(18)；
连接到所述至少一个空调组件(16)的混合器单元(22)；
将所述混合器单元(22)连接到所述至少一个空调组件(16)的多个混合器管道(24)；和
多个探测器(20)，其中所述多个探测器中的至少一个被连接到所述多个引气管道(18)中的每个、所述多个混合器管道(24)和/或所述至少一个空调组件(16)。
10.一种用于探测引气源的油泄漏的方法，包括以下步骤：
通过至少两个引气源提供引气，其中每个引气源包括发动机或辅助动力单元并包括作为用于所述发动机或所述辅助动力单元的润滑剂的油；
将来自所述至少两个引气源的引气通过多个引气管道供给到至少一个空调组件；
用至少一个空调组件冷却来自所述至少两个引气源的引气，
其特征在于，所述方法进一步包括：
用多个探测器探测特定于所述油的物质，其中每个探测器与一个引气源关联并且位于关联的引气源的直接下游，其中所述多个探测器中的每个被配置用于探测特定于所述油的物质；以及
确定油从所述引气源中的哪个泄漏。
11.根据权利要求10所述的用于探测引气源的油泄漏的方法，其中所述多个探测器中的每个为离子迁移谱仪或小型质谱仪。
12.根据权利要求10所述的用于探测引气源的油泄漏的方法，其中特定于所述油的物质是
含有羰基的物质，或
含有羧基的物质。
13.根据权利要求10所述的用于探测引气源的油泄漏的方法，其中特定于所述油的物质是
碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链羧酸；或
碳数为1至10的饱和或不饱和的、线性或支链醛。
14.根据权利要求10所述的用于探测引气源的油泄漏的方法，其中特定于所述油的物质是戊酸、庚酸、辛酸或惕各酸。
15.根据权利要求10所述的用于探测引气源的油泄漏的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
探测特定于所述油的物质，其中所述多个探测器中的至少一个被连接到将所述引气源连接到所述至少一个空调组件的所述多个引气管道中的每个；和/或
探测特定于所述油的物质，其中所述多个探测器中的至少一个被连接到所述至少一个空调组件。
16.根据权利要求10所述的用于探测引气源的油泄漏的方法，进一步包括以下步骤：
在混合器单元中将来自所述至少一个空调组件的经冷却的引气与来自客舱和/或驾驶舱的空气混合；和
探测特定于所述油的物质，其中所述多个探测器中的至少一个被连接到将所述混合器单元连接到所述至少一个空调组件的多个混合器管道中的每个。
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