CN108362500A - 一种压气机快速判喘的方法 - Google Patents

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张正伟
刘灵霞
何毅娜
石芸苧
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Abstract

本发明属于航空发动机压气机防喘预警控制领域，直接用于快速判定航空发动机整机和部件试验中，压气机发生喘振的状态。本发明包括动态压力探针、动态压力传感器、动态数采系统、处理分析程序、计算机。其中，动态压力探针安装在航空发动机压气机出口，测量压气机流道内的动态压力，动态压力信号经动态压力探针传递至动态压力传感器，动态压力传感器感应动态压力信号，通过内置转换，将动态压力信号转换为电信号传递至动态数采系统，动态数采系统将动态压力信号处理成频域信号，输入至处理分析程序中，分析比对不同频带幅值的突变情况，判断喘振的发生，最终通过计算机反映出来。

Description

一种压气机快速判喘的方法
技术领域
本发明属于压气机防喘预警控制领域，特别涉及一种压气机快速判喘的方法，该方法可直接用于快速判定航空发动机整机和部件试验中压气机发生喘振的状态。
背景技术
航空发动机压气机常用的判喘预警方法是由安装在压气机出口的动态压力探针，它是将喘振信号通过内径为Φ4mm的压力管腔传递到动态压力传感器，传感器将动态压力信号转变为电压信号传递到数采系统，数采系统将电压信号处理成时域信号和频域信号，并通过设定在计算机内的防喘控制程序，判定航空发动机压气机喘振的发生。
该方法的缺点是反应速度较慢，安装在压气机出口的防喘测试系统，是通过压力时均值突降和低频喘振信号幅值突增判定压气机发生了喘振，该时刻已是整台压气机发生喘振的时刻，此时判喘测试系统从判定到退喘装置的执行，喘振已经经历了一段时间，已引起强迫振动的发生，会对压气机和发动机造成严重的危害，它不但引起发动机的突然熄火，而且引起压气机叶片剧烈振动导致叶片断裂而造成整台发动机的损坏。
发明内容
本发明的目的：提供一种压气机快速判喘的方法，提前判断压气机喘振的发生，避免或减小喘振引起的强迫振动对压气机的危害。
技术方案：一种压气机快速判喘的方法，包括以下步骤：
步骤一：在压气机出口安装单点动态压力探针，获取压气机出口流道内的动态压力信号；
步骤二：动态压力传感器测量动态压力信号，并将压力信号转换为电信号传递给动态数采系统；
步骤三：动态数采系统对电信号进行处理转换为频域信号；
步骤四：对频域信号进行分析，将频域信号中高低频段的幅值进行量化处理；以此结果判断压气机喘振是否发生。
所述步骤四中判断方法如下：首先筛选频率带宽在30Hz以内和104Hz以上的特征频率，然后分别对比上述两种频带下的脉动压力幅值，当两种频带下的脉动压力幅值出现倍数级快速变化时，即可判断压气机喘振发生；当两种频带下的脉动压力幅值没有出现倍数级快速变化时，继续执行频域信号分析。
本发明的有益效果:本发明采用安装在航空发动机压气机出口动态压力探针，测取传统喘振发生前(约为50ms)低频段(30Hz)和高频段(104Hz)频率幅值，通过数据处理分析程序对高低频段幅值突变程度的量化，本方法可提前判断压气机喘振的发生，避免或减小喘振引起的强迫振动对压气机的危害，本发明工程化应用范围广，可操作性强。
附图说明
图1一种压气机快速判喘的方法流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明:
请参阅图1，本发明以航空发动机压气机快速判喘为例，采用以下判断系统实现压气机喘振的快速判断，判断系统包括动态压力探针、动态压力传感器、动态数采系统、处理分析程序、计算机。具体实施方式是在航空发动机压气机出口安装一支单点动态压力探针，获取航空发动机压气机出口流道内的动态压力信号，动态压力信号经单点动态压力探针内部压力管腔传递，其中，要求压力管腔外表面光滑，易于弯折，内腔无毛刺，无台阶；压力管腔应能够承受一定的气动冲击力和振动应力，其强度条件应满足《航空发动机测试探针设计指南》和《探针强度数值仿真专用软件》的技术要求；引出压气机机匣外端的压力管腔原则上尽可能短的接入装有动态压力传感器的转接座内，转接座内腔形成三通的形式，一路连通压力管腔，一路(垂直于两路)接入动态压力传感器，动态压力传感器的感压膜片应垂直于气流压力传播方向，并且之间的距离保持在1mm以内，用于避免堵塞流道和因容腔效应带来的管腔频率下降问题，动态压力传感器的安装应牢固，既确保动态压力传感器不易损坏，也需要保证动态压力传感器通道的密封。此时，动态压力信号经内设惠更斯桥路的动态压力传感器的转换，将电压信号传递至动态数采系统，并以频域信号传输至具有数据处理功能的计算机中，数据处理功能主要是基于小波变换的数据处理分析程序，其功能是提取低频段(30Hz)的喘振信号和高频段(104Hz)的通过频率信号，两种信号成分在传统的判喘发生时刻之前的50ms，低频段(30Hz)的喘振信号幅值突增，高频段(104Hz)的通过频率信号幅值突降，以此，提前判断喘振的发生。另外，流经动态压力传感器的压力信号再通过第三路，即足够长的半无限长管引出，选择半无限长管是保证压力波不会形成反射，动态压力传感器不会感受到反射驻波。
在本实施方式中，动态压力探针安装在航空发动机压气机出口；动态数采系统的采样率设置不低于100kHz；处理分析程序实时处理不同带宽的频域信号；处理分析程序实时判断不同带宽频域幅值的突变情况。

Claims (2)

1.一种压气机快速判喘的方法，其特征在于：包括以下步骤；
步骤一：在压气机出口安装单点动态压力探针，获取压气机出口流道内的动态压力信号；
步骤二：动态压力传感器测量动态压力信号，并将压力信号转换为电信号传递给动态数采系统；
步骤三：动态数采系统对电信号进行处理转换为频域信号；
步骤四：对频域信号进行分析，将频域信号中高低频段的幅值进行量化处理；判断压气机喘振是否发生。
2.根据权利要求1所述的一种压气机快速判喘的方法，其特征在于：所述步骤四中判断方法如下：首先筛选频率带宽在30Hz以内和104Hz以上的特征频率，然后分别对比上述两种频带下的脉动压力幅值，当两种频带下的脉动压力幅值出现倍数级快速变化时，即可判断压气机喘振发生；当两种频带下的脉动压力幅值没有出现倍数级快速变化时，继续执行频域信号分析。
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