CN110702417A - 一种航空发动机egt指示故障诊断方法 - Google Patents

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fault
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曹雅萍
钱海梅
王海生
孙源
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明涉及一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，包括以下步骤：步骤S1：获得巡航阶段的航空发动机的EGT数据值；步骤S2：对EGT数据值进行平滑处理，得到平滑后EGT数据值；步骤S3：对平滑后EGT数据值进行拟合得到影响因子；步骤S4：若影响因子存在突变，检查航空发动机的燃油量和转子速度是否存在故障，若是，则不存在EGT指示故障，若否，则存在EGT指示故障；若影响因子不存在突变，则不存在EGT指示故障。与现有技术相比，可以精确地判断出EGT数据值的异常，耗时短，不依赖人力，可对是否存在EGT指示故障进行实时监测。

Description

一种航空发动机EGT指示故障诊断方法
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，尤其是涉及一种航空发动机EGT指示故障诊断方法。
背景技术
EGT(EXHAUST GAS TEMPERATURE)即排气温度系统，用于测量排气温度。涡轮燃气温度采用EGT指示，是发动机工作的关键参数。涡轮是发动机中承受热负荷和机械负荷最大的部件，为保证其高温下可靠工作，必须控制涡轮前燃气温度。理想情况是测量涡轮前燃气总温，即涡轮进口温度，但这里温度高，温度场分布不均匀，测量困难。涡轮中温度下降方式已知，所以测量并限制排气温度可以达到限制涡轮前燃气总温在允许范围值内的目的。
EGT探测系统的主要元件包括热电偶探头、导线、导线连接盒以及电子控制组件(EEC)。4-6个热电偶探头周向均布安装在低压涡轮排气匣上，热电偶将感应到的EGT温度转变为热电偶探测回路电势差，通过EEC计算并在显示组件上显示。
常见的EGT指示故障原因主要有燃油量和转子速度。
目前，缺少成本较低的方法检测EGT指示故障。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种航空发动机EGT指示故障诊断方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1：获得巡航阶段的航空发动机的EGT数据值；
步骤S2：对EGT数据值进行平滑处理，得到平滑后EGT数据值；
步骤S3：对平滑后EGT数据值进行拟合得到影响因子；
步骤S4：若影响因子存在突变，检查航空发动机的燃油量和转子速度是否存在故障，若是，则不存在EGT指示故障，若否，则存在EGT指示故障；若影响因子不存在突变，则不存在EGT指示故障。
所述的EGT数据值为低压涡轮出口处的EGT数据值。
以设定个数的EGT数据值为单位对EGT数据值进行平滑处理。
所述的设定个数为10。
所述的影响因子为对平滑后EGT数据值进行拟合得到的一元一次方程的系数。
所述的燃油量用燃油量变化率f表示：
Figure BDA0002218436140000021
所述的转子速度用转子速度变化率c表示：
Figure BDA0002218436140000022
所述的步骤S4中若影响因子突变至4～7范围内，检查航空发动机的燃油量和转子速度是否存在故障，若是，则不存在EGT指示故障，若否，则存在EGT指示故障；若影响因子未突变至4～7范围内或影响因子不存在突变，则不存在EGT指示故障。
所述的拟合为最小二乘拟合。
所述的平滑处理为均值滤波。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过对平滑拟合得到的影响因子进行判断，可以精确地判断出EGT数据值的异常，进而通过检测燃油量和转子速度，确定是否存在EGT指示故障；该方法耗时短，成本低，不依赖人力，可对是否存在EGT指示故障进行实时监测。
(2)拟合方法采用最小二乘拟合，最小二乘拟合能给出在统计意义上最好的参数拟合结果。
(3)平滑处理为均值滤波，可以较好地抑制高斯噪声。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为实施例的巡航阶段EGT数据值；
图3为实施例的巡航阶段EGT数据值拟合图像；
图4为实施例的巡航阶段转子速度数据；
图5为实施例的巡航阶段燃油量数据。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
本实施例提供一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤S1：获得巡航阶段的航空发动机低压涡轮出口处的EGT数据值的EGT数据值；步骤S2：对EGT数据值进行平滑处理，得到平滑后EGT数据值；步骤S3：对平滑后EGT数据值进行拟合得到影响因子；步骤S4：若影响因子存在突变，检查航空发动机的燃油量和转子速度是否存在故障，若是，则不存在EGT指示故障，若否，则存在EGT指示故障；若影响因子不存在突变，则不存在EGT指示故障；通过对平滑拟合得到的影响因子进行判断，可以精确地判断出EGT数据值的异常，进而通过检测燃油量和转子速度，确定是否存在EGT指示故障；该方法耗时短，不依赖人力，可对是否存在EGT指示故障进行实时监测。
优选地，以10个EGT数据值为单位对EGT数据值进行均值滤波处理，均值滤波处理可有效过滤飞机飞行过程中的高斯噪声。
影响因子为对平滑后EGT数据值进行最小二乘拟合得到的一元一次方程的系数，最小二乘拟合能给出在统计意义上最好的参数拟合结果。
燃油量用燃油量变化率f表示：
Figure BDA0002218436140000031
所述的转子速度用转子速度变化率c表示：
Figure BDA0002218436140000032
步骤S4中若影响因子突变至4～7范围内，检查航空发动机的燃油量和转子速度是否存在故障，若是，则不存在EGT指示故障，若否，则存在EGT指示故障；若影响因子未突变至4～7范围内或影响因子不存在突变，则不存在EGT指示故障。
以CFM56-7B机型为例：
1)采集巡航阶段的EGT数据值，以时间为横轴、温度为纵轴，对某点附近测得的10个数据值进行平滑处理，具体可选择均值滤波，以消除个别不正常数值的影响，得到下图2。由图可知，2006年8月17日-9月14日期间，巡航阶段EGT数值较为稳定，平滑后的数据在35-43℃范围内相对稳定地波动，以2006年8月17日作为起始点，时间为横轴单位，将图2所示的EGT数据值拟合成图3所示示意图，表达式如下：
f(x)＝38.056x∈(0,30)
f(x)＝5.2381x-115.98x∈(30,40)
影响因子为拟合后的一元一次方程的斜率，针对本例，影响因子为5.2381。影响因子的变化能够有效说明EGT数据值的突变情况，对发动机监控维护有重要作用。
2)如果发生EGT数据值变化，发动机的转子速度和燃油量必将发生相应的变化，所以在发现EGT数据值异常的时候，应立即检查这两个参数的数值变化。下图4、图5分别为上述发动机的转子速度数据和燃油量数据。由图可知，该发动机对应的转子速度和燃油量动态保持在一定区间范围内，未发生明显突变。由此可以确定该EGT指示故障。
3)使用上述步骤的方法，对其他发动机EGT数据值进行大量的研究，确定影响因子在4～7范围内时，需要对燃油量和转子速度进行检查。

Claims (9)

1.一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1：获得巡航阶段的航空发动机的EGT数据值；
步骤S2：对EGT数据值进行平滑处理，得到平滑后EGT数据值；
步骤S3：对平滑后EGT数据值进行拟合得到影响因子；
步骤S4：若影响因子存在突变，检查航空发动机的燃油量和转子速度是否存在故障，若是，则不存在EGT指示故障，若否，则存在EGT指示故障；若影响因子不存在突变，则不存在EGT指示故障。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，其特征在于，所述的EGT数据值为低压涡轮出口处的EGT数据值。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，其特征在于，以设定个数的EGT数据值为单位对EGT数据值进行平滑处理。
4.根据权利要求1所述的一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，其特征在于，所述的设定个数为10。
5.根据权利要求1所述的一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，其特征在于，所述的影响因子为对平滑后EGT数据值进行拟合得到的一元一次方程的系数。
6.根据权利要求1所述的一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，其特征在于，所述的燃油量用燃油量变化率f表示：
Figure FDA0002218436130000011
所述的转子速度用转子速度变化率c表示：
7.根据权利要求1所述的一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤S4中若影响因子突变至4～7范围内，检查航空发动机的燃油量和转子速度是否存在故障，若是，则不存在EGT指示故障，若否，则存在EGT指示故障；若影响因子未突变至4～7范围内或影响因子不存在突变，则不存在EGT指示故障。
8.根据权利要求1所述的一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，其特征在于，所述的拟合为最小二乘拟合。
9.根据权利要求1所述的一种航空发动机EGT指示故障诊断方法，其特征在于，所述的平滑处理为均值滤波。
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