CN112098098A - 一种航空发动机专用燃油流量检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种航空发动机专用燃油流量检测装置及方法。装置包括便携式一体机、调理箱、压力传感器箱，调理箱包括隔离配电器和频率变送器，便携式一体机内嵌有数据采集模卡，通过传感器分别采集压力信号和转速信号，然后传输给计算机，利用计算机对采集到的数据信号进行处理和分析，通过所述检测方法可以有效分析评估某型发动机更换喷口调节器后燃油流量大小，解决了发动机因更换喷口调节器而返厂测试问题，节省大量费用，具有可观的经济效益。

Description

一种航空发动机专用燃油流量检测装置及方法

技术领域

本发明涉及试验与测试技术领域，具体涉及一种航空发动机专用燃油流量检测装置及方法。

背景技术

航空发动机在外场更换喷口调节器后，需对燃油流量进行测量，从而判断评估燃油流量是否符合工艺要求，目前并没有适用于外场燃油流量的检测装置，更换喷口调节器后，发动机只能返厂进行测试，浪费大量维修成本，如果喷口调节器更换之后，能直接进行现场测试，既能节约时间，又能节约成本，因此，急需一个能在现场提供燃油油量检测的装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种航空发动机专用燃油流量检测装置，包括便携式一体机、调理箱、压力传感器箱，调理箱包括隔离配电器和频率变送器，便携式一体机内嵌有数据采集模卡，压力传感器箱包括压力传感器I、压力传感器II、压力传感器III、压力传感器IV、压力传感器V，压力传感器I～压力传感器V的压力采集端分别通过测压软管与航空发动机中的加力I～V区燃油管道相连，压力传感器I～压力传感器V的信号输出端通过电缆与调理箱中隔离配电器的输入端相连，隔离配电器的输出端通过电缆与便携式一体机上的数据采集卡相连；安装在航空发动机高压涡轮上的转速传感器通过电缆与调理箱中频率变送器的输入端相连，频率变送器的输出端通过电缆与便携式一体机上的数据采集卡相连；

所述压力传感器I～压力传感器V分别用于采集航空发动机中加力I～V区燃油的供油压力信号；

所述隔离配电器用于将压力传感器I～压力传感器V采集到的供油压力信号转换为1～5V的标准电压信号；

所述频率变送器用于将转速传感器采集到的频率信号转换为1～5V的标准电压信号；

所述数据采集卡用于将标准电压信号转换为数字量信号，并存储在便携式一体机上；

所述便携式一体机用于实时显示加力I～V区燃油的供油压力值、高压涡轮的转速值，并根据采集的压力信号转换为燃油的供油量，实时显示加力I～V区燃油供油量的实际值。

进一步地，为了方便拆装，便携式一体机的数据采集卡、调理箱上均安装有航空插头。

进一步地，所述便携式一体机上安装有labview软件，通过labview软件编写上位机控制界面，通过上位机控制界面实时显示加力I～V区燃油的供油压力值、高压涡轮的转速值、加力I～V区燃油供油量的实际值，通过上位机控制界面输入加力I～V区燃油供油量的理论值，通过上位机控制界面实时显示加力I～V区燃油供油量的实际值与理论值之比。

一种采用所述燃油流量检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤1：通过Y字型导管将发动机加力i区的燃油油箱分别与所述燃油流量检测装置中的压力传感器i、航空发动机试车平台上的压力采集系统相连，分别通过所述燃油流量检测装置采集加力i区的供油压力值F_1,i，通过航空发动机试车平台采集加力i区的供油压力值F_2,i，然后比较压力值F_1,i、F_2,i是否相等，如果

则表示所述燃油流量检测装置中采集加力i区压力信号的电路正常，如果

则表示所述燃油流量检测装置中采集加力i区的电路故障，其中i＝I、II、III、IV、V，δ表示压力信号的预设阈值；

步骤2：如果所述燃油流量检测装置中采集加力I～V区压力信号的电路均正常，则表示所述燃油流量检测装置可以用于航空发动机中燃油流量的检测；

步骤3：当检测航空发动机中各区供油压力时，需要将Y字型导管换为一字型导管，一字型导管的一端连接测压软管，通过测压软管连接压力传感器的压力采集端，一字型导管的另一端连接航空发动机中各区燃油管道；

步骤4：将采集到的频率信号转换为转速值，并在便携式一体机上进行实时显示；将采集到的压力信号转换为供油油量，并在便携式一体机上进行实时显示；

步骤5：计算加力II区、III区燃油的总供油量，得到加力内涵实际油量值；计算加力IV区、V区燃油的总供油量，得到加力外涵实际油量值，并将加力内涵实际油量值、加力外涵实际油量值在便携式一体机上进行实时显示；

步骤6：每间隔预设时间段T统计一次各区压力信号的平均值，并在便携式一体机上进行显示。

本发明的有益效果是：

本发明提出了一种航空发动机专用燃油流量检测装置及方法，所述装置通过传感器分别采集压力信号和转速信号，然后传输给计算机，利用计算机对采集到的数据信号进行处理和分析，通过所述检测方法可以有效分析评估某型发动机更换喷口调节器后燃油流量大小，解决了发动机因更换喷口调节器而返厂测试问题，节省大量费用，具有可观的经济效益。

附图说明

图1为本发明中航空发动机专用燃油流量检测装置的原理图；

图2为本发明中航空发动机专用燃油流量检测装置的结构示意图；

图3为本发明中上位机控制界面图，其中图(a)表示参数设定界面图，图(b)表示数据测试界面，图(c)表示历史数据回看界面；

图4为本发明中航空发动机专用燃油流量检测装置的电气接线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对发明做进一步说明。

如图1～2所示，一种航空发动机专用燃油流量检测装置，包括便携式一体机、调理箱、压力传感器箱，调理箱包括隔离配电器和频率变送器，便携式一体机内嵌有数据采集模卡，压力传感器箱包括压力传感器I、压力传感器II、压力传感器III、压力传感器IV、压力传感器V，压力传感器I～压力传感器V的压力采集端分别通过测压软管与航空发动机中的加力I～V区燃油管道相连，压力传感器I～压力传感器V的信号输出端通过电缆与调理箱中隔离配电器的输入端相连，隔离配电器的输出端通过电缆与便携式一体机上的数据采集卡相连；安装在航空发动机高压涡轮上的转速传感器通过电缆与调理箱中频率变送器的输入端相连，频率变送器的输出端通过电缆与便携式一体机上的数据采集卡相连；

所述压力传感器I～压力传感器V分别用于采集航空发动机中加力I～V区燃油的供油压力信号；

所述隔离配电器用于将压力传感器I～压力传感器V采集到的供油压力信号转换为1～5V的标准电压信号；

所述频率变送器用于将转速传感器采集到的频率信号转换为1～5V的标准电压信号；

所述数据采集卡用于将标准电压信号转换为数字量信号，并存储在便携式一体机上；

所述便携式一体机用于实时显示加力I～V区燃油的供油压力值、高压涡轮的转速值，并根据采集的压力信号转换为燃油的供油量，实时显示加力I～V区燃油供油量的实际值。

为了方便拆装，便携式一体机的数据采集卡、调理箱上均安装有航空插头。

所述便携式一体机上安装有labview软件，通过labview软件编写上位机控制界面，通过上位机控制界面实时显示加力I～V区燃油的供油压力值、高压涡轮的转速值、加力I～V区燃油供油量的实际值，通过上位机控制界面输入加力I～V区燃油供油量的理论值，通过上位机控制界面实时显示加力I～V区燃油供油量的实际值与理论值之比。

一种采用所述燃油流量检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤1：通过Y字型导管将发动机加力i区的燃油管道分别与所述燃油流量检测装置中的压力传感器i、航空发动机试车平台上的压力采集系统相连，其中压力传感器i连接测压软管后再连接Y字型导管，分别通过所述燃油流量检测装置采集加力i区的供油压力值F_1,i，通过航空发动机试车平台采集加力i区的供油压力值F_2,i，然后比较压力值F_1,i、F_2,i是否相等，如果

则表示所述燃油流量检测装置中采集加力i区压力信号的电路正常，如果

则表示所述燃油流量检测装置中采集加力i区的电路故障，其中i＝I、II、III、IV、V，δ表示压力信号的预设阈值；

步骤2：如果所述燃油流量检测装置中采集加力I～V区压力信号的电路均正常，则表示所述燃油流量检测装置可以用于航空发动机中燃油流量的检测；

步骤3：当检测航空发动机中各区供油压力时，需要将Y字型导管换为一字型导管，一字型导管的一端连接测压软管，通过测压软管连接压力传感器的压力采集端，一字型导管的另一端连接航空发动机中各区燃油管道；

步骤4：将采集到的频率信号转换为转速值，并在便携式一体机上进行实时显示；将采集到的压力信号转换为供油油量，并在便携式一体机上进行实时显示；

步骤5：计算加力II区、III区燃油的总供油量，得到加力内涵实际油量值；计算加力IV区、V区燃油的总供油量，得到加力外涵实际油量值，并将加力内涵实际油量值、加力外涵实际油量值在便携式一体机上进行实时显示；

步骤6：每间隔预设时间段T统计一次各区压力信号的平均值，并在便携式一体机上进行显示。

所述检测装置能够在地面装机条件下，在某型发动机喷口调节器更换后通过测量加力各区油压，从而实现加力供油量评估，以保证发动机安全，所述检测装置除作为燃油流量测试仪以外，还可以作为通用压力测试设备，根据外场实际测试需求进行连接，可同时或单独测量10路不同压力信号，用于发动机压力检测及监控，图1中调理箱上的A～J表示不同的航空插头，其中航空插头A用于连接传感器箱，航空插头B～F用于通过电缆分别连接5路备用压力传感器，备用压力传感器用于检测航空发动机I～V区备用油压，航空插头G用于连接高压涡轮上的转速传感器，航空插头H、I用于连接便携式一体机与调理箱之间的信号电缆，航空插头J为备用的航空插头。

本实施方式中所用的元器件清单如表1所示。

表1元器件清单

具体电气接线图如图4所示，元器件具体型号为：便携式一体机为PXTe-A3211，压力传感器为通用电气PTX5072-TB-A1-CA-H0-PA，隔离配电器为昆仑海岸KL-F044-PP22，频率变送器为苏州讯腾S4-RT-G0B5(输入0.2-10V)，航空插头A(航空插头简称航插)插头为兴华电器J599/26KB35SNV，航空插头A插座为兴华电器J599/20KB35PNV，航空插头B-G插头为兴华电器J599/26KA03SNV，航空插头B-G插座为兴华电器J599/20KA03PNV，航空插头H-J插头为兴华电器J1784/38-15S，航空插头H-J插座为兴华电器J1784/38-15S。

1)加力Ⅰ-Ⅴ区的油压参数范围为0-6000kpa，精度±0.35％，接口尺寸及形式为M12*1外锥74°；

2)采用便携式一体机进行数据测试分析，该一体机需具备抗震、防潮、耐磨损等特性，适应外场测试工作环境；

3)测试所需元件需安放在便携式拉杆箱内，便于登机携带，同时拉杆箱需具备耐磨损、耐腐蚀、防潮等功能；

4)所述检测装置具备测量、监控、保存、历史数据回放功能。

具体操作步骤：

(1)按现场实际情况固定好传感器箱，按传感器Ⅰ-Ⅴ区标识正确连接各区测量压力导管，确保密封良好，无渗漏；

(2)正确连接传感器箱与调理箱信号电缆；

(3)正确连接调理箱与计算机信号电缆；

(4)正确连接高压涡轮上的转速传感器信号电缆；

(5)启动计算机，开启监控界面，设置测试参数，操作监控界面，进行数据测试与分析；

(6)按下调理箱启动开关；

(7)测试完成后，关闭信号调理箱启动开关，关闭计算机，将导管、传感器箱、调理箱、连接电缆及计算机收放进便携式拉杆箱，测试完毕。

安装有labview软件的便携式一体机是进行数据采集、分析处理的核心，通过在计算机中进行数据测试程序开发，实现测试数据的采集、显示、回放、存储与工艺参数的设定等功能，为便于携带和进行参数测试，各组成部分之间相互独立，均通过航空插头使用信号电缆进行连接，同时也保证了信号传输的可靠性与稳定性。该系统还具备5路备用通道数据测试功能，根据外场实际测试需求进行连接；加力燃油压力测试过程首先按外场实际测试需求安装好传感器箱，按传感器箱Ⅰ-Ⅴ区标识正确连接发动机各区测量压力导管，其次连接信号电缆，启动控制软件，开启调理箱开关，压力和转速信号通过信号调理模块转变为1-5V的电压，通过数据采集卡输入到计算机中，通过在控制软件中编制功能程序实现对燃油压力、高压涡轮转速的数据采集、显示、历史数据回放、保存及燃油流量评估。

使用要求：温度：0℃～+40℃；相对湿度：≤75％RH；电源要求：AC220V±22V，50Hz，配备有便携式充电宝，不受供电限制。

如图3所示，采用labview编写的控制界面可以分为四个功能子界面：参数设定界面、数据测试界面、历史数据回放界面、参数计算界面，

参数设定界面用于实现Ⅰ-Ⅴ区燃油压力采集通道设置、预设参数的输入与保存功能，如图3中图(a)；

数据测试界面用于实现加力Ⅰ-Ⅴ区燃油压力和高压涡轮转速测试数据的采集、显示及保存功能，如图3中图(b)；

历史数据回放界面用于实现燃油压力和高压涡轮转速测试数据的曲线、数值回放功能，测试数据、报表导出功能，理论油量、燃油流量和实际-理论油量比的计算及结果显示功能，如图3中图(c)；

参数计算界面用于实现加力Ⅰ区理论油量、加力内涵理论油量和加力外涵理论油量所需参数的计算，仅供查看。

所述检测装置经调试、试车台对比验证及外场测试验证考核性能完全满足燃油流量测试评估需求，其具有测量准确、精度高、测量时间短、历史数据可追溯回放等特点，可推广到其它类型多点压力检测判断场合，其应用前景十分广阔，具有推广价值。

Claims (4)

1.一种航空发动机专用燃油流量检测装置，其特征在于，包括便携式一体机、调理箱、压力传感器箱，调理箱包括隔离配电器和频率变送器，便携式一体机内嵌有数据采集模卡，压力传感器箱包括压力传感器I、压力传感器II、压力传感器III、压力传感器IV、压力传感器V，压力传感器I～压力传感器V的压力采集端分别通过测压软管与航空发动机中的加力I～V区燃油管道相连，压力传感器I～压力传感器V的信号输出端通过电缆与调理箱中隔离配电器的输入端相连，隔离配电器的输出端通过电缆与便携式一体机上的数据采集卡相连；安装在航空发动机高压涡轮上的转速传感器通过电缆与调理箱中频率变送器的输入端相连，频率变送器的输出端通过电缆与便携式一体机上的数据采集卡相连；

所述压力传感器I～压力传感器V分别用于采集航空发动机中加力I～V区燃油的供油压力信号；

所述隔离配电器用于将压力传感器I～压力传感器V采集到的供油压力信号转换为1～5V的标准电压信号；

所述频率变送器用于将转速传感器采集到的频率信号转换为1～5V的标准电压信号；

所述数据采集卡用于将标准电压信号转换为数字量信号，并存储在便携式一体机上；

所述便携式一体机用于实时显示加力I～V区燃油的供油压力值、高压涡轮的转速值，并根据采集的压力信号转换为燃油的供油量，实时显示加力I～V区燃油供油量的实际值。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机专用燃油流量检测装置，其特征在于，为了方便拆装，便携式一体机的数据采集卡、调理箱上均安装有航空插头。

3.根据权利要求1所述的一种航空发动机专用燃油流量检测装置，其特征在于，所述便携式一体机上安装有labview软件，通过labview软件编写上位机控制界面，通过上位机控制界面实时显示加力I～V区燃油的供油压力值、高压涡轮的转速值、加力I～V区燃油供油量的实际值，通过上位机控制界面输入加力I～V区燃油供油量的理论值，通过上位机控制界面实时显示加力I～V区燃油供油量的实际值与理论值之比。

4.一种采用权利要求1所述的一种航空发动机专用燃油流量检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过Y字型导管将发动机加力i区的燃油油箱分别与所述燃油流量检测装置中的压力传感器i、航空发动机试车平台上的压力采集系统相连，分别通过所述燃油流量检测装置采集加力i区的供油压力值F_1,i，通过航空发动机试车平台采集加力i区的供油压力值F_2,i，然后比较压力值F_1,i、F_2,i是否相等，如果

则表示所述燃油流量检测装置中采集加力i区压力信号的电路正常，如果

则表示所述燃油流量检测装置中采集加力i区的电路故障，其中i＝I、II、III、IV、V，δ表示压力信号的预设阈值；

步骤2：如果所述燃油流量检测装置中采集加力I～V区压力信号的电路均正常，则表示所述燃油流量检测装置可以用于航空发动机中燃油流量的检测；

步骤3：当检测航空发动机中各区供油压力时，需要将Y字型导管换为一字型导管，一字型导管的一端连接测压软管，通过测压软管连接压力传感器的压力采集端，一字型导管的另一端连接航空发动机中各区燃油管道；

步骤4：将采集到的频率信号转换为转速值，并在便携式一体机上进行实时显示；将采集到的压力信号转换为供油油量，并在便携式一体机上进行实时显示；

步骤5：计算加力II区、III区燃油的总供油量，得到加力内涵实际油量值；计算加力IV区、V区燃油的总供油量，得到加力外涵实际油量值，并将加力内涵实际油量值、加力外涵实际油量值在便携式一体机上进行实时显示；

步骤6：每间隔预设时间段T统计一次各区压力信号的平均值，并在便携式一体机上进行显示。

Images