CN112780415B - 一种航空发动机滑油系统双余度滑油差检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种航空发动机滑油系统双余度滑油差监测系统，其特征在于，包括：压力传感器盒(23)，所述压力传感器盒(23)内具有第一压力传感器(231)、第二压力传感器(232)和第三压力传感器(233)，第一压力传感器(231)和第二压力传感器(232)互为备份的引自于供油压力管路，用于测量供油压力，第三压力传感器(233)引自于轴承腔，用于测量轴承腔压力；第四压力传感器，所述第四压力传感器(27)设置于轴心通风气出口，用于测量轴心通风气出口压力，与轴承腔腔压形成备份；以及数据处理与控制装置，所述数据处理与控制装置用于接收第一压力传感器至第四压力传感器的数据，并根据压力传感器的数据计算与监控轴承腔与滑油供油的滑油压差。

Description

一种航空发动机滑油系统双余度滑油差检测方法及装置
技术领域
本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种航空发动机滑油系统双余度滑油差检测方法及装置。
背景技术
航空燃气涡轮发动机滑油系统是发动机的重要组成部分，能够为发动机提供一定流量、压力和清洁度的滑油，用于发动机主轴轴承和传动齿轮的润滑与冷却，从而保证发动机正常工作。
如图1所示，针对轴承腔为节流通风或者轴心通风的高压轴承腔发动机滑油流量控制及监测，通常设置机械结构的滑油压差传感器13监测其供油压力与轴承腔压力之差，即滑油压差Pm，以保证滑油压差Pm在正常范围内。滑油压差传感器13具有两处接口，分别感受轴承腔12的压力Pz及供油管路11的压力Pg，两压力分别作用于滑油传感器13内部的膜片14的两侧，膜片14在两压力作用下产生机械弹性变形，从而输出压差Pm信号至发动机控制器，实现发动机的滑油压差监测功能。
然而该滑油传感器虽然原理简单，但结构却较为复杂，特别是膜片14的可靠性较低，使用过程中易发生故障，报出滑油压差信号虚警，导致发动机任务中断；同时，该滑油传感器的膜片结构使得测试精度较低，无法真实反映滑油压差情况；受该滑油传感器的膜片结构限制，压差测试范围较小，如目前仅能测试(0～400)kPa范围内滑油压差，无法测量发动机低温起动时1200kPa较高的滑油压差。
发明内容
本申请的目的是提供了一种航空发动机滑油系统双余度滑油差监测系统及方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
本申请的技术方案是：一种航空发动机滑油系统双余度滑油差监测系统，包括：
压力传感器盒，所述压力传感器盒内具有第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，第一压力传感器和第二压力传感器互为备份的引自于供油压力管路，用于测量供油压力，第三压力传感器引自于轴承腔，用于测量轴承腔压力；
第四压力传感器，所述第四压力传感器设置于轴心通风气出口，用于测量轴心通风气出口压力，与轴承腔腔压形成备份；以及
数据处理与控制装置，所述数据处理与控制装置用于接收第一压力传感器至第四压力传感器的数据，并根据压力传感器的数据计算与监控轴承腔与滑油供油的滑油压差。
进一步的，在第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器各自的入口设置有层板滤波结构，通过所述层板滤波结构消除压力干扰。
进一步的，所述层板滤波结构具有台阶状内孔，通过所述台阶状内孔能够实现对轴承腔内的气体或供油压力管路内的滑油进行整流。
进一步的，所述数据处理与控制装置包括发电机控制器。
另外，本申请中还提供了一种航空发动机滑油系统双余度滑油差监测方法，包括：
通过压力传感器盒内互为备份的第一压力传感器、第二压力传感器获取滑油供油压力管路中的供油压力Pg1、Pg2，通过压力传感器盒内的第三压力传感器获取轴承腔压力Pz，以及通过设置在轴心通风出口的第四压力传感器获得轴心通风出口压力Pw；
构建滑油压差Pm的计算公式，滑油压差Pm的计算公式包括：
Pm1＝Pg1-Pz
Pm2＝Pg2-Pz
Pm3＝Pg1-Pw
Pm4＝Pg2-Pw
发动机工作时，若用于测量供油压力的第一压力传感器、第二压力传感器及用于测量轴承腔腔压的第三压力传感器正常，则滑油系统压差为Pm1或Pm2中的任一个；
若用于测量供油压力的第一压力传感器数据异常，则滑油压差输出为Pm2＝Pg2-Pz；
若用于测量供油压力的第二压力传感器数据异常，则滑油压差输出为Pm1＝Pg1-Pz；
若用于测量轴承腔腔压的第三压力传感器数据异常，则滑油压差输出为Pm3或Pm4中的任一个；
若用于测量供油压力的第一压力传感器和第二压力传感器的数据均出现异常，则发动机任务降低或中断；
若用于测量轴承腔腔压的第三压力传感器和用于测量轴心通风出口压力均出现异常，则发动机任务降低或中断。
本发明的航空发动机滑油系统滑油压差监测系统及方法，利用两支测试范围更广、测试精度更高的压力传感器相组合，并针对轴心通风形式，结合轴承腔腔压及通风出口的压力，实现滑油系统的双余度压差监控功能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为现有技术的发动机滑油压差监测示意图
图2为本发明的发动机双余度滑油压差监测示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了克服现有技术的机械结构式滑油压差传感器在监测滑油压差中的不足，本发明提供一种改进型的航空发动机滑油系统滑油压差监测系统及方法，通过将现有的机械结构式滑油压差传感器替换为两支压力传感器，并针对轴心通风形式，结合轴承腔腔压及离心通风出口压力的分析与计算，从而实现双余度滑油压差的监测。
如图2所示，本申请提供的航空发动机双余度滑油压差监测系统主要包括：多个压力传感器和一数据处理与控制装置，其中，第一压力传感器231、第二压力传感器232、第三压力传感器233置于压力传感器盒23内，第一压力传感器231和第二压力传感器232均引于供油压力管路21的一根压力测试路，并在压力传感器盒23的入口处分为两路，从而形成互为备份的两路供油压力Pg1与供油压力Pg2，轴承腔腔压测试路进入压力传感器盒的第三压力传感器233，形成轴承腔腔压Pz，同时，在轴心通风出口设置第四压力传感器27，用于测量轴心通风出口压力Pw，其与轴承腔腔压Pz形成备份。数据处理与控制装置(图中未示出)用来接收第一压力传感器至第四压力传感器的数据，并根据压力传感器的数据计算轴承腔与滑油供油的滑油压差。
进一步的，压力传感器盒23内的三支压力传感器231～233的入口处布置有层板滤波结构24～25，用于实现滤除压力干扰信号。在本申请优选实施例中，层板滤波结构是一种类似于节流嘴的结构，其具有台阶状内孔，当个轴承腔22内的气体或供油压力管路21内的滑油通过层板滤波结构时，可以形成平整的气流，从而压力干扰信号的消除。
进一步的，数据处理与控制装置可以采用发动机数字控制器，其即具有数据处理能力，又可以对发动机进行控制。
在另一方面，本发明中进一步提供了航空发动机滑油系统双余度滑油差监测方法，包括如下步骤：
通过压力传感器盒23内的第一压力传感器231、第二压力传感器232采集供油压力管路21内的供油压力Pg1、Pg2，通过压力传感器盒23内的第三压力传感器233采集轴承腔22内的轴承腔腔压Pz，通过第四压力传感器27采集轴心通风出口处的压力Pw；
由此，可以构建滑油压差Pm的计算式：
Pm1＝Pg1-Pz、Pm2＝Pg2-Pz、Pm3＝Pg1-Pw、Pm4＝Pg2-Pw。
发动机工作时，如果采集供油压力的第一压力传感器231、第二压力传感器232、采集轴承腔腔压的第三传感器233正常，即Pg1、Pg2、Pz数据正常，则滑油压差Pm为Pm1或Pm2任一均可；
如果采集供油压力的第一压力传感器231出现故障，即Pg1数据异常，则滑油压差Pm为Pm2＝Pg2-Pz；
反之，如果采集供油压力的第二压力传感器232出现故障，即Pg2数据异常，则滑油压差Pm为Pm1＝Pg1-Pz；
如果采集轴承腔腔压的第三压力传感器233出现故障，即Pz数据异常，则滑油压差Pm为Pm3＝Pg1-Pw或Pm4＝Pg2-Pw任一均可；
如果采集供油压力的第一压力传感器231和第二压力传感器同时出现故障，即Pg1、Pg2均出现异常，则发动机任务降低或中断；
如果采集轴承腔腔压的第三压力传感器233和用于备份轴承腔腔压的第四压力传感器27均出现故障，即Pz、Pw均出现异常，则发动机任务降低或中断。
本发明提供的航空发动机滑油系统滑油压差监测系统及方法，利用测试范围更广、测试精度更高的压力传感器相组合，并针对轴心通风形式，结合轴承腔腔压及通风出口的压力，利用发动机数字控制系统强大的计算功能，实现了滑油系统的双余度压差监控功能。同时，在测量供油压力及轴承腔腔压的压力传感器受感部增加层板滤波结构，以避免无效的压力波动对压差信号的干扰，进一步提高滑油压差测试准确性。
本申请的技术方案相比于现有技术中采用的机械结构式滑油压差传感器监测滑油压差的方案，提高了检测系统的稳定性及测量精度。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种航空发动机滑油系统双余度滑油差监测系统，其特征在于，包括：
压力传感器盒(23)，所述压力传感器盒(23)内具有第一压力传感器(231)、第二压力传感器(232)和第三压力传感器(233)，第一压力传感器(231)和第二压力传感器(232)互为备份的引自于供油压力管路，用于测量供油压力，第三压力传感器(233)引自于轴承腔，用于测量轴承腔压力；
第四压力传感器，所述第四压力传感器(27)设置于轴心通风气出口，用于测量轴心通风气出口压力，与轴承腔腔压形成备份；以及
数据处理与控制装置，所述数据处理与控制装置用于接收第一压力传感器至第四压力传感器的数据，并根据压力传感器的数据计算与监控轴承腔与滑油供油的滑油压差。
2.如权利要求1所述的航空发动机滑油系统双余度滑油差监测系统，其特征在于，在第一压力传感器(231)、第二压力传感器(232)和第三压力传感器(233)各自的入口设置有层板滤波结构(24,25)，通过所述层板滤波结构消除压力干扰。
3.如权利要求2所述的航空发动机滑油系统双余度滑油差监测系统，其特征在于，所述层板滤波结构(24,25)具有台阶状内孔，通过所述台阶状内孔能够实现对轴承腔内的气体或供油压力管路内的滑油进行整流。
4.如权利要求1所述的航空发动机滑油系统双余度滑油差监测系统，其特征在于，所述数据处理与控制装置包括发电机控制器。
5.一种航空发动机滑油系统双余度滑油差监测方法，其特征在于，包括：
通过压力传感器盒内互为备份的第一压力传感器、第二压力传感器获取滑油供油压力管路中的供油压力Pg1、Pg2，通过压力传感器盒内的第三压力传感器获取轴承腔压力Pz，以及通过设置在轴心通风出口的第四压力传感器获得轴心通风出口压力Pw；
构建滑油压差Pm的计算公式，滑油压差Pm的计算公式包括：
Pm1＝Pg1-Pz
Pm2＝Pg2-Pz
Pm3＝Pg1-Pw
Pm4＝Pg2-Pw
发动机工作时，若用于测量供油压力的第一压力传感器、第二压力传感器及用于测量轴承腔腔压的第三压力传感器正常，则滑油系统压差为Pm1或Pm2中的任一个；
若用于测量供油压力的第一压力传感器数据异常，则滑油压差输出为Pm2＝Pg2-Pz；
若用于测量供油压力的第二压力传感器数据异常，则滑油压差输出为Pm1＝Pg1-Pz；
若用于测量轴承腔腔压的第三压力传感器数据异常，则滑油压差输出为Pm3或Pm4中的任一个；
若用于测量供油压力的第一压力传感器和第二压力传感器的数据均出现异常，则发动机任务降低或中断；
若用于测量轴承腔腔压的第三压力传感器和用于测量轴心通风出口压力均出现异常，则发动机任务降低或中断。
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