CN206208528U - 航空发动机振动测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种航空发动机振动测试装置，包括与发动机本体的机匣安装边固接的转接座，转接座上固设有振动支板，振动支板上设置第一振动传感器及第二振动传感器，第一振动传感器经前置器连接频谱分析仪，第二振动传感器经电荷放大器连接频谱分析仪。通过在转接座上设置可同时安装两个振动传感器的振动支板，且两个振动传动器均连接至频谱分析仪，从而针对同一测点同步构建了两套测振系统，通过两套测振系统的数据比较及分析，可以实现对测振系统进行在线故障检测，避免了更换测振系统的安装、调试及等待时间，提高了航空发动机振动故障排查效率。

Description

航空发动机振动测试装置

技术领域

本实用新型涉及航空发动机检测领域，特别地，涉及一种航空发动机振动测试装置。

背景技术

航空发动机试车过程中，常规振动测试是利用前置器对发动机振动总量进行监控(振动总量为频率带宽内各个频率峰值平方和后开根号的结果)，参照图1，发动机本体1的机匣安装边12上经转接座5设置与其刚性连接的振动传感器2，振动传感器2检测的振动交流监测量经前置器3转换为直流信号给低速采集系统4，一旦台架试车过程中振动总量异常，无法准确判断是测振系统本身存在故障还是由于航机本体所致的振动异常，故现有的振动测试过程中，通常需要在试车中途停车，更换另一套同类测振系统或者对原始测振系统各个环节进行检查并更换重新校准后的振动传感器，再进行二次试车以便排除测振系统可能存在的故障。且为了能够给出航机本体所致振动总量异常时占据主要贡献量的振动分量信息，还需要在振动测试系统前置器的通频输出端口外接频谱分析仪，并通过快FFT分析方式对发动机振动信号进行处理，查看振动分量的情况。

现有的航空发动机测振系统存在发动机的振动异常时，振动测试人员更换或检查测振系统、外接频谱分析仪并调试测振系统，增加航空发动机生产的等待时间；且二次试车验证测振系统会造成生产成本的浪费。

实用新型内容

本实用新型提供了一种航空发动机振动测试装置，以解决现有的航空发动机测振系统需经二次试车验证测振系统、及外接频谱分析仪导致的测振过程复杂、测试成本高且效率低的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种航空发动机振动测试装置，包括与发动机本体的机匣安装边固接的转接座，转接座上固设有振动支板，振动支板上设置第一振动传感器及第二振动传感器，第一振动传感器经前置器连接频谱分析仪，第二振动传感器经电荷放大器连接频谱分析仪。

进一步地，第一振动传感器为磁电式速度传感器，第二振动传感器为加速度振动传感器。

进一步地，前置器包括依次连接的放大电路、滤波电路及整流电路，用于将第一振动传感器输出的交流监测量转换为直流信号输出给频谱分析仪。

进一步地，前置器具有连接频谱分析仪的第一输出端口及用于连接低速采集系统的第二输出端口。

进一步地，振动支板为结合转接座经过模态频率测后的振动支板。

进一步地，振动支板上呈对角线设有两个螺栓孔，振动支板经两个螺栓刚性安装于转接座上。

进一步地，振动支板上第一振动传感器及第二振动传感器的安装方向相同。

进一步地，振动支板为不锈钢材料制成。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型航空发动机振动测试装置，通过在转接座上设置可同时安装两个振动传感器的振动支板，且两个振动传动器均连接至频谱分析仪，从而针对同一测点同步构建了两套测振系统，通过两套测振系统的数据比较及分析，可以实现对测振系统进行在线故障检测，避免了更换测振系统的安装、调试及等待时间，提高了航空发动机振动故障排查效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例现有的航空发动机测振系统的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例航空发动机振动测试装置的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例中振动支板的结构示意图；

图4是图3沿A-A的剖视示意图。

附图标记说明：

1、发动机本体；12、机匣安装边；

2、第一振动传感器；3、前置器；

4、低速采集系统；

5、转接座；6、振动支板；61、螺栓孔；

7、第二振动传感器；

8、频谱分析仪；

9、电荷放大器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参照图2，本实用新型的优选实施例提供了一种航空发动机振动测试装置，包括与发动机本体1的机匣安装边12固接的转接座5，转接座5上固设有振动支板6，振动支板6上设置第一振动传感器2及第二振动传感器7，第一振动传感器2经前置器3连接频谱分析仪8，第二振动传感器7经电荷放大器9连接频谱分析仪8。

本实施例通过在转接座5上设置可同时安装两个振动传感器的振动支板6，且两个振动传动器均连接至频谱分析仪，从而针对同一测点同步构建了两套测振系统，通过两套测振系统的数据比较及分析，可以实现对测振系统进行在线故障检测，避免了更换测振系统的安装、调试及等待时间，提高了航空发动机振动故障排查效率。

现航空发动机测振点一般选择在转子支撑点附近或者刚性较好的位置，以保证所测量的径向振动数据能够反映发动机真实振动情况。而大部分航空发动机的测振点位置无法满足振动传感器所要求的安装平面，因此需要经转接座将传感器与发动机进行刚性连接。现有的转接座只能容纳一个振动传感器的安装，若发动机频繁出现振动异常，为保证测量结果的准确性，只能更换测振系统验证测振结果。考虑到上述转接座为发动机附带附件，因此，本实施例在常出现振动异常点位置的原有转接座基础上重新改良，设计出一种可以同时安装两个振动传感器的振动支板6，如图3及图4所示，(对于不同类型发动机及其不同测振点，可根据实际条件对振动支板进行设计)。所设计的振动支板可保证原有传感器的安装方式、位置及方向。同时，振动支板按技术图纸加工完成后，需结合原有转接座进行模态频率测试，以验证振动支板起主要贡献作用模态频率远大于发动机转子转速的基频，方能进行使用，从而有效避免振动支板对发动机振动监测的干涉影响。

本实施例中，新增传感器(即第二振动传感器7)外接电荷放大器9并与频谱分析仪8相连接，通过频谱分析仪8内置数字信号处理方法实现发动机振动总量、转子基频分量的计算，并实时显示振动总量与分量信息。优选地，在保证量程、频率及精度满足技术要求的前提下，新增传感器应选择质量与体积较小的类型。同时，新增传感器的安装方向也与原始传感器(即第一振动传感器2)保持一致。其总体测试方式如图2所示，同一测点构建两套测振系统，原始方式测量的振动总量值与分析仪计算的振动总量值在技术要求相对误差(±5％)范围内进行比较。凭借数据的一致性判别发动机振动测量的准确性。最后，在振动超差时，非振动测试专业人员也可通过分析仪的实时数据显示快速查看起主要贡献作用的振动分量所属转子，便于排故。

下面对本实施例中涉及的各部件进行说明：其中，第一振动传感器2为发动机振动测量用传感器，优选为GGZ-1B型磁电式速度传感器；前置器3包括依次连接的放大电路、滤波电路及整流电路，用于将第一振动传感器2输出的交流监测量转换为直流信号输出给频谱分析仪8，优选地，前置器3具有连接频谱分析仪8的第一输出端口及用于连接低速采集系统的第二输出端口，经前置器3利用其输出放大、微分、滤波后的直流信号以满足低速采集系统4的数据采集需求，同时，自带通频输出功能连接频谱分析仪，进行双套系统振动数据对比。第二振动传感器7优选为7704A-50型加速度传感器，电荷放大器9用于对电荷信号放大成一定倍数的电压信号以满足频谱分析仪输入要求，频谱分析仪8用于对测振通频数据进行处理、发动机振动直流与交流信号的采集、对双套测振系统数据进行判断与对比分析、计算电荷放大器输出信号在给定频带范围内的振动总量与转子基频分量、给出提示信息。

本实施例中，根据图纸加工振动支板，原始传感器磁电式速度传感器，优选地，为不影响振动传感器的正常工作，振动支板6选择不锈钢材料制成。振动支板6加工好以后，利用结构固有频率测试方法，通过测量发动机自带转接座与新增振动支板安装及自由状态下的整体固有频率得出，自带转接座与新增振动支板整体主要贡献固有频率远大于发动机转子振动频率，满足航空发动机振动测试使用要求。

优选地，振动支板6上呈对角线设有两个螺栓孔61，振动支板6经两个螺栓刚性安装于转接座5上。本实施例中，用两只M6螺栓对角刚性安装于发动机的转接座上，并将原始振动速度传感器与新增加速度传感器同向安装于振动支板上。

工作时，按图2所示安装两套测振系统，设置频谱分析仪。随后，进行开车验证，提取各个状态点稳态数据，进行比对。上述两套独立的测振系统使用前需进行振动计量检定与校准。安装测振系统时，确保各个连接处无松动现象，各线路输入输出端处于测量要求的自由弯曲状态。

开车验证：同一台发动机，在未安装支板的自带转接座上安装原始传感器，测振发动机三个状态下(状态1，状态2，状态3)的振动；在发动机自带转接座上安装振动支板，并固定原始传感器与新增振动传感器，再进行上述状态的振动测量，其结果表明，未安装振动支板条件下原始传感器与安装振动支板后原始、新增传感器测得的振动数据在误差范围内保持一致(相对误差：±5％，以未安装支板条件下原始传感器测量的振动数据作为为基准进行相对误差计算)。

发动机在开车过程中，双套独立振动测试系统的振动故障排查流程如下：

1)、对比所测的数据相对误差小于等于±5％且未超过振动规定限制值，试车员据此可以进行后续试车；

2)、对比所测的数据相对误差小于等于±5％且超过规定限制值，试车员据此判断发动机本体振动故障，停止试车，并在频谱分析仪中查看给定频带范围内各个频率振动分量的主要贡献量，供振动分析人员参考，并制定排故方案；

3)、对比所测的数据相对误差大于±5％，试车员可通知振动测试技术人员对振动测试系统进行计量校准及测振系统检查，校准与系统检查合格后进行试车。

由以上描述可以得知，本实施例航空发动机振动测试装置可以保证测试系统的准确性，振动故障分析思路清晰，避免更换良好测振系统的安装、调试与等待时间，以及重复试车验证测振系统准确性造成的科研与生产成本的浪费，提高了航空发动机振动故障排故效率。在一定程度上，试车员的独立判断振动问题，也降低专业测振技术人员的劳动强度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种航空发动机振动测试装置，其特征在于，包括与发动机本体(1)的机匣安装边(12)固接的转接座(5)，其特征在于，所述转接座(5)上固设有振动支板(6)，所述振动支板(6)上设置第一振动传感器(2)及第二振动传感器(7)，所述第一振动传感器(2)经前置器(3)连接频谱分析仪(8)，所述第二振动传感器(7)经电荷放大器(9)连接所述频谱分析仪(8)。

2.根据权利要求1所述的航空发动机振动测试装置，其特征在于，

所述第一振动传感器(2)为磁电式速度传感器，所述第二振动传感器(7)为加速度振动传感器。

3.根据权利要求2所述的航空发动机振动测试装置，其特征在于，

所述前置器(3)包括依次连接的放大电路、滤波电路及整流电路，用于将所述第一振动传感器(2)输出的交流监测量转换为直流信号输出给所述频谱分析仪(8)。

4.根据权利要求3所述的航空发动机振动测试装置，其特征在于，

所述前置器(3)具有连接所述频谱分析仪(8)的第一输出端口及用于连接低速采集系统的第二输出端口。

5.根据权利要求1所述的航空发动机振动测试装置，其特征在于，

所述振动支板(6)为结合所述转接座(5)经过模态频率测后的振动支板。

6.根据权利要求5所述的航空发动机振动测试装置，其特征在于，

所述振动支板(6)上呈对角线设有两个螺栓孔(61)，所述振动支板(6)经两个螺栓刚性安装于所述转接座(5)上。

7.根据权利要求1所述的航空发动机振动测试装置，其特征在于，

所述振动支板(6)上所述第一振动传感器(2)及所述第二振动传感器(7)的安装方向相同。

8.根据权利要求7所述的航空发动机振动测试装置，其特征在于，

所述振动支板(6)为不锈钢材料制成。