RU2773588C1 - Способ спектральной оценки возникновения предпомпажного состояния газотурбинных двигателей воздушных судов - Google Patents
Способ спектральной оценки возникновения предпомпажного состояния газотурбинных двигателей воздушных судов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773588C1 RU2773588C1 RU2021120670A RU2021120670A RU2773588C1 RU 2773588 C1 RU2773588 C1 RU 2773588C1 RU 2021120670 A RU2021120670 A RU 2021120670A RU 2021120670 A RU2021120670 A RU 2021120670A RU 2773588 C1 RU2773588 C1 RU 2773588C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- surge
- aircraft
- gas turbine
- gte
- kolmogorov
- Prior art date
Links
- 230000003595 spectral Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001681 protective Effects 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к диагностике состояния газотурбинных двигателей (ГТД) воздушных судов (ВС), а именно к диагностике предпомпажного состояния и может быть использовано с целью оперативного выявления предпомпажных режимов работы ГТД для своевременного применения существующих противопомпажных систем ВС, которые при своевременном включении не допускают выхода из строя или разрушения ГТД ВС. Способ диагностирования предпомпажного состояния газотурбинных двигателей воздушных судов, при котором принимают акустические сигналы, по меньшей мере, одного виброакустического датчика, установленного в зоне компрессора ГТД ВС на силовых элементах, регистрируют амплитуды сигналов датчика, разделяют полученные амплитуды акустического сигнала на выборки по времени, для которых определяют спектральную плотность при помощи преобразования Фурье, затем сравнивают числовые характеристики спектральной плотности выборок между собой при помощи значения статистики критерия согласия Колмогорова и сравнивают полученные значения статистики критерия Колмогорова с заданным пороговым значением и при выполнении условия Sk > 0,5 хотя бы для одного датчика, где Sk – значение статистики критерия Колмогорова, принимают решение о возникновении предпомпажного режима работы ГТД и подают сигнал на применение противопомпажных средств защиты. Изобретение обеспечивает оперативное определение начала развития предпомпажных процессов ГТД ВС, что обеспечивает увеличение времени для применения противопомпажных средств защиты за счет раннего обнаружения предпомпажного режима работы и уменьшение времени неустойчивой работы ГТД ВС. 2 ил.
Description
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к диагностике состояния газотурбинных двигателей (ГТД) воздушных судов (ВС), а именно к диагностике предпомпажного состояния, и может быть использовано с целью оперативного выявления предпомпажных режимов работы ГТД для своевременного применения существующих противопомпажных систем ВС, которые при своевременном включении не допускают выхода из строя или разрушения ГТД ВС.
Установлено, что предпомпажное состояние ГТД характеризуется степенью развития вращающегося срыва на одной или нескольких ступенях компрессора, поэтому факт образования и характер развития вращающегося срыва позволяет диагностировать предпомпажный режим работы ГТД.
Лопатки ротора компрессора, проходя через зону вращающегося срыва, создают упругие волны, которые распространяются по деталям компрессора в виде механических колебаний (вибрации) по всем конструктивным элементам ГТД, поэтому анализ спектров акустических процессов при работе ГТД позволяет обнаружить начало предпомпажного режима работы ГТД.
Установлено, что спектральные характеристики акустического сигнала исправно работающего ГТД во времени остаются практически неизменными. Предлагается определять возникновение и производить оценку степени развития вращающегося срыва, обнаруживая при этом предпомпажный режим работы ГТД ВС, на ступенях компрессора авиационного двигателя путем анализа отклонений распределения числовых характеристик спектров акустического сигнала во времени при помощи двухвыборочного критерия согласия Колмогорова.
Для этого предлагается полученные амплитуды сигнала с акустического датчика, установленного в зоне работы компрессора ГТД ВС, разделять на выборки (фиг. 1) по времени: где t1 – длина первой выборки амплитуд акустического сигнала; t2 – длина первой выборки амплитуд акустического сигнала; t3 – интервал между выборками, при этом t1 = t2 = t3 = 1 сек. Далее при помощи преобразования Фурье (ПФ) [Колобов А.М. Избранные главы высшей математики. – Часть 1. Ряд Фурье. Интеграл Фурье. Операционные исчисления. – Минск: Высшая школа, 1965 г., С. 88] вычислить спектральную плотность каждой выборки и производить сравнение спектральной плотности первой выборки со спектральной плотности второй выборки при помощи критерия согласия Колмогорова [Рекомендации по стандартизации Р 50.1.037-2002 Часть 2 Непараметрические критерии, п. 3.1.1, С. 23]. По изменению значения величины статистики Sk критерия согласия Колмогорова делается вывод о начале предпомпажного режима работы компрессора ГТД ВС. Если Sk < 0.5 компрессор ГТД работает в устойчивом режиме, если Sk > 0.5, то компрессор ГТД работает в предпомпажном режиме. Данный способ позволяет оперативно определять начало предпомпажного режима работы ГТД ВС.
Известен способ диагностики помпажа компрессора [патент РФ №2382909, С2, опубл. 27.02.2010, бюл. №6], при котором измеряют давление за компрессором, температуру газа за турбиной и частоту вращения ротора, затем производят вычисление производной давления за компрессором ГТД и температуры газа за турбиной и сравнивают полученное отношение производных температуры и давления к частоте вращения ротора с заданным пороговым значением, и, в случае превышения полученной величиной порогового значения, делают вывод о наличии помпажа компрессора.
Недостатком этого способа является то, что это способ позволяет устанавливать наличие помпажа уже при фактическом наступлении помпажного режима работы компрессора, так как пороговое значение назначают достаточно высоким при этом недостаточно времени для предотвращения помпажа. Снижение порогового значения для более ранней диагностики помпажа приведет к ложному срабатыванию противопомпажных средств защиты ГТД.
Близких аналогов заявленного способа спектральной оценки возникновения предпомпажного состояния газотурбинных двигателей воздушных судов не выявлено.
Техническим результатом применения заявленного способа является оперативное определение начала развития предпомпажных процессов ГТД ВС, что обеспечивает увеличение времени для применения противопомпажных средств защиты за счет раннего обнаружения предпомпажного режима работы и уменьшение времени неустойчивой работы ГТД ВС.
Технический результат достигается тем, что принимают акустические сигналы, по меньшей мере, одного виброакустического датчика, установленного в зоне компрессора ГТД ВС на силовых элементах, регистрируют амплитуды сигналов датчика, разделяют полученные амплитуды акустического сигнала на выборки по времени, для которых определяют спектральную плотность при помощи преобразования Фурье, затем сравнивают числовые характеристики спектральной плотности выборок между собой при помощи значения статистики критерия согласия Колмогорова и сравнивают полученные значения статистики критерия Колмогорова с заданным пороговым значением и при выполнении условия Sk > 0,5 хотя бы для одного датчика, где Sk – значение статистики критерия Колмогорова, принимают решение о возникновении предпомпажного режима работы ГТД и подают сигнал на применение противопомпажных средств защиты.
Разработанный способ может быть реализован с помощью устройства, представленного на фиг. 2. Где 1.1 … 1.n – блоки регистрации акустического сигнала с ГТД; 2.1 … 2.n – блоки разделения полученного сигнала на выборки; 3.1 … 3.n – блоки вычисления спектральных плотностей при помощи преобразования Фурье для амплитуд акустических сигналов; 4.1 … 4.n – блоки вычисления значения статистики Sk критерия согласия Колмогорова; 5 – схема сравнения полученных значений статистики с заданным значением и подачи сигнала для применения противопомпажных средств защиты.
Назначение элементов устройства ясны из названия. Устройство работает следующим образом: Акустические датчики (1.1 … 1.n) установленные в зоне компрессора на силовых элементах, регистрируют амплитуды акустических сигналов, в блоках 2.1 … 2.n разделяют полученные амплитуды акустического сигнала на выборки по времени, для которых в блоках 3.1 … 3.n вычисляют спектральную плотность при помощи преобразования Фурье, с использованием полученных данных в блоках 4.1 … 4.n вычисляют значение статистики Sk критерия согласия Колмогорова для спектральных плотностей выборок каждого датчика, в блоке 5 сравнивают его с заданным значением (Sk зад.), при выполнении условия Sk > 0,5 хотя бы для одного датчика, где Sk – значение статистики критерия Колмогорова, принимают решение о наличии предпомпажного режима работы газотурбинного двигателя и подают сигнал на применение противопомпажных средств защиты.
Claims (1)
- Способ спектральной оценки возникновения предпомпажного состояния газотурбинных двигателей воздушных судов, при котором принимают акустические сигналы, по меньшей мере, одного виброакустического датчика, установленного в зоне компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) воздушных судов (ВС) на силовых элементах, регистрируют амплитуды сигналов датчика, разделяют полученные амплитуды акустического сигнала на выборки по времени, для которых определяют спектральную плотность при помощи преобразования Фурье, затем сравнивают числовые характеристики спектральной плотности выборок между собой при помощи значения статистики критерия согласия Колмогорова и сравнивают полученные значения статистики критерия Колмогорова с заданным пороговым значением и при выполнении условия Sk>0,5 хотя бы для одного датчика, где Sk - значение статистики критерия Колмогорова, принимают решение о возникновении предпомпажного режима работы ГТД и подают сигнал на применение противопомпажных средств защиты.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773588C1 true RU2773588C1 (ru) | 2022-06-06 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3876326A (en) * | 1974-01-30 | 1975-04-08 | Simmonds Precision Products | Surge control system |
RU2187711C1 (ru) * | 2000-11-22 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя |
RU2351807C2 (ru) * | 2007-03-01 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Способ защиты газотурбинного двигателя от помпажа |
RU2382909C2 (ru) * | 2008-05-15 | 2010-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Способ диагностики помпажа компрессора |
EP3012460B1 (en) * | 2014-10-14 | 2017-08-23 | Simmonds Precision Products, Inc. | Systems and methods for monitoring surge conditions |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3876326A (en) * | 1974-01-30 | 1975-04-08 | Simmonds Precision Products | Surge control system |
RU2187711C1 (ru) * | 2000-11-22 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Способ диагностики помпажа компрессора газотурбинного двигателя |
RU2351807C2 (ru) * | 2007-03-01 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "СТАР" | Способ защиты газотурбинного двигателя от помпажа |
RU2382909C2 (ru) * | 2008-05-15 | 2010-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Способ диагностики помпажа компрессора |
EP3012460B1 (en) * | 2014-10-14 | 2017-08-23 | Simmonds Precision Products, Inc. | Systems and methods for monitoring surge conditions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2507403C2 (ru) | Способ и система контроля турбореактивного двигателя | |
US7409854B2 (en) | Method and apparatus for determining an operating status of a turbine engine | |
US7698942B2 (en) | Turbine engine stall warning system | |
US20060283190A1 (en) | Engine status detection with external microphone | |
US9840935B2 (en) | Rotating machinery monitoring system | |
CN108699966B (zh) | 增压器的喘振检测方法以及喘振检测装置 | |
CA2908774C (en) | Systems and methods for monitoring surge conditions | |
CN105865794B (zh) | 基于短时傅立叶变换和主分量分析的发动机失火故障诊断方法 | |
KR20160066529A (ko) | 기내 에어컨 시스템의 테스팅 장치 및 테스팅 방법 | |
US10858122B2 (en) | Propeller health monitoring | |
CN105829983B (zh) | 用于检测机器的当前的损伤状态的设备以及方法 | |
CN110925233A (zh) | 一种基于声学信号的压气机喘振故障诊断方法 | |
RU2773588C1 (ru) | Способ спектральной оценки возникновения предпомпажного состояния газотурбинных двигателей воздушных судов | |
Wu et al. | Blade tip timing: from raw data to parameters identification | |
US11422024B2 (en) | Method for detecting a defect in a vibration sensor, associated device and computer program | |
RU2751467C1 (ru) | Способ оперативного диагностирования предпомпажного состояния газотурбинных двигателей воздушных судов | |
RU2310180C1 (ru) | Способ диагностики и прогнозирования надежности газотурбинных двигателей на установившихся и неустановившихся режимах работы | |
KR101646981B1 (ko) | 구조물의 안전성 평가를 위한 데이터 처리 시스템 및 그 방법 | |
KR20200137295A (ko) | 제로크로싱레이트를 기반으로 한 가스터빈 연소불안정 진단 시스템 및 이를 이용한 가스터빈 연소불안정 진단 방법 | |
CN111319787B (zh) | 一种直升机动部件振动监测数据有效性评估方法 | |
Tsiapoki et al. | Combining a vibration-based SHM scheme and an airborne sound approach for damage detection on wind turbine rotor blades | |
US10345194B2 (en) | Detection device for initiating failures of a mechanical system | |
CN111868497B (zh) | 用于检测飞行器的活动叶片的损伤的方法和系统 | |
Zhang | Bearing fault diagnosis based on the dimension–temporal information | |
Pečinka et al. | Small Jet Engine Centrifugal Compressor Stability Margin Assessment |