发动机高压轴断裂检测方法与装置、发动机系统制造方法及图纸

本公开涉及一种发动机高压轴断裂检测方法与装置、发动机系统，以及计算机可读存储介质。发动机高压轴断裂检测方法包括：获取低压轴转速信号、高压轴转速信号、高压压气机进口总温、发动机进口总温及发动机进口等效总压；根据低压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定低压轴换算加速率，及根据高压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定高压轴换算加速率；根据低压轴转速信号和发动机进口总温，确定低压轴换算加速率阈值，及根据高压轴转速信号和高压压气机进口总温，确定高压轴换算加速率阈值；当高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率阈值时开始计时；在计时周期内，如果低压轴换算加速率小于低压轴换算加速率阈值，判定发生高压轴断裂故障。

【技术实现步骤摘要】
发动机高压轴断裂检测方法与装置、发动机系统
本公开涉及发动机
，特别涉及一种发动机高压轴断裂检测方法与装置、发动机系统，以及计算机可读存储介质。
技术介绍
对于航空涡扇发动机，如果连接涡轮和压气机的传动轴断裂，会导致发动机严重的结构损坏，从而使发动机失去推力和工作能力。不仅如此，传动轴断裂后，失去压气机约束的涡轮将急剧飞转，转速超过正常工作转速后可能导致涡轮叶片或涡轮盘的破裂，高速飞出的碎片会造成发动机的进一步损伤，甚至导致机毁人亡的灾难性事故。如何准确而及时的判断出发动机的轴断裂故障，是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本公开提供了一种发动机高压轴断裂检测方法与装置、发动机系统，以及计算机可读存储介质。根据本公开的一个方面，提供了一种发动机高压轴断裂检测方法，包括：获取低压轴转速信号、高压轴转速信号、高压压气机进口总温、发动机进口总温及发动机进口等效总压；根据低压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定低压轴换算加速率，及根据高压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定高压轴换算加速率；根据低压轴转速信号和发动机进口总温，确定低压轴换算加速率阈值，及根据高压轴转速信号和高压压气机进口总温，确定高压轴换算加速率阈值；当高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率阈值时，开始计时；在计时周期内，如果低压轴换算加速率小于低压轴换算加速率阈值，判定发生高压轴断裂故障。根据本公开的另一个方面，提供了一种发动机高压轴断裂检测装置，包括：第一获取单元，用于获取低压轴转速信号、高压轴转速信号、高压压气机进口总温、发动机进口总温及发动机进口等效总压；第一确定单元，用于根据低压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定低压轴换算加速率，及根据高压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定高压轴换算加速率；第二确定单元，用于根据低压轴转速信号和发动机进口总温，确定低压轴换算加速率阈值，及根据高压轴转速信号和高压压气机进口总温，确定高压轴换算加速率阈值；计时单元，用于当高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率阈值时，开始计时；第一判断单元，用于在计时周期内，如果低压轴换算加速率小于低压轴换算加速率阈值，判定发生高压轴断裂故障。根据本公开的又一个方面，提供了一种发动机高压轴断裂检测装置，包括：存储器；和耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行前述任一技术方案所述的发动机高压轴断裂检测方法。根据本公开的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述技术方案所述的发动机高压轴断裂检测方法。根据本公开的再一个方面，提供了一种发动机系统，包括：转速检测设备，用于检测低压轴转速信号和高压轴转速信号；温度检测设备，用于检测高压压气机进口总温和发动机进口总温；压力检测设备，用于检测发动机进口总压或环境静压；控制设备，分别与转速检测设备、温度检测设备和压力检测设备电连接，用于根据低压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定低压轴换算加速率，及根据高压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定高压轴换算加速率；根据低压轴转速信号和发动机进口总温，确定低压轴换算加速率阈值，及根据高压轴转速信号和高压压气机进口总温，确定高压轴换算加速率阈值；当高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率阈值时，开始计时；在计时周期内，如果低压轴换算加速率小于低压轴换算加速率阈值，判定发生高压轴断裂故障。采用本公开上述技术方案，可以实时在线检测发动机的高压轴是否发生断裂故障，并且检测的准确性较高，从而有效提升了运输设备运行的安全性。通过以下参照附图对本公开的实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1为本公开一些实施例发动机高压轴断裂检测方法的流程图；图2为本公开一些实施例判断高压轴断裂的逻辑原理示意图；图3为高压轴断裂后低压轴和高压轴的换算加速率与时间的函数关系曲线图；图4为本公开另一些实施例发动机高压轴断裂检测方法的流程图；图5为本公开另一些实施例判断高压轴断裂的逻辑原理示意图；图6为发动机在不同状态下高压轴换算转速和低压轴换算转速的转差关系图；图7为本公开一些实施例发动机高压轴断裂检测装置的框图；图8为本公开另一些实施例发动机高压轴断裂检测装置的框图；图9为本公开一些实施例计算机系统的框图；图10为本公开一些实施例发动机系统的示意图。应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。常见的一种发动机包括高压轴和低压轴。其中，低压轴是发动机内部用于连接低压涡轮和低压压气机的传动轴，低压涡轮产生的功和扭矩通过低压轴传递给低压压气机的风扇和增压级部件。高压轴是发动机内部连接高压涡轮和高压压气机的传动轴，高压涡轮产生的功和扭矩通过高压轴传递给高压压气机的部件。由于在发动机内部，高压涡轮的工作温度和工作转速均很高，一旦高压轴断裂，高压涡轮将急剧飞转，这很可能导致涡轮叶片或涡轮盘断裂，飞溅出的碎片不但会进一步损伤发动机，而且还对周围其它器件以及人身安全造成极大的威胁。另外，当高压轴断裂后，风扇转速和发动机推力均急剧下降，还会导致控制系统在闭环控制模式下增加燃油，以期望补充转速的下降，从而导致涡轮温度和转速过度增加，进一步将后果恶化。一种相关技术中，对发动机高压轴的断裂检测是依据高压轴和低压轴的转动加速率来判断，除轴断裂外，例如喘振故障等也可能被判定为轴断裂故障，虚警率较高，检测的准确性和及时性无法满足需求。因此，如何快速而准确的判断出发动机的轴断裂故障，是目前亟待解决的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机高压轴断裂检测方法，包括：/n获取低压轴转速信号、高压轴转速信号、高压压气机进口总温、发动机进口总温及发动机进口等效总压；/n根据低压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定低压轴换算加速率，及根据高压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定高压轴换算加速率；/n根据低压轴转速信号和发动机进口总温，确定低压轴换算加速率阈值，及根据高压轴转速信号和高压压气机进口总温，确定高压轴换算加速率阈值；/n当高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率阈值时，开始计时；/n在计时周期内，如果低压轴换算加速率小于低压轴换算加速率阈值，判定发生高压轴断裂故障。/n

【技术特征摘要】
1.一种发动机高压轴断裂检测方法，包括：
获取低压轴转速信号、高压轴转速信号、高压压气机进口总温、发动机进口总温及发动机进口等效总压；
根据低压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定低压轴换算加速率，及根据高压轴转速信号和发动机进口等效总压，确定高压轴换算加速率；
根据低压轴转速信号和发动机进口总温，确定低压轴换算加速率阈值，及根据高压轴转速信号和高压压气机进口总温，确定高压轴换算加速率阈值；
当高压轴换算加速率小于高压轴换算加速率阈值时，开始计时；
在计时周期内，如果低压轴换算加速率小于低压轴换算加速率阈值，判定发生高压轴断裂故障。


2.根据权利要求1所述的发动机高压轴断裂检测方法，还包括：
获取运输设备行进速度；
根据高压轴转速信号和高压压气机进口总温，确定高压轴换算转速；
根据低压轴转速信号、发动机进口总温和运输设备行进速度，确定高压轴换算转速阈值；
当高压轴换算转速小于高压轴换算转速阈值时，判定发生高压轴断裂故障。


3.根据权利要求2所述的发动机高压轴断裂检测方法，还包括：
当高压轴换算加速率不小于高压轴换算加速率阈值，且高压轴换算转速不小于高压轴换算转速阈值时，判定未发生高压轴断裂故障。


4.根据权利要求2所述的发动机高压轴断裂检测方法，还包括：
当高压轴换算转速不小于高压轴换算转速阈值，且在计时周期内，低压轴换算加速率不小于低压轴换算加速率阈值时，判定未发生高压轴断裂故障。


5.根据权利要求2所述的发动机高压轴断裂检测方法，其中：
发动机进口等效总压为发动机进口总压；或者
发动机进口等效总压为环境静压；或者
发动机进口等效总压根据环境静压和运输设备行进速度确定。


6.根据权利要求2所述的发动机高压轴断裂检测方法，其中：
低压轴换算加速率根据函数关系式N1dotR＝(dN1/dt)/(P/101.325)确定；
高压轴换算加速率根据函数关系式N2dotR＝(dN2/dt)/(P/101.325)确定；
其中，N1为低压轴转速信号，N2为高压轴转速信号，P为发动机进口等效总压，N1dotR为低压轴换算加速率，N2dotR为高压轴换算加速率。


7.根据权利要求2所述的发动机高压轴断裂检测方法，其中：
所述根据低压轴转速信号和发动机进口总温，确定低压轴换算加速率阈值，包括：
根据函数关系式N1R＝N1/(T2/288.15)^0.5，确定低压轴换算转速；
根据低压轴换算转速的插值函数，确定低压轴换算加速率阈值；
所述根据高压轴转速信号和高压压气机进口总温，确定高压轴换算加速率阈值，包括：
根据函数关系式N2R＝N2/(T25/288.15)^0.5，确定高压轴换算转速；
根据高压轴换算转速的插值函数，确定高压轴换算加速率阈值；
其中，N1为低压轴转速信号，N2为高压轴转速信号，T2为发动机进口总温，T25为高压压气机进口总温，N1R为低压轴换算转速，N2R为高压轴换算转速，N1dotRthd为低压轴换算加速率阈值，N2dotRthd为高压轴换算加速率阈值。


8.根据权利要求2所述的发动机高压轴断裂检测方法，其中：
高压轴换算转速根据函数关系式N2R＝N2/(T25/288.15)^0.5确定；
所述根据低压轴转速信号、发动机进口总温和运输设备行进速度，确定高压轴换算转速阈值，包括：
根据函数关系式N1R＝N1/(T2/288.15)^0.5，确定低压轴换算转速；
根据低压轴换算转速和运输设备行进速度的插值函数，确定高压轴换算转速阈值；
其中，N1为低压轴转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉东，阙建锋，宋明哲，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31