[发明专利]在涡轮发动机燃料供给回路中监测高压泵的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种在涡轮发动机喷嘴的燃料供给回路中监测高压泵的设备和方法。该涡轮发动机包括涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机。

背景技术

在这种类型的涡轮发动机中，燃料喷嘴的供给回路包括：低压泵和高压齿轮泵的结合体。低压泵为高压泵提供原料以避免气穴现象。高压泵提供流量及燃料压力，该流量及燃料压力足够为涡轮发动机燃烧室的喷嘴提供供给，并冷却IDG(驱动发电机总成，Integrated Drive Generator)系统和涡轮发动机的润滑液，控制涡轮发动机的可变几何单元的驱动器，例如，尤其是带有可变设置的导向叶片。

高压泵供给的燃料要经过FMU(燃料计量单元，Fuel Metering Unit)，其中FMU包括与增压节流阀连接的流量调节阀，其本身被连接到喷嘴的供给管。

当电气控制开启时，只要调节阀出口燃料的压力没有达到预定值，比如预定值达到19巴，那么增压节流阀就会液压保持关闭。

高压齿轮泵由涡轮发动机机械地驱动，高压齿轮泵的转速与涡轮发动机的转速成正比。高压齿轮泵出口处的流量和燃料压力由该高压齿轮泵的转速决定。随着泵的老化将会出现现象：需要通过增加该泵的转速来维持预定值处的燃料流量和压力。

不管什么原因，在涡轮发动机被停止，并且通过空气的唯一作用(soleeffect)必须被重新启动时(在启动阶段的特定点上也可采用用于启动器的辅助措施)，在飞行状态，想要重新启动涡轮发动机是非常困难或者是不可能的，所述空气因飞行器的移动而流过压缩机和涡轮叶片。高压泵在这种情况下被驱动处于相对较低的速度转动，但必须提供一定流量和压力的燃料以足够使增压节流阀液压打开，从而为涡轮发动机的喷嘴提供适当的供给。

必须对高压泵的磨损进行监测，以使在飞行中不能重新启动之前更换该泵，这是因为，在给定的转速和预定压力下，高压泵的磨损可导致泵出口的燃料流量逐渐减少。

对涡轮发动机的维护推荐，在高压泵运转大约1200小时对其更换，并且优化该泵的寿命周期是不可能的，这是因为，一方面，泵的早期磨损不可能被发现；另一方面，处于在良好操作条件下的泵有时也需要被更换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单、有效和经济的方案以解决上述问题。

本发明提供了一种在涡轮发动机燃料供给回路中监测高压泵的设备。该回路包括：增压节流阀，其在预定的压力阈值处被调节，并被安装在燃料流量调节阀和喷嘴的供给管之间，及用于测量涡轮机的转速的装置，其特征在于，该设备包括：用于探测增压节流阀的开启的装置，用于记录在增压节流阀开启时涡轮发动机转速的测量值的装置，及用于将该值与预定阈值相比较的装置，以便当记录的转速值达到预定的阈值时建议更换高压泵。在发动机的FADEC(全能数字式发动机控制器，Full Authority Digital Engine Control)的中具有这些设备。

通常，当燃料供给回路的增压节流阀已设置有探测其开启的装置时，根据本发明的用于监测的该装置使用已经被安装在涡轮发动机上的基本部件，并因此特别经济。

此外，它还可以精确地监测在增压节流阀开启时转速的变化，这种变化可以代表燃料供给回路中高压泵的磨损程度，以便当所探测的转速到达预定阈值时，或者超过该阈值时，在飞行状态中涡轮发动机的重新启动将是困难的或者几乎是不可能的，从而报告更换高压泵的必要性。

优选地，在涡轮发动机启动阶段中每一个阶段记录相应的转速的值和探测增压节流阀的开启。

根据本发明的另一特点，该设备还包括：用于测量燃料温度的装置；和校正装置，用于根据测量的温度和预定的温度之差校正记录的转速值。

还可能地，考虑到因燃料温度变化而导致燃料密度变化，以校正记录的转速值，并与大体恒温条件下的预定阈值相比较。

本发明还进一步提出了一种用于在涡轮发动机燃料供给回路中对高压泵监测的方法。该回路包括：增压节流阀，其被安装在燃料计量阀和喷嘴供给管之间，其特征在于，该方法包括：探测增压节流阀的开启，记录与该开启相应的涡轮发动机转速值，将该值与预定阈值相比较，以及当记录的转速值达到预定阈值时建议更换高压泵。

根据本发明的其他特点，该方法还包括：测量增压节流阀出口处燃料温度；根据测量的燃料温度值与预定温度值之差校正记录的转速值；并确定记录的转速值的比较阈值，以此在高压泵整个服务寿命周期为飞行过程中的涡轮发动机提供重新启动。