[发明专利]用于监控伺服阀致动系统的方法和设备

说明书

背景技术

本发明涉及伺服阀致动系统的一般领域。本发明主要涉及用于飞机涡轮喷气发动机的伺服阀致动系统。

涡轮喷气发动机通常包括伺服阀致动系统，旨在用于控制涡轮喷气发动机的可变几何形状。

本文中关于涡轮喷气发动机的“可变几何形状”意指这样的发动机的单元或其环境的单元，其中其尺寸、形状、位置和/或速度依赖于检测的事件或发动机的操作参数可以被修改。“可变几何形状”的示例是压缩机整流器的具有可变螺距的定子叶片、压缩机的排放阀、涡轮叶片顶端和燃料计。

通常，这些致动系统由发动机控制系统或EEC（“电子发动机控制”）的电子控制模块监控，以便于使可变几何形状适应飞行方案。控制经由反馈环保证。

因此，可以很好地理解，就涡轮喷气发动机的有效性和产率而言，用于致动在涡轮喷气发动机中的可变几何形状的系统的监控极其重要的。

这些致动系统的退化尤其是通过在建立的操作条件下具有ECU控制器的涡轮喷气发动机的单元的非顺应（non-compliant）位置和/或尺寸来表达，或者通过在瞬态条件下这些单元对这些控制器的慢响应来表达。这些退化是故障的报警信号，因为总体上在第一阶段中，它们被致动系统的反馈环补偿或者没有任何显著的结果，除了重新配置（例如，在有效控制通道中的变化）。

然而，在一些时间之后，当这些退化继续存在并且变得更糟，它们可以不再被补偿，因为控制装备受到限制。因此，这些退化可以具有使涡轮喷气发动机不能正确操作和运行的结果。这可以由ECU发送的故障消息表达。这些退化的检测因此是太迟的，因为它仅在致动系统已经出现故障时才实现。

具体的退化类型是伺服阀的静态电流的漂移，如图2所示。

图2是表示伺服阀的操作曲线的图表。更具体而言，图2的图表示出根据控制电流I_cmd在由伺服阀3输送到致动器的液压流速率Q的时间相关变化。在图2中，I_max表示ECU能够提供的控制电流I_cmd的最大值。

曲线20对应于伺服阀的额定条件，并且示出，伺服阀的静态电流，即将致动器保持在确定位置中需要的控制电流，具有非零值I₀。在额定条件下，然而电流I_max给出提供最大液压流速率Q_max的可能性。

曲线21示出伺服阀的非额定条件，例如在老化之后的条件。已经发现静态电流具有比I₀大的值I₁。换句话说，伺服阀的静态电流已经漂移。此外，在曲线21的非额定条件下，电流I_max不再给出提供最大液压流速率Q_max的可能性。换句话说，曲线21对应于伺服阀的退化条件。

这种退化条件的检测是已知的。然而，在检测期间，已经基本上影响了涡轮喷气发动机的性能。

因此，存在具有一种用于涡轮喷气发动机的可变几何形状的致动的系统的有效监控方法的需求，尤其是以便能够在涡轮喷气发动机不能被正确操作或运行之前发送维护通知给该致动系统。

相似的需求存在于伺服阀致动系统的其他应用中。

文献US2009/0306830描述了一种用于监控阀系统的方法，其中测量了在两个位置之间的阀元部件的切换时间。如果该持续时间超过预定阈值，那么所述方法确定该超过是否由于系统的磨损或分裂，或者是否由于一般条件导致。一般条件例如由电磁阀的控制电流表示。控制电流与参考值进行比较。然而，该文献没有描述：相关控制电流是在稳定状态期间检测的控制电流的平均值，稳定状态通过证实致动器的测量位置保持常数来检测。相反，所述的监控方法要求阀部件在两个位置之间进行切换。

发明内容

本发明通过提出一种用于监控包括控制设备、伺服阀和由伺服阀控制的致动器的致动系统的方法满足所述需求，所述控制设备能够根据所述致动器的设定位置值及测量位置确定控制电流并且将所述控制电流提供给所述伺服阀。所述监控方法特征在于，它包括：

-用于检测稳定状态的步骤；

-用于在检测所述稳定状态期间确定所述控制电流的平均值的步骤；以及

-用于将所述平均值与预定阈值进行比较的步骤。

相应地，本发明还涉及一种用于包括控制设备、伺服阀和由所述伺服阀控制的致动器的致动系统的控制设备，所述控制设备能够根据所述致动器的设定位置值及测量位置确定控制电流并且将所述控制电流提供给所述伺服阀。所述监控设备特征在于，它包括：

-用于检测稳定状态的装置；