[发明专利]航空发动机转子早期积液故障识别方法

说明书

一种航空发动机转子早期积液故障识别方法，能够简单有效的识别航空发动机转子早期积液故障，并与不平衡故障作区分。本发明将积液故障与健康幅频特性曲线积分面积的差值作为识别特征。在峰值点前，积液故障的幅值高于健康，峰值点后，低于健康；不平衡故障在峰值点前后幅值较健康的高低关系固定，不会出现一边高于健康，一边低于健康的情况。通过积液转子幅频特性线的积分面积与健康转子的积分面积之差，在左右积分区域将有明显的符号区别的特点判定积液故障。该特征航空发动机转子积液故障独有。能有效将其与航空发动机不平衡故障区别开来。本发明能够简单有效地识别航空发动机转子积液故障，具有推广使用方便和可信度高的特点。

技术领域

本发明涉及一种航空发动机转子早期积液故障的识别方法，属于发动机故障诊断领域。

背景技术

为追求高推重比，航空发动机的转子皆为盘腔结构，在研制与实际运转时，由于设计不当或工作不当，常有盘腔积液现象发生。滑油一旦进入盘腔，将与转子形成流固耦合。积液达到一定条件，将导致转子失稳。此时，将产生一略低于临界转速的共振频带。转子进入失稳区时振动状态难以控制，危险性极大。因此需要找寻方法在转子未进入失稳区时识别积液故障。

现有的研究大多集中于积液的黏性对于转子涡动频率，失稳区的影响及该故障模型的刻画：张文等描述了实验中部分充液转子系统在失稳过程中的动力特性，并给出了部分充液转子系统失稳的判据。Derenyaev证明了在充液转子系统中可能发生Andronf-Hopf叉。Dosaev给出了一种针对含有粘性液体的中空实体的离散动力学模型。祝长生等在积液转子振动方面也做了大量的研究工作，先后在粘性流体稳定性分析、三维流体分析、悬臂柔性转子系统稳定性分析等方面做了深入探讨，得到了二维模型下，旋转流体对转子作用力的表达式，并提出了一种简单的无粘流体三维模型，给出了旋转流体对转子作用力的详细表达式，但仅限于分析无外阻尼或外阻尼小的部分充液转子系统的稳定性问题。在如何识别积液故障方面，缺少一种简单有效的识别方法能在积液早期监测出积液故障。

困难在于，未进入失稳区时，转子积液故障与不平衡故障振动特征高度相似，都以旋转基频为主，目前尚无相关方法提出如何在非失稳区识别出转子早期积液故障。西北工业大学的张铮其2016年的硕士学位论文《航空发动机盘腔积液理论实用性研究》中，通过实验研究了在不同积液量与不同不平衡量下的转子振动特点，讨论了小积液量下转子的振动特性，但却并未对这种特点进行深入分析，并未提出用于识别转子早期积液故障的方法。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺少一种简单有效的早期监测出积液故障方法的不足，本发明提出了一种航空发动机转子早期积液故障识别方法。

本发明的具体过程是：

步骤1，建立识别基准。

所述的识别基准是航空发动机健康转子从400rpm加速至一阶临界转速，再从一阶临界转速减速至400rpm的过程中的振动数据。

步骤2，待识别转子数据振动样本采集。

对于待识别转子，选取其从从400rpm加速至一阶临界转速，再从一阶临界转速减速至400rpm的过程中的振动数据。记录振动数据，得到1组待识别转子的振动数据。

步骤3，绘制幅频特性曲线。

根据待识别转子振动数据与健康转子振动数据，绘制待识别转子的幅频特性曲线与健康转子的幅频特性曲线。

绘制待识别转子的幅频特性曲线与健康转子的幅频特性曲线时，对待识别转子振动数据和健康转子振动数据，都进行FFT处理，提取转速与振动幅值。将所述的转速与振动幅值关系通过幅频特性曲线表示，得到待识别转子幅频特性曲线与健康转子幅频特性曲线。

步骤4，计算各个分区上待识别转子与健康转子的积分面积差。