[发明专利]一种燃烧振荡的监测装置及其方法

说明书

本发明提供了一种燃烧振荡的监测方法，所述方法包括：采集燃烧室及其周边的多个动力学信号，所述多个动力学信号至少包括所述燃烧室的压力；在时域内分析每个所述动力学信号，比较每个所述动力学信号的时域分析结果与相应的第一阈值，判断是否所有动力学信号的时域分析结果均低于所述相应的第一阈值，若是则进入早期燃烧振荡诊断步骤，否则进入下一步骤；在频域内分析每个所述动力学信号得到每个所述动力学信号的指示值；对所述指示值进行融合处理得到总指示值；判断所述总指示值是否低于第二阈值，如果是则判定未发生燃烧振荡，否则判定发生燃烧振荡。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种燃烧振荡的监测装置及其方法。

背景技术

航空发动机燃烧不稳定时会产生热声场共振现象，称为燃烧振荡。燃烧振荡会影响航空发动机的正常运转，例如会导致发动机停止运转、部件损伤，严重时会导致燃烧室烧蚀，发动机报废，因此需要及时监测并消除航空发动机运行过程中的燃烧振荡。

现有技术中，针对燃烧振荡提出了多种监测方法。例如，采用火焰数字成像及其分析技术来检测燃烧不稳定性的方法，该方法使用到了图像处理，速度慢并且准确度较低；又例如，通过检测热学声量和振动来监测燃烧振荡，该方法仅限于检测一二阶共振峰，其检测范围有限，检测精度较低；再例如，通过比较压力脉动和火焰脉动的相位组成，采用光谱分析手段对燃烧过程进行分析，或者通过评估燃烧室压力脉动自相关函数来估计阻尼，以及通过阻尼来估计燃烧振荡裕度，这些方法准确性较差，误诊率较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种燃烧振荡的监测装置及其方法，以提高监测的精度，降低误诊率。

为解决上述技术问题，本发明的一方面提供了一种燃烧振荡的监测方法，所述方法包括：采集燃烧室及其周边的多个动力学信号，所述多个动力学信号至少包括所述燃烧室的压力；在时域内分析每个所述动力学信号，比较每个所述动力学信号的时域分析结果与相应的第一阈值，判断是否所有动力学信号的时域分析结果均低于所述相应的第一阈值，若是则进入早期燃烧振荡诊断步骤，否则进入下一步骤；在频域内分析每个所述动力学信号得到每个所述动力学信号的指示值；对所述指示值进行融合处理得到总指示值；判断所述总指示值是否低于第二阈值，如果是则判定未发生燃烧振荡，否则判定发生燃烧振荡。

在本发明的一实施例中，所述燃烧室的压力由压力传感器采集，所述压力传感器安装于所述燃烧室的侧壁开孔。

在本发明的一实施例中，多个动力学信号还包括高压转子转速、高压压气机出口压力、高压涡轮进口压力和中后机匣振动信号中的至少一个。

在本发明的一实施例中，在时域内分析每个所述动力学信号包括计算每个所述动力学信号的均方根值。

在本发明的一实施例中，在频域内分析每个所述动力学信号得到每个所述动力学信号的指示值包括：获取多个燃烧振荡特征频率周边频带的能量值，若每个所述燃烧振荡特征频率周边频带的能量值均低于相应的第三阈值，则判定未发生燃烧振荡，否则判定发生燃烧振荡。

在本发明的一实施例中，若频域分析结果判定未发生燃烧振荡，将指示值赋值为第一指示值；若频域分析结果判定发生燃烧振荡，将指示值赋值为第二指示值。

在本发明的一实施例中，进行早期燃烧振荡诊断的步骤包括：对所述动力学信号时频域混合分析，得到多个燃烧振荡早期特征频率，从中提取出多个早期特征指示值；判断每个所述早期特征指示值是否低于相应的第四阈值，若所有所述早期特征指示值均低于相应的第四阈值，则判定未发生早期燃烧振荡，否则判定发生早期燃烧振荡。

在本发明的一实施例中，所述早期特征指示值包括特征频率幅值或特征频率周边频带的能量值。

在本发明的一实施例中，判断发生燃烧振荡或早期燃烧振荡之后，还包括调整控制律。