[发明专利]基于区间控制策略的转子裂纹故障检测方法

说明书

本发明提供基于区间控制策略的转子裂纹故障检测方法，属于航空发动机技术领域。本发明首先选取航空发动机双转子结构的低压部分建立单转子系统模型，并建立坐标系；然后计算航空发动机转子系统临界转速，并根据临界转速设置转速的目标控制区间；在待检测处的Y轴方向、转速的目标控制区间内施加常数激励，建立转子系统动力学模型；将所述转子系统动力学模型转换为振动响应方程；将各个参数作为转子系统的输入信号，将振动响应作为转子系统的输出信号，绘制幅频响应曲线；最后根据幅频响应曲线判断转子裂纹故障。本发明解决了现有转子裂纹故障检测的成功率不高的问题。本发明可用于航空发动机转子裂纹检测。

技术领域

本发明涉及转子裂纹故障检测方法，属于航空发动机技术领域。

背景技术

随着社会的发展，飞机和航空业的发展越来越受到世界各国重视。航空发动机作为提供飞行动力的核心，结构复杂，易受激振和温度等因素影响，一直以来都是航空领域的热门课题。裂纹是发动机转子的重要故障形式，裂纹的研究在发动机的生产设计、产品检测与维护方面有着重要的意义。

现有的裂纹模型主要有：方波模型(韩捷,张瑞林.旋转机械故障机理及诊断技术[M].北京：机械工业出版社,1997)裂纹的开闭及轴刚度的变化可用阶跃函数来表示；由Schmied提出的余弦波模型(Schmied J.Vibration behavior of a turbine rotorcontaing a transverse crack[J].Journal of Mechanical Design,1980,102(1):140-146)粗略考虑了裂纹半开半闭的过渡过程，综合模型(高建民,朱晓梅.转轴上裂纹开闭模型的研究[J].应用力学学报,1992,9(1)108-112)给出了裂纹开闭状态及过渡过程与裂纹深度、转轴在裂纹开闭处的挠曲状态之间的关系，Men提出的非线性模型(Meng G,GaschR.The nonlinear influences of whirlspeed on the stability and response of acracked rotor[J].Journal of Machine Vibration,1992,4(2):216-230)考虑裂纹和轴心位移之间的关系，提出了一种考虑系统非线性涡动影响的非线性裂纹开闭模型。

区间控制策略在实际工程中是十分普遍的。胡铭菲(胡铭菲,许鋆,罗雄麟.带经济成本函数的区间预测控制[J].化工进展,2018,37(6).DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1639)等将区间预测控制和经济模型预测控制的目标函数结合，得到满足控制要求且经济效益更好的新型控制策略；罗雄麟等(罗雄麟,周晓龙,朱丽萍.参考轨迹在线优化的区间预测控制[J].控制工程,2013,20(2):377-380.DOI:10.14107/j.cnki.kzgc.2013.03.037)提出一种基于模型预测控制理论的区间控制算法，王兰豪等(王兰豪,贾瑶,柴天佑.再磨过程的泵池液位和给矿压力双速率区间控制[J].自动化学报,2017,43(6):993-1006.DOI:10.16383/j.aas.2017.c170134)通过设计消除前一时刻未建模动态补偿信号叠加于基于线性模型设计的反馈控制器，提出了泵池液位和给矿压力双速率区间控制算法。