[发明专利]一种畸变来流条件下航空压气机系统稳定性在线监测方法

说明书

本公开提供了一种畸变来流条件下航空压气机系统稳定性在线监测方法，在压气机机匣壁面周向均匀布置若干动态压力传感器，采集叶片压力信号，对每一动态压力传感器所采集的相邻两个转子周期的压力信号进行相似性分析,得到相似性系数SC；采用畸变度DC对压气机内流动的畸变程度进行量化评估；将若干所述动态压力传感器分别计算得到的SC进行平均，并将平均相似性系数SC_all和畸变度DC相乘进行修正，得到压气机转子叶片整环的相似性系数的修正值SC_f；设置一统计窗，统计在当前采样点之前一段时间内SC_f的平均值SC_T，建立SC_T与压气机工作裕度之间一一对应的单调变化关系；从而通过SC_T的值实时监控压气机工作状态。

技术领域

本公开涉及叶轮机的技术领域，尤其涉及一种畸变来流条件下航空压气机系统稳定性在线监测方法。

背景技术

现有的对压气机气动工作状态进行监测的技术中，通常是采用傅里叶分析以及小波分析的方法对压气机失速先兆波(包括模态波和突尖波)进行探测和捕捉。现有的实验结果表明，从失速先兆波的出现到压气机的完全失速状态，往往只有数个毫秒的时间，并且由于先兆波的空间分布特性，使其及其难以被准确捕捉，无法为压气机的稳定工作状态提供准确有效的判据。

在压气机的实际工作状态中，还经常会面临多种多样的工作状态，高速压气机内部的流动结构更加多变，导致高速压气机失速的因素也更加复杂多变，任何工况的改变都会导致压气机内流场发生相应的变化，这使得传统方法对失速先兆波的捕捉更加困难，极易产生误报。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种畸变来流条件下航空压气机系统稳定性在线监测方法。

根据本公开的一个方面，一种畸变来流条件下航空压气机系统稳定性在线监测方法，包括以下步骤：

步骤一、在压气机机匣壁面周向均匀布置若干动态压力传感器，所述动态压力传感器实时采集压气机转子叶片的壁面压力信号；在压气机转子轴上安装一脉冲信号发生器，在每一个转子周期相同位置所述脉冲信号发生器发出脉冲信号，用于确定转子位置，相邻两次脉冲信号之间采集的动态压力信号即为一个转子周期的叶片压力信号；对每一所述动态压力传感器所采集的相邻两个转子周期的压力信号进行相似性分析，得到每个周向位置转子叶片信号的相似性系数SC，相似性分析计算公式如下：

其中，SC_i(t)为t时刻的第i支动态压力采集信号的相似性系数SC的值，p(t)为t时刻的转子周期的叶片压力信号，p(t-T)为上一个转子周期的叶片信号，T为一个转子周期的时间，wnd为计算相似性系数Sc的一个窗口长度，将wnd设为与一个转子周期的时间相同，如此，SC(t)就反应了相邻两个转子周期整环叶片信号的相似性系数；

步骤二、利用若干所述动态压力传感器，实时测出压气机周向若干个位置的壁面静压分布情况，当压气机遇到进气畸变的工作条件，则会导致若干所述压力传感器测量的静压发生变化，采用畸变度DC对压气机内流动的畸变程度进行量化评估：

其中，P为动态压力传感器所测得的壁面静压，处理时每一动态压力传感器会将窗口长度wnd内所有测得的动态压力数据进行平均，得到该位置的壁面静压；P_max为若干所述动态压力传感器中所测的最大静压值，P_min为若干所述动态压力传感器传感器所测的最小静压值；为若干所述动态压力传感器所测得的静压平均值；

步骤三、将若干所述动态压力传感器分别计算得到的相似性系数进行平均，得到SC_all，并将平均相似性系数和畸变度相乘进行修正，得到压气机转子叶片整环的相似性系数的修正值SC_f：