[发明专利]轴监测系统

说明书

本发明提供了一种用于监测旋转轴的行为的监测系统。所述系统包括同轴地安装到所述轴以与所述轴一起旋转的发音轮，所述发音轮具有处于周向排的数量为N的齿。所述系统还包括第一传感器，所述第一传感器被配置成通过生成第一交变测量信号来检测所述发音轮的所述齿的经过，所述第一交变测量信号包括(i)频率为fN的初级振荡分量，其中f为所述轴的旋转频率；以及(ii)频率为f的次级振荡分量，当所述发音轮进动使得所述轴每次绕转时所述发音轮与所述第一传感器之间的间隙在最大值与最小值之间周期性变化。所述系统还包括处理器单元，所述处理器单元被配置成确定连续第一速度样本的持续时间，每个第一速度样本为所述第一交变测量信号的所述初级振荡分量的整数n个连续循环的块。所述第一交变测量信号的所述次级振荡分量在存在时在所述连续第一速度样本的持续时间中产生频率为f的周期性变化。所述处理器单元还被配置成检测所述第一速度样本的任何此类周期性变化并且将检测到的所述第一速度样本的周期性变化与阈值变化进行比较，以由此确定所述发音轮是否正在进动。

技术领域

本公开涉及轴监测系统，并且具体地涉及用于监测气体涡轮引擎的旋转轴的监测系统。

背景技术

在气体涡轮引擎中，可能重要的是监测各种事件以便允许采取缓解动作。

一个示例是叶片掉落事件(具体地风扇叶片掉落事件)，这必须快速响应以防止对引擎的进一步损坏。通常，所需的动作是关闭引擎。

另一个示例是轴弓弯。当线轴(即，给定的涡轮-轴-压缩机组合)具有均匀的温度时，则该线轴是平衡的。然而，引擎关闭后，不均匀的热浸回能使线轴的轴弓弯。具体地，此类弓弯可能为针对高压线轴的一个问题，该高压线轴暴露于比中压线轴或低压线轴高的温度。为了安全操作引擎，过度弓弯通常必须消除。一种选择是给低速马达供电以使线轴在引擎关闭后旋转几个小时以均匀分配浸回热。另一种选择是管理(通常延长)后续引擎起动，以确保弓弯在起动完成之前消除。

这两个示例的共同之处在于，由这些事件产生的失衡致使相应引擎轴离开中心旋转，即进动。

发明内容

根据第一方面，提供了用于监测旋转轴的行为的监测系统，该系统包括：

发音轮，所述发音轮同轴地安装到所述轴以与所述轴一起旋转，所述发音轮具有处于周向排的数量为N的齿；

第一传感器，所述第一传感器被配置成通过生成第一交变测量信号来检测所述发音轮的所述齿的经过，所述第一交变测量信号包括(i)频率为fN的初级振荡分量，其中f为所述轴的旋转频率；以及(ii)频率为f的次级振荡分量，当所述发音轮进动使得所述轴每次绕转时所述发音轮与所述第一传感器之间的间隙在最大值与最小值之间周期性变化；和

处理器单元，所述处理器单元被配置成确定连续第一速度样本的持续时间，每个第一速度样本为所述第一交变测量信号的所述初级振荡分量的整数n个连续循环的块；

其中所述第一交变测量信号的所述次级振荡分量在存在时在所述连续第一速度样本的持续时间中产生频率为f的周期性变化，并且所述处理器单元还被配置成检测所述第一速度样本的任何此类周期性变化并且将检测到的所述第一速度样本的周期性变化与阈值变化进行比较，以由此确定所述发音轮是否正在进动。

有利地，采用这种方法来监测旋转轴允许系统使用通常已经在引擎电子控制器(EEC)中可用的电子电路来进行旋转速度测量。因此，实施该系统的障碍和成本很低。

现在将阐述该监测系统的可选特征部。这些可单独使用或以任何组合使用。

处理器单元可为引擎的EEC的一部分。