[发明专利]轴监测系统

说明书

本发明题为“轴监测系统”。该系统包括第一音轮、第一传感器和处理器单元，该第一音轮同轴地安装到轴以与轴一起旋转并且包括周向齿排，该第一传感器被配置为通过生成第一交替测量信号来检测第一音轮的齿排的通过，该处理器单元被配置为确定连续的第一速度样本的持续时间。当第一传感器定位在第一音轮的至少一个轴向位置处并且处于第一音轮的任何给定旋转速度时，连续的第一速度样本的持续时间显示出相对于连续的第一速度样本的平均持续时间更长和更短的样本持续时间的特征重复模式。该处理器单元根据特征重复模式监测与旋转轴相关联的特性。

背景技术

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。

相关技术的描述

在气体涡轮引擎中，轴的轴向运动可能伴随该轴的即将发生的或实际的故障或该轴的轴向定位轴承的即将发生的或实际的故障。因此，希望监测此类轴的轴向位置，以便能够执行合适的自动或机组启动的校正动作，例如引擎关闭，以防止故障发展。

常规上，音轮和相关联的传感器用于测量轴速。例如，图17示意性地示出了具有周向齿排的音轮1和可变磁阻传感器2，该可变磁阻传感器通过生成交替测量信号来检测该齿排的通过。当音轮的每个齿靠近传感器的极片的正面时，围绕极片缠绕的导线所经历的磁通量发生变化，这是由于磁路的磁阻的变化，该磁路由极片、音轮和两者之间的气隙组成。

本发明至少部分地基于可适用于监测轴的轴向位置和实际上与轴相关联的其他特性(诸如轴弯曲和扭矩)的此类布置结构的实现。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于监测与旋转轴相关联的一个或多个特性的监测系统，该系统包括：

第一音轮，该第一音轮同轴地安装到轴以与轴一起旋转，该第一音轮包括周向齿排；

第一传感器，该第一传感器被配置为通过生成第一交替测量信号来检测第一音轮的齿排的通过；和

处理器单元，该处理器单元被配置为确定连续的第一速度样本的持续时间，每个第一速度样本是第一交替测量信号的n个连续周期的块，其中n是整数，并且其中每个周期的开始是自前一个周期的零交叉点，并且每个周期的结束是与后一个周期对应的零交叉点；其中，

在第一音轮的至少一个轴向位置处，第一音轮的齿排中的每第m个齿的周向厚度不同于第一音轮的其他齿的周向厚度，其中m是整数，m≠n，并且m既不是n的因子也不是n的倍数，由此当第一传感器定位在第一音轮的所述轴向位置处并且处于第一音轮的任何给定旋转速度时，连续的第一速度样本的持续时间显示出相对于连续的第一速度样本的平均持续时间更长和更短的样本持续时间的特征重复模式，更长和更短的样本持续时间与平均持续时间相差的量与在第一音轮的所述轴向位置处第m个齿的周向厚度与其他齿的周向厚度相差的量成比例；并且，

处理器单元根据特征重复模式监测与旋转轴相关联的特性。

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。

通常，第一音轮的其他齿可彼此相同。

通常，第一音轮的其他齿可包括随着轴的轴向方向上的距离的变化而恒定的周向厚度。例如，当在径向方向上观察时，它们可包括矩形形状。