[发明专利]大推力液体火箭发动机涡轮泵实时故障监控方法

说明书

本发明提供了一种大推力液体火箭发动机涡轮泵实时故障监控方法。该方法包括：1)多路位移信号采集；2)对于每一路位移检测信号，根据该路位移检测信号的特征门限，单独判断其是否发生突变；在发生突变时，实时输出当前时刻突变幅值；3)若当前时刻至少有两路位移检测信号发生突变，则认为涡轮泵位移参数突变；4)根据当前所处的运行时段以及预设的突变幅值门限，当判定涡轮泵位移参数突变时，任一路连续多次采样的位移检测信号突变幅值均大于预设的突变幅值门限时，判定涡轮泵故障。本发明融合突变状态和突变幅值判断涡轮泵工作状态，实现了对大推力液体火箭发动机涡轮泵故障的提前、准确检测。

技术领域

本发明涉及一种大推力液体火箭发动机涡轮泵实时故障监控方法，特别适用于发动机研制过程中涡轮泵严重破坏性故障的实时监控。

背景技术

大推力液体火箭发动机压力和温度等参数大幅提高，发动机工作条件更加恶劣，研制过程易于发生各种故障，造成极大损失。涡轮泵是液体火箭发动机故障易发部件，其故障发生发展极为迅速，常规的转速、压力和温度参数在破坏性故障发生前基本无异常变化，因此基于上述参数的故障监控系统无法在爆炸前判断发动机故障，实施故障减损控制。

位移参数对涡轮泵故障响应最迅速，对破坏性故障响应较常规参数提前，是涡轮泵故障特征参数，基于位移监控有望实现涡轮泵故障的提前准确检测。但大推力液体火箭发动机轴向力平衡系统影响因素众多、特性复杂，轴向力和位移特性难以准确评估；同时由于工作环境恶劣，位移传感器易发生故障，导致难以建立基于上下限监控的涡轮泵位移故障监控方案。

发明内容

本发明的技术解决问题是：解决现有方案无法提前、准确检测涡轮泵故障的不足，建立一种新型准确可靠的基于位移检测的涡轮泵故障监控方案。

本发明的技术解决方案是：

大推力液体火箭发动机涡轮泵实时故障监控方法，包括：

1)多路位移信号采集

采样多路位移检测信号，所述多路位移检测信号分别来自不同的传感器，所述传感器实时测量涡轮泵轴系移动状态；

2)位移信号突变检测

对于每一路位移检测信号，根据该路位移检测信号的特征门限，单独判断其是否发生突变；在发生突变时，实时输出当前时刻突变幅值；如果否，可以不输出数据，可仅作记录；

3)涡轮泵位移参数突变总体判断

若当前时刻至少有两路位移检测信号发生突变，则认为涡轮泵位移参数突变；

4)涡轮泵故障判断

根据当前所处的运行时段以及预设的突变幅值门限，当步骤3)判定涡轮泵位移参数突变时，任一路连续多次采样的位移检测信号突变幅值均大于预设的突变幅值门限时，判定涡轮泵故障。

可选地，所述传感器采用电涡流位移传感器。

优选地，步骤2)中，记录每一次采样的位移检测信号；根据每一路位移检测信号当前时刻点t_i的前n个采样时刻(t_i-n,t_i-n+1,…,t_i-2,t_i-1)的值学习得到的数据规律，形成所述该路位移检测信号的特征门限。进一步地，当前时刻的突变幅值较佳的计算方式为：每一路位移检测信号当前时刻的值与此前n个采样时刻的均值作差，取差值的绝对值作为该路位移检测信号当前时刻的突变幅值。

可选地，所述多路位移检测信号共为三路或四路位移检测信号，步骤3)中相应采用“三选二”或“四选三”的方式判定是否涡轮泵位移参数突变。