[发明专利]用于监测涡轮机的方法、装置、系统、飞行器以及计算机程序产品

说明书

用于监测涡轮机的方法、装置、系统、飞行器以及计算机程序产品，该涡轮机包括定子和转子。该方法包括获取输入信号的步骤，输入信号表示涡轮机的定子或转子的变形。输入信号由附接到定子或转子的变形量具获取。输入信号包括：第一部分，第一部分表示由转子叶片相对于定子旋转导致的定子的变形或转子的变形；以及第二部分，第二部分表示由转子叶片的不同元件导致的变形。该方法包括对输入信号进行重新采样以获得重新采样的输入信号的步骤，重新采样的输入信号包括在涡轮机转子的每一周转中的预定的整数数量的样本。该方法还包括对重新采样的输入信号进行处理的步骤，该步骤包括：对重新采样的输入信号进行滤波，使得能够获得第二部分被减弱的滤波输入信号；以及将滤波输入信号分离成多个第三部分，每个第三部分表示由各自相关的叶片导致的对变形的贡献。该方法还包括在第三部分中对与第三部分相关联的叶片与定子之间的接触进行检测的步骤。

技术领域

本公开涉及涡轮机的监测的一般领域。更特别地，本公开涉及能够检测涡轮机的定子与转子之间的摩擦的监测方法。本公开还涉及用于实施这种方法的装置和系统。涡轮机的定子与转子之间的这些摩擦被认为是异常现象。

背景技术

涡轮机是使得能够通过被称为转子的旋转组件将流体的动能转化成机械能(以及相反地，将机械能转化成流体的动能)的机器。涡轮机的静止部件被称为定子。

这些涡轮机根据其功能具有不同的设计：涡轮、泵、压缩机、涡轮压缩机、涡轮喷气发动机等。然而，这些涡轮机中的大部分涡轮机具有共同的架构，通过轴承包括转子(安装在轴上的旋转部件)和定子(连接到飞行器的结构部的固定部件)。转子包括多个叶片，多个叶片旨在加速穿过涡轮机的空气的流动。为了在转子与定子之间构建相对的旋转移动，叶片必须与定子间隔开，该间隔通常被称为“叶片尖端间隙”或JSA。在飞行器中，叶片尖端间隙是涡轮机的重要设计和功能性参数。该间隙的最小化避免了过多的空气流绕过旋转的叶片排，从而提高了涡轮机的能量输出。然而，由于取决于涡轮机的运行周期的热膨胀和机械现象，该间隙经受了波动。

在一些情况下，间隙的这些波动不对称地发生，定子与转子的一些叶片之间的间隙变为零。零间隙导致了涡轮机的旋转部件与固定部件之间的磨擦(摩擦)。这可能导致耐磨表面的过度磨损以及由于在叶片尖端水平处的泄漏流的增加而导致的效率的损失。

由于这些原因，期望能够对摩擦发生的瞬间进行检测和监测。摩擦的时间和幅度的确定使得能够在预防性监测的情况下对这些现象进行监测和控制。提出的指标的幅度在预防性维护的情况下可以间接地用于评估接触界面在摩擦后的磨损。

发明内容

在该背景下，本发明特别地通过提供能够执行该监测的方法、装置、系统、飞行器以及计算机程序产品解决了涡轮机的监测的技术问题。

因此，根据第一实施例，提供了一种用于监测涡轮机的方法，该涡轮机包括定子和转子。该方法包括：获取输入信号的步骤，输入信号表示涡轮机的定子的变形或转子的变形。输入信号已经由附接到定子或转子的变形量具获取。输入信号包括：第一部分，第一部分表示由转子的叶片相对于定子旋转导致的定子的变形或转子的变形；以及第二部分，第二部分表示由与转子的叶片分离的元件导致的变形。该方法包括对输入信号进行重新采样以获得重新采样的输入信号的步骤，重新采样的输入信号包括在涡轮机的转子的每一周转中的、预定的整数数量的样本。该方法还包括对重新采样的输入信号进行处理的步骤，该步骤包括：对重新采样的输入信号进行滤波，以获得滤波输入信号，其中，第二部分被减弱，以及将滤波输入信号分离成多个第三部分，每个第三部分表示由各自相关的叶片导致的对变形的贡献。该方法还包括在第三部分中对与第三部分相关联的叶片与定子之间的摩擦进行检测的步骤。

该方法提供了以下优点：

-变形的测量的使用以及相关联的信号的处理使得能够获得良好的摩擦检测精度。这是因为该方法特别地使得能够限制空气动力学噪声的影响以及可能来自不同的机械源和/或电源的干扰的影响。