[发明专利]一种检测发动机轴承损坏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及监测轴承内磨损程度的一般领域，该轴承可提供发动机至少一个旋转轴的旋转支撑，例如航空涡轮发动机的轴间轴承。

背景技术

滚动轴承(滚珠轴承或滚柱轴承)普遍用于航空领域，特别用于对涡轮发动机高压转子和低压转子的轴提供旋转支撑。

涡轮机轴承的磨损情况需要进行监测，以尽早发现轴承的磨损，以预测轴承的断裂或严重故障。

其中一种已知的涡轮机轴承磨损监测方法是基于如下原理，即，轴承磨损的频率与轴承所支撑的轴或多个轴的转速成正比，该频率在涡轮机各部件中以振动形式传播。所以，该方法在于探寻涡轮机高速运行时各部件中的振动级。为此，该方法旨在整个飞行周期内采集振动信号，该信号取自一个或多个振动传感器，该能够检测涡轮机各部件的振动情况。然后，当确认振动级高于表示轴承良好状态的预定阈值时，即可检测轴承的磨损情况，此外，为了进行这种检测，人们已经确定了一种通用系数。例如，可以参考欧洲专利申请EP 1 111 364，其介绍了这种方法的实施。

然而，经过对磨损轴承的试验表明，采用这种方法并不总能检测到轴承磨损。来自振动传感器的测量结果在涡轮机高速运行时，经常受到自然振动情况的“污染”(燃烧室噪声、航空动力流造成的噪声、高压轴和低压轴转动速度的无数谐波的影响等)，这就造成了辨识表示磨损特征的振动级的难度。

发明内容

为此，本发明的主要目的是为了减少上述缺陷，提出一种能够可靠检测轴承磨损情况的方法，该轴承可向发动机的至少一个旋转轴提供旋转支撑。

根据本发明，该目的由下述方法实现，其包括：

a)确定测量周期，该周期对应发动机低速可重新运转期间的轴的转速范围；

b)在整个测量周期内，获取代表发动机各部件加速度的振动信号；

c)在测量周期内，对作为轴的转速的函数的振动信号进行采样；

d)将采样的振动信号转换成频率信号，以获得作为轴的转速的函数的频谱线；

e)计算谱线幅度的平均值；

f)确定受损滚柱的理论频率的倍数附近的幅度峰值；

g)计算每个幅度峰值和完好轴承确定的幅度级之间的比率；

h)将所获得的比率与至少一个预定磨损阈值进行比较。

本发明所提出的这种方法的特点非常突出，特别是，它可以在发动机低速可重新启动期间获得并处理振动信号。这样，噪声所形成的振动环境就降低了(例如，在涡轮机内，与燃烧和航空动力流相关的噪声很小)，从而提高了检测的可靠性。此外，人们还已经发现，发动机低速运转时，表示轴承磨损特征的理论频率要小于其高速运转时的频率，这就是说，在发动机低速运转时，可以观察到的轴承磨损数据要多于发动机高速运转时可观察到的数据。因此，轴承的受损情况就可以尽早得以发现。

根据本发明的一个有利特性，上述第h)步骤是将所获得的比率与低受损阈值比较，如果比率大于低受损阈值，还将其与高受损阈值进行比较，以确定轴承可能损坏的程度。

选择用于确定测量周期的发动机低速的可重新启动状态是对应发动机的起动阶段或停止阶段。起动和停止阶段对应发动机的低速运行，而且是可重新启动的。特别是，在涡轮机起动或停止期间应用本发明所提出的方法可以提供许多附加优点：在这些阶段期间，轴承的松弛趋于拧紧，为此，放大了轴承的磨损表征，这样，更容易发现轴承受损情况，该方法的实施成本更低，而且可以根据要求进行实施，例如，可以进行一次涡轮机的紧急中断起动。

本发明所提出的方法可以应用于向发动机两个旋转轴提供旋转支撑的轴承。在这些情况下，测量周期对应发动机低速运行时其中一个轴的转速范围，振动信号的采样可以根据测量周期内两个轴的转速之差的变化情况来进行。

步骤f)是确定受损滚柱理论频率的整数倍数附近的幅度峰值。

附图说明

参照附图，并结合如下说明，可以更好地理解本发明的其它特性和优点，但本发明并不仅限于附图给出的实施例，附图中：

图1为根据本发明所提出方法的实施步骤示意图；

图2为根据本发明所提出方法的步骤流程图，用于检测航空涡轮发动机轴间滚动轴承的磨损；

图3到6A-6C为示出了图2流程图的应用示例的图表。

具体实施方式

参看图1，图1示出了根据本发明所提出方法的各个步骤，用于检测向发动机的至少一个旋转轴提供旋转支撑的滚动轴承的磨损情况。