[发明专利]监测涡轮机引擎的点火序列的方法

说明书

技术领域

本发明普遍涉及涡轮机，尤其涉及涡轮引擎和飞机涡轮螺旋桨引擎以及工业燃气涡轮引擎。

更特别地，本发明涉及监测系统的退化，该退化可以影响启动涡轮机引擎的运转的序列的正常进程。

背景技术

涡轮机引擎的启动运转的不良序列可以引擎中的燃料-空气混合物的不良点火来表示。点火失败可以具有以下原因：燃料不足甚至没有燃料、计量、或者喷油器、或者能量不足或没有能量，这可能是由于燃料泵的退化或者进一步由于火花生成系统。

一般来说，在启动引擎的序列中引擎的系统的退化借助于点燃燃料-空气混合物的时长来监测，该时长被定义为燃料喷注到引擎的燃烧室中与检测到该混合物点火之间的时间间隔。

因此，对于给定的引擎，点火时长被用作在涡轮机引擎的启动中使用的系统的退化的指标。因而，该指标由引擎的每次启动时的测量来随时间跟踪，并且在点火时长相对于参考时长具有确认偏差的情况下发出告警。随后可以预测引擎的故障概率并且检查系统以限制由于引擎不启动产生的可能成本。

例如，文件FR 2942001和US 2007/026030描述了一种用于监测引擎的启动能力中设备健康状况的方法，其中，除其他事物之外，点火时长得到确定并且所获得的值与参考引擎的预期参考点火时长进行比较，以由此推断引擎的一件设备是否存在异常。

然而，将点火时长用作指标是有限制的，这是因为点火时长的测量值具有过大的离差而无法使用，假定在系统自身不必进行修改的情况下，点火时长可以根据引擎的启动状况而变化。图1示出了在给定的“可靠”引擎(即未损坏)的五百次连续启动中启动时长随时间的改变，对该离差进行了说明，而图1b示出了该指标的五次连续启动中的平滑的时间依赖性，对该离差造成的噪声进行了说明。目前，该噪声对于引擎的启动系统的退化的可靠检测而言太大。标准偏差实际上为大约1.2，这使得仅可以检测到高强度的退化。

至于文件EP 2256319则描述了一种跟踪引擎的性能的方法，在跟踪过程中对各种参数进行测量并且与预先记录的值进行比较以识别可能的异常。

一般来说，现有技术的监测方法提出对大量参数进行监测以便更容易识别存在异常的一件设备。然而，这些方法通常难以应用并且需要许多传感器。而且，这些方法无法充分考虑引擎的环境，然而在引擎点火中涉及的各件设备没有退化的情况下，引擎的环境影响所监测的参数的值。

发明内容

因而，本发明的一个目的是提供一种用于监测涡轮机引擎的启动运转序列的方法，能够可靠确定引擎的参与到涡轮机的启动运转过程中的系统的整体或部分的退化，从而改善故障预测，该方法的应用快速、简单且廉价。

为此，本发明提出了一种用于监测引擎、尤其是涡轮机的点火序列的方法，包括以下步骤：

(i)针对预定的启动参数来确定所述引擎的点火时长；

(ii)将由此确定的所述引擎的点火时长与针对参考引擎和该启动参数的预期参考点火时长进行比较；

(iii)推导所述引擎的启动运转的指标；

(iv)对于所述序列的所述引擎的每次启动运转，依据该启动参数重复步骤(i)至(iii)；以及

(v)根据所述指标随时间的改变来生成所述引擎的所述点火序列的退化告警。

监测方法的某些优选但非限定性的特征如下：

启动参数包括下列参数中至少一个：

所述引擎在所述启动运转序列过程中的热量状况；

地面启动还是飞行中启动；

所述引擎启动时的高度；

环境压强；

所述引擎与到所述引擎的燃烧室中的燃料喷注对应的引擎转速；

点火时喷注到燃烧室中的燃料流量；

所述引擎的燃烧室的入口处的空气特性；

点火时长根据所述引擎的启动运转所需的所述引擎的火花塞的放电次数来确定；

在所述比较步骤中确定所述引擎的启动运转所需的所述引擎的所述火花塞的所述放电次数与所述参考引擎的启动运转所需的火花塞的预期放电次数之差；

当所述指标大于或等于预定阈值时生成退化告警；

所述引擎包括两个火花塞，并且针对每个火花塞，独立地确定所述指标；以及

所述方法进一步包括针对给定参考引擎并针对所述启动参数的一组值来确定一组参考点火时长。