渦扇發(fā)動機風扇整機配平方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空發(fā)動機領(lǐng)域，尤其涉及一種渦扇發(fā)動機風扇整機配平方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 航空發(fā)動機在研制及運營過程中都會遇到因風扇不平衡引起的振動問題，不平衡 量的大小直接影響風扇的振動水平，如果振動超標則會影響發(fā)動機安全及乘客舒適度等， 因此需要對風扇進行配平以降低發(fā)動機振動水平。
[0003] 對于渦扇發(fā)動機來說，尤其是大涵道比渦扇發(fā)動機，風扇直徑較大，一般的動平衡 機不能滿足其尺寸、功率等要求，且風扇不平衡量引起的振動與風扇轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、安裝運行環(huán) 境有密切關(guān)聯(lián)，因此目前已有人提出了不需要專用平衡機，將發(fā)動機裝在臺架或飛機上即 可完成的整機動平衡方法，但目前尚缺乏可實施的配平方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提出一種渦扇發(fā)動機風扇整機配平方法及系統(tǒng)，能夠盡量消除由 風扇不平衡導致的振動超標問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種渦扇發(fā)動機風扇整機配平方法，包括：
[0006] 在渦扇發(fā)動機運行到配平轉(zhuǎn)速時，通過安裝在渦扇發(fā)動機上的低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感 器和1號軸承振動傳感器分別采集低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號和1號軸承振動信號；
[0007] 根據(jù)所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號和1號軸承振動信號計算所述1號軸承振動信號時頻 轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度和振動相位；
[0008] 根據(jù)所述振動幅度和振動相位，以及已知的風扇不平衡量在1號軸承振動測點的 振動響應(yīng)，確定風扇的配平量和配平位置；
[0009] 在所述渦扇發(fā)動機停車時根據(jù)確定的所述風扇的配平量和配平位置對所述風扇 采取配平措施。
[0010] 進一步的，所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器的音輪上設(shè)有相位齒，且所述相位齒與所述 渦扇發(fā)動機的各個風扇葉片均具有相對固定的周向角度關(guān)系；所述根據(jù)所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 信號和1號軸承振動信號計算1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的 振動幅度和振動相位的操作具體包括：
[0011] 根據(jù)所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算所述相位齒先于所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器的安 裝位置的角度θ ;
[0012] 采用快速傅立葉變換頻譜分析方法確定1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后的頻率分 量F和不平衡量振動波峰先于所述1號軸承振動傳感器的安裝位置的角度妒；
[0013] 根據(jù)所述頻率分量F確定對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度A ;
[0014] 根據(jù)角度Θ和角度f、以及所述1號軸承振動傳感器的安裝位置先于所述低壓轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)速傳感器的安裝位置的角度λ，計算出所述配平轉(zhuǎn)速下1號軸承振動信號的頻率分量 的振動相位δ。
[0015] 進一步的，已知先于所述相位齒角度δ。的不平衡量η將引起的1號軸承振動測點 的振動響應(yīng)為所述1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度A 2 和振動相位S 2 ;所述根據(jù)振動幅度和振動相位，以及已知的風扇不平衡量在1號軸承振動 測點的振動響應(yīng)，確定風扇的配平量和配平位置的操作具體包括：
[0016] 根據(jù)所述不平衡量η和振動幅度A2確定風扇不平衡量與1號軸承振動信號時頻 轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度的正比例關(guān)系；
[0017] 根據(jù)計算出的振動幅度A以及確定的正比例關(guān)系，計算出對應(yīng)的風扇的配平量；
[0018] 根據(jù)計算出的振動相位δ以及已知先于所述相位齒角度S。和振動相位S2計算 風扇配平位置相對于所述相位齒的角度。
[0019] 進一步的，在根據(jù)所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號和1號軸承振動信號計算所述1號軸承 振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度和振動相位的操作之前，還包 括：
[0020] 判斷所述配平轉(zhuǎn)速下1號軸承振動信號的配平轉(zhuǎn)速同頻率分量的振動幅度是否 超出預(yù)設(shè)標準，如果超出標準，則繼續(xù)執(zhí)行根據(jù)所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號和1號軸承振動信 號計算所述1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度和振動 相位的操作，否則取消配平操作。
[0021] 進一步的，在所述渦扇發(fā)動機停車時根據(jù)確定的所述風扇的配平量和配平位置對 所述風扇采取配平措施的操作之后，還包括驗證配平效果的操作，具體包括：
[0022] 在所述渦扇發(fā)動機開車時，通過判斷所述1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配 平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度是否超出預(yù)設(shè)標準來驗證配平效果；
[0023] 如果超出標準，則重復所述風扇的配平量和配平位置的計算及配平措施，直至滿 足標準。
[0024] 進一步的，所述驗證配平效果的操作中所用的預(yù)設(shè)標準與計算所述1號軸承振動 信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度和振動相位的操作之前的超標判 斷所用的預(yù)設(shè)標準一致，或者高于計算所述1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速 的頻率分量的振動幅度和振動相位的操作之前的超標判斷所用的預(yù)設(shè)標準。
[0025] 進一步的，所述1號軸承振動信號的采集頻率不小于所述配平轉(zhuǎn)速的5倍。
[0026] 進一步的，所述根據(jù)確定的所述風扇的配平量和配平位置對所述風扇采取配平措 施的操作具體為：
[0027] 根據(jù)確定的所述風扇的配平量和配平位置，通過在風扇葉片上安裝不同規(guī)格的平 衡螺釘來進行風扇配平。
[0028] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種渦扇發(fā)動機風扇整機配平系統(tǒng)，包括：
[0029] 信號采集單元，用于在渦扇發(fā)動機運行到配平轉(zhuǎn)速時，通過安裝在渦扇發(fā)動機上 的低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器和1號軸承振動傳感器分別采集低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號和1號軸承振動 信號；
[0030] 振動幅度及相位計算單元，用于根據(jù)所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號和1號軸承振動信號 計算所述1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度和振動相 位；
[0031] 配平量及位置確定單元，用于根據(jù)所述振動幅度和振動相位，以及已知的風扇不 平衡量在1號軸承振動測點的振動響應(yīng)，確定風扇的配平量和配平位置；
[0032] 配平實施單元，用于在所述渦扇發(fā)動機停車時根據(jù)確定的所述風扇的配平量和配 平位置對所述風扇采取配平措施。
[0033] 進一步的，所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器的音輪上設(shè)有相位齒，且所述相位齒與所述 渦扇發(fā)動機的各個風扇葉片均具有相對固定的周向角度關(guān)系；所述振動幅度及相位計算單 元具體包括：
[0034] 相位齒角度計算模塊，用于根據(jù)所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號計算所述相位齒先于所述 低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器的安裝位置的角度Θ ;
[0035] 快速傅立葉變換模塊，用于采用快速傅立葉變換頻譜分析方法確定1號軸承振動 信號時頻轉(zhuǎn)換后的頻率分量F和不平衡量振動波峰先于所述1號軸承振動傳感器的安裝位 置的角度妒；
[0036] 振動幅度確定模塊，用于根據(jù)所述頻率分量F確定對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的 振動幅度A ;
[0037] 振動相位計算模塊，用于根據(jù)角度Θ和角度以及所述1號軸承振動傳感器的 安裝位置先于所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器的安裝位置的角度λ，計算出所述配平轉(zhuǎn)速下1號 軸承振動信號的頻率分量的振動相位δ。
[0038] 進一步的，已知先于所述相位齒角度δ。的不平衡量η將引起的1號軸承振動測點 的振動響應(yīng)為所述1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度A 2 和振動相位δ 2 ;所述配平量及位置確定單元具體包括：
[0039] 比例關(guān)系確定模塊，用于根據(jù)所述不平衡量η和振動幅度A2確定風扇不平衡量與 1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度的正比例關(guān)系；
[0040] 配平量計算模塊，用于根據(jù)計算出的振動幅度A以及確定的正比例關(guān)系，計算出 對應(yīng)的風扇的配平量；
[0041] 配平位置計算模塊，用于根據(jù)計算出的振動相位δ以及已知先于所述相位齒角 度S。和振動相位S 2計算風扇配平位置相對于所述相位齒的角度。
[0042] 進一步的，還包括：
[0043] 超標判斷單元，用于判斷所述配平轉(zhuǎn)速下1號軸承振動信號的配平轉(zhuǎn)速同頻率分 量的振動幅度是否超出預(yù)設(shè)標準，如果超出標準，則繼續(xù)執(zhí)行根據(jù)所述低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號 和1號軸承振動信號計算所述1號軸承振動信號時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的 振動幅度和振動相位的操作，否則取消配平操作。
[0044] 進一步的，還包括：
[0045] 配平驗證單元，用于在所述渦扇發(fā)動機開車時，通過判斷所述1號軸承振動信號 時頻轉(zhuǎn)換后對應(yīng)于配平轉(zhuǎn)速的頻率分量的振動幅度是否超出預(yù)設(shè)標準來驗證配平效果，如 果超出標準，則重復所述風扇的配平量和配平位置的計算及配平措施，直至滿足標準。
[0046] 進一步的，所述配平驗證單元中所用的預(yù)設(shè)標準與所述