一种变转速下涡轮冷却器故障诊断方法和装置与流程

专利2025-11-18  2


本申请涉及航空机电,尤其涉及一种变转速下涡轮冷却器故障诊断方法和装置。


背景技术:

1、涡轮冷却器属于飞机环控系统的核心部件,利用来自发动机压气机的压缩热空气,经前级冷却后,进入燃油—空气换热器换热后沿涡轮冷却器蜗壳流入喷嘴环处,高速流动的空气由喷嘴环进入涡轮盘叶片,冲击叶轮旋转做功,空气膨胀,压力降低,温度下降,空气的动能和焓降转换为机械功,这部分功由风扇消耗掉。空气对涡轮盘的叶片做功后,以低压和低温离开涡轮冷却器,供往飞机座舱和仪表舱,而部分空气被用来冷却涡轮冷却器的轴承。

2、涡轮冷却器作为航空环境控制系统中用于制冷的核心部件,一旦出现故障将会导致严重后果,甚至影响飞行安全。由于涡轮冷却器在航空环境控制系统的重要性,当前主要对涡轮冷却器的运行状态进行在线监控的方法,以发现故障及时预警。但是,当前对于涡轮冷却器在变转速工况下的在线故障诊断方面较为匮乏,因此需要对涡轮冷却器在复杂变转速工况下的快速定位故障问题进行研究。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请提供一种变转速下涡轮冷却器故障诊断方法和装置,可在复杂变转速工况下,支撑涡轮冷却器快速故障定位。

2、具体地,本申请是通过如下技术方案实现的:

3、本申请第一方面提供一种变转速下涡轮冷却器故障诊断方法,所述方法包括:

4、基于变转速下涡轮冷却器历史故障确定监控的故障信号,其中所述故障信号在各个历史故障均发生变化,每个所述历史故障对应的监控的故障信号不完全相同,不同转速下所述监控的故障信号变化的幅度不同;

5、基于所述历史故障确定所述故障信号的临界值,所述临界值为历史故障产生时所述故障信号的值;

6、基于所述临界值计算所述涡轮冷却器的转速与历史故障判断阈值的第一关系,获得转速与故障判断阈值的相关关系;

7、基于所述涡轮冷却器的转速变化率对第一关系进行校正,得到第二关系,其中,经过所述校正后,根据所述第二关系获得的历史故障判断阈值变化方向与所述转速变化率变化方向相反;

8、获取变转速下涡轮冷却器的实时信息;

9、基于所述实时信息和第二关系识别所述涡轮冷却器的故障。

10、本申请第二方面提供一种变转速下涡轮冷却器故障诊断装置,所述装置包括确定模块、计算模块、校正模块、获取模块和识别模块;

11、其中,所述确定模块,用于基于变转速下涡轮冷却器历史故障确定监控的故障信号,其中所述故障信号在各个历史故障均发生变化,每个所述历史故障对应的监控的故障信号不完全相同,不同转速下所述监控的故障信号变化的幅度不同;

12、所述确定模块,还用于基于所述历史故障确定所述故障信号的临界值,所述临界值为历史故障产生时所述故障信号的值;

13、所述计算模块,用于基于所述临界值计算所述涡轮冷却器的转速与历史故障判断阈值的第一关系,获得转速与故障判断阈值的相关关系;

14、所述校正模块,用于基于所述涡轮冷却器的转速变化率对第一关系进行校正,得到第二关系,其中,经过所述校正后,根据所述第二关系获得的历史故障判断阈值变化方向与所述转速变化率变化方向相反;

15、所述获取模块,用于获取变转速下涡轮冷却器的实时信息;

16、所述识别模块,用于基于所述实时信息和第二关系识别所述涡轮冷却器的故障。

17、本申请提供的变转速下涡轮冷却器故障诊断方法和装置,根据变转速下的历史故障数据来确定监控的故障信号,可以合理选择传感器的类型和布局,减少不必要的浪费,提高故障信号识别的准确性和可靠性,且通过确定故障信号的临界值,并基于临界值动态调整故障判断阈值,可避免固定阈值带来的误报或漏报问题,根据转速工况设置不同阶段的判断阈值,使得监测准确率大幅提升。此外,通过对转速变化率进行校正,使得在快速变化的工况下,能够及时调整故障判断的阈值,提升检测的灵敏度和响应速度,及时发现潜在的故障,通过获取变转速下的实时信息,并结合第二关系,可以实现实时监控,及时识别和诊断故障,提供早期预警,防止故障进一步恶化。这样,通过结合历史故障数据、实时转速变化以及转速变化率的动态调整,有效解决了涡轮冷却器在变转速条件下的故障分析问题,具体的通过灵活的阈值调整和实时故障识别,提高了系统对复杂工况的适应能力,避免了因转速波动导致的误判或漏判,确保设备在各种运行条件下的安全性和可靠性。



技术特征:

1.一种变转速下涡轮冷却器故障诊断方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述临界值计算所述涡轮冷却器的转速与历史故障判断阈值的第一关系,包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述关系曲线计算不同转速下的历史故障判断阈值,并基于所述历史故障判断阈值计算动态阈值,之后,包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述涡轮冷却器的转速变化率对第一关系进行校正,得到第二关系,包括:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述历史故障确定所述故障信号的临界值,所述临界值为历史故障产生时所述故障信号的值,包括:

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述实时信息和第二关系识别所述涡轮冷却器的故障,包括:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于变转速下涡轮冷却器历史故障确定监控的故障信号,包括:

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述实时信息和第二关系识别所述涡轮冷却器的故障,之后,包括:

9.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述基于所述历史故障判断阈值计算动态阈值,包括:

10.一种变转速下涡轮冷却器故障诊断装置,其特征在于,所述装置包括确定模块、计算模块、校正模块、获取模块和识别模块;


技术总结
本申请提供一种变转速下涡轮冷却器故障诊断方法和装置,属于航空机电领域。本申请提供的方法,包括:基于变转速下涡轮冷却器历史故障确定监控的故障信号,其中所述故障信号在各个历史故障均发生变化;基于所述历史故障确定所述故障信号的临界值,所述临界值为历史故障产生时所述故障信号的值;基于所述临界值计算所述涡轮冷却器的转速与历史故障判断阈值的第一关系;基于所述涡轮冷却器的转速变化率对第一关系进行校正,得到第二关系;获取变转速下涡轮冷却器的实时信息;基于所述实时信息和第二关系识别所述涡轮冷却器的故障。本申请提供的变转速下涡轮冷却器故障诊断方法和装置,可在复杂变转速工况下,支撑涡轮冷却器快速故障定位。

技术研发人员:郭文军,常诚,孙凌云,张自来,姚叶明,陈丽君,王小平
受保护的技术使用者:中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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