专利名称：一种涡扇发动机整机电气系统健康诊断装置及方法
技术领域：
本发明属于诊断装置及诊断方法，特别涉及一种涡扇发动机整机电气系统健康诊断装置及方法。
背景技术：
某涡扇发动机电气系统健康状况直接关系着发动机的安全，目前其电气系统的健康诊断仍然停留在部件诊断阶段，部件诊断完成后直接装机上台试车，尚不具有整机状态下电气部分的诊断能力。目前，修理或制造的涡扇发动机在试车台上各种电气或发动机控制故障较多，排故需要花费很长时间进行测量或者试验验证。故障检查一直是人工方法测 量，整机电气系统检查过程较为繁琐，一台发动机大约需要花费时间4个小时。而且，人工操作很容易出现误判断或者出现安全问题，造成发动机附件损坏。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提出一种涡扇发动机整机电气系统健康诊断装置及方法，通过设置发动机健康状况的检查标准，检测发动机电气系统是否良好，实现可靠快捷智能化的高效检测，保证发动机的安全。本发明的技术方案是这样实现的一种涡扇发动机整机电气系统诊断装置，包括控制箱、触摸屏、航空插头、控制器和上位机，所述的触摸屏镶嵌在控制箱上，所述的控制器设置在控制箱内部，所述的控制器与上位机通讯，同时控制器上还连接电缆束的一端，电缆束的另一端连接航空插头，通过该航空插头连接待测电气装置。此外，在上位机内还设置有诊断模块，该模块用于设置测量发动机电气系统部件的检测标准，并根据上述检测标准对发动机故障进行诊断。一种涡扇发动机整机电气系统诊断方法，采用上述的诊断装置实现，包括以下步骤对电阻性负载的检测方法为电阻性负载是指电阻性负载传感器、点火装置和阀门，将上述电阻性负载的一部分或者全部连接到航空插头上；由上位机发出电流监测指令，控制器接收该指令后，控制器上的模拟量输出模块发出O 20mA范围内的任意固定电流激励到传感器或阀门或点火装置的一个接线端上，再由控制器上的采集输入模块测得该电流信号，若I·= 1#时，表明该回路正常；其中，I 为实际检测到的电流值，I #为控制器上的模拟量输出模块输出的电流值；若1 <#时，则表明该回路对地或者对其它线路绝缘不好，出现了分流的情况导致I 变小，依据具体线路对误差范围做出比较和判断，测得的电流特征值超出基准值的± 10%范围时，系统给出不合格的结论，即某线路出现绝缘不好故障；若1 > 1#时，表明该回路出现开路情况；若1 =0，则表明该回路出现短路情况；对热电阻的检测方法为采用测温PtlOO模块对热电阻的温度进行测量，首先将测温PtlOO模块的一端连接到控制器，另一端连接待检测的热电阻所在电路，若测量误差满足如下范围，则说明该热电阻所在电路正常Tss-S0C <T#]<TSS+3 0C式中，Tm为热电阻的实际测量值；TssS测试时设备所在的环境温度；否则，说明该热电阻电路异常；对热点偶的检测方法为采用电偶模块进行测量，先将该电偶模块的一端连接到控制器，另一端连接到待测热电偶所在电路；若测量误差满足 如下范围，则说明该热电偶所在电路正常
_3] Tss-S0C <T#]<TSS+3 0C否则，说明该热电偶所在电路异常；对于一些特殊的传感器和较为重要的参数比如电磁阀、点火装置、转速传感器，首先进行电流检测正常后，还要做进一步的电阻阻值的检测。就是采用测内阻的电阻模块进行测量，首先，将电磁阀或者点火线圈或者转速传感器连接到电阻模块，电阻模块连接到控制器，通过电阻模块直接能够检测到回路的电阻，若测得的电阻值满足以下范围，则判为正常R 基准 _5Ω〈 R 测〈R 基准+10 Ω式中，Rm为电阻标准值，Rm为待测电阻的实测值。否则，则认为该回路故障。本发明的优点本发明所提出的方法，可以替代原始的人工测量发动机各电器系统部件的操作过程，快速判断整机电气系统状况，适用于多个型号涡扇发动机电气系统检查。可以应用到涡扇发动机生产科研单元及使用单位，用于发动机地面状态检查整机电气系统好坏，具有可观的市场价值。
图I为本发明一种实施方式涡扇发动机整机电气系统健康诊断装置结构框图；图2为本发明一种实施方式涡扇发动机整机电气系统诊断方法流程图；图3为本发明一种实施方式电阻性负载检测电路框图；图4为本发明一种实施方式热电阻检测电路框图；图5为本发明一种实施方式热电偶检测电路框图；图6为本发明一种实施方式侧内阻方式的检测电路框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。本实施方式中，给出涡扇发动机整机电气系统健康诊断装置的结构框图，如图I所示。该装置包括控制箱I、触摸屏2、航空插头3、控制器和上位机，所述的触摸屏2镶嵌在控制箱I上，所述的控制器设置在控制箱I内部，所述控制器与上位机进行通讯，同时控制器上还连接电缆束的一端，电缆束的另一端连接航空插头3，通过该航空插头3连接带测电气装置，此外，在上位机内还设置有诊断模块，该诊断模块用于设置测量发动机电气系统部件的检测标准，并根据上述检测标准对发动机故障进行诊断。本实施方式给出一种涡扇发动机整机电气系统诊断方法，其流程如图2所示。该流程开始于步骤201。在步骤202，对电阻性负载进行检测。本实施方式中，电阻性负载传感器(如转速传感器和位移传感器)、点火装置(如起动点火和发动机点火)和阀门(如断油停车阀和主燃油阀等)。在测试之前，首先选择要测量的电阻性负载，如，要测量点火装置连接到航空插头上，如图3所示。由上位机发出电流监测指令，控制器接收该指令后，控制器上的模拟量输出模块发出O 20mA范围内的任意固定电流激励到传感器或阀门或点火装置的一个接线端上，再由控制器上的采集输拟量输入模块测得该电流信号，若I· =
I#时，表明该回路正常；其中，I ■为实际检测到的电流值，I #为控制器上的模拟量输出模块输出的电流值；若1 <#时，该回路对地或者对其它线路绝缘不好，出现了分流的情况导致1 变小。依据具体线路由判读单元对其误差范围做出比较和判断，测得的电流特征值超出基准值的±10%范围时，系统给出不合格的结论，即某线路出现绝缘不好 故障。若IM> Is时，表明该回路出现开路情况；若I =0，则明该回路出现短路情况；在步骤203，对热电阻进行检测。采用测温PtlOO模块对热电阻的温度进行测量，首先将测温PtlOO模块的一端连接到控制器，另一端连接待检测的热电阻所在电路，如图4所示。本实施方式中的热电阻(如燃油温度Tt和滑油温度TM)，若测量误差满足如下范围，则说明该热电阻所在电路正常Tss-S0C <T#]<TSS+3 0C式中，Tm为热电阻的实际测量值；TssS测试时设备所在的环境温度；否则，说明该热电阻电路异常；在步骤204，对热电偶进行检测。采用专用的电偶模块进行测量，先将该专用电偶模块的一端连接到控制器，另一端连接到待测热电偶所在电路，如图5所示。本实施方式中的热电偶(如发动机涡轮后温度T6和起动机排气温度T2),若测量误差满足如下范围，则说明该热电偶所在电路正常T 室温 _3°C〈T 测〈T 室温+3°C否则，说明该热电偶所在电路异常；在步骤205，对于一些特殊的传感器和较为重要的通道比如传感器(如转速传感器和位移传感器)、点火装置(如起动点火和发动机点火)和阀门(如断油停车阀和主燃油阀等)，首先进行电流检测正常后，还要做进一步的电阻阻值的检测，如图6所示。就是采用测内阻的电阻模块进行测量，首先，将电磁阀或者点火线圈或者转速传感器连接到电阻模块，电阻模块连接到控制器，通过电阻模块直接能够检测到回路的电阻，若测得的电阻值满足以下范围，则判为正常R 基准 _5Ω〈 R测〈R 基准+10 Ω否则，则认为该回路故障。本实施方式中，设置在控制器中的诊断模块，包括B&R Automstion底层专用软件模块、通道配置模块、数据采集及处理模块、曲线显示模块、回放模块、历史数据查询模块以及报表生成模块。通道配置模块在系统中，每一个测量点就是一个通道，所有的测量点(通道)以通道表的形式进行管理。通道表可以由用户通过通道表编辑软件进行自定义当前检测的通道，每个通道可以包括参数名称，参数符号，测量值，单位，检测类型，合格状态等内容。数据采集及处理主要是数据的采集，显示，分析和记录，是整个系统的核心，发送指令，接受控制器向上位机传输的数据并在表格中对应的通道显示该点数据。数据记录功能可以实时连续的记录每个通道采集的数据并保存在本地计算机上可供事后调出查询。本实施方式中，检测3种机型的发动机电气线路。实配参数模拟量输出64点、模拟量输入68点、测温电阻(PtlOO) 4点、测温电偶(K型)4点、可测的电阻52点，滑油压力和喘振信号电压测量2通道。系统按预留109Γ15%的测试通道进行配置见表I。表I为本实施方式诊断装置配置表
各电气部件待检测内容如表2所示。以表2中序号I的电路为例,检测的电气部件名称为1 起动机转速，对其进行电流测试(即电阻性负载测试)、内阻测量；表2中序号为3，检测的电气部件名称为T2，仅进行测温检测(即热电偶检测);表2中序号为21，检测的电气部件名称为TM，仅进行PT100测温检测。表2为检测电路及检测类型
权利要求
1.一种涡扇发动机整机电气系统健康诊断装置，包括控制箱、触摸屏、航空插头、控制器和上位机，所述的触摸屏镶嵌在控制箱上，所述的控制器设置在控制箱内部，所述的控制器与上位机通讯，同时控制器上还连接电缆束的一端，电缆束的另一端连接航空插头，通过该航空插头连接待测电气装置，其特征在于在所述的上位机内还设置有诊断模块用于设置测量发动机电气系统部件的检测标准，并根据上述检测标准对发动机故障进行诊断。
2.一种涡扇发动机整机电气系统诊断方法，采用权利要求I所述的涡扇发动机整机电气系统健康诊断装置实现，其特征在于包括以下步骤 对电阻性负载的检测方法为电阻性负载是指电阻性负载传感器、点火装置和阀门，将上述电阻性负载的一部分或者全部连接到航空插头上； 由上位机发出电流监测指令，控制器接收该指令后，控制器上的模拟量输出模块发出O 20mA范围内的任意固定电流激励到传感器或阀门或点火装置的一个接线端上，再由控制器上的采集输入模块测得该电流信号，若1 = #时，表明该回路正常；其中，I·为实际检测到的电流值，1#为控制器上的模拟量输出模块输出的电流值；若1 <#时，则表明该回路对地或者对其它线路绝缘不好，出现了分流的情况导致I·变小，依据具体线路对误差范围做出比较和判断，测得的电流特征值超出基准值的±10%范围时，系统给出不合格的结论，即某线路出现绝缘不好故障；若1 >#时，表明该回路出现开路情况；若1 =0，则表明该回路出现短路情况； 对热电阻的检测方法为采用测温模块对热电阻的温度进行测量，首先将测温模块的一端连接到控制器，另一端连接待检测的热电阻所在电路，若测量误差满足如下范围，则说明该热电阻所在电路正常Tss-S0C <T#]<TSS+3 °C 式中，TmS热电阻的实际测量值；TssS测试时设备所在的环境温度； 否则，说明该热电阻电路异常； 对热点偶的检测方法为采用电偶模块进行测量，先将该电偶模块的一端连接到控制器，另一端连接到待测热电偶所在电路；若测量误差满足如下范围，则说明该热电偶所在电路正常Tss-S0C <T#]<TSS+3 0C 否则，说明该热电偶所在电路异常； 对于一些其他部件的诊断，方法为首先进行电流检测正常后，还要做进一步的电阻阻值的检测，即采用测内阻的电阻模块进行测量，首先，将待诊断器件连接到电阻模块，电阻模块连接到控制器，通过电阻模块直接能够检测到回路的电阻，若测得的电阻值满足以下范围，则判为正常R基准 _5Ω < Rjijiij< Rs |+10 Ω 式中，Rm为电阻标准值，R 为待测电阻的实测值； 否则，则认为该回路故障。
3.根据权利要求I所述的涡扇发动机整机电气系统诊断方法，其特征在于在热电阻的检测中，采用的测温模块为测温Ptioo模块。
全文摘要
一种涡扇发动机整机电气系统健康诊断装置及方法，属于诊断装置及诊断方法。包括控制箱、触摸屏、航空插头、控制器和上位机，且在上位机内还设置有诊断模块，该模块用于设置测量发动机电气系统部件的检测标准，并根据上述检测标准对发动机故障进行诊断。本发明所提出的方法，可以替代原始的人工测量发动机各电器系统部件的操作过程，快速判断整机电气系统状况，适用于多个型号涡扇发动机电气系统检查。可以应用到涡扇发动机生产科研单元及使用单位，用于发动机地面状态检查整机电气系统好坏，具有可观的市场价值。
文档编号G01R31/00GK102944789SQ20121045364
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者姜凤, 李宁苏, 黄猛, 张凯, 赵鹏 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司