一种航空起动发电机断轴故障实时监测方法及装置与流程

本申请属于航空电源系统设计，具体涉及一种航空起动发电机断轴故障实时监测方法及装置。

背景技术：

1、航空起动发电机受到异常电气冲击载荷和疲劳断裂等模式容易导致出现断轴的情况，现有技术不能实时监测诊断断轴故障，无法及时反馈至控制系统，也就无法及时的执行电源系统保护动作。这里的电源系统保护动作主要是指切断电源系统与负载连接通路，关闭励磁电流输出，电机停止电源或力矩输出等操作。

2、现有航空发电机对于断轴故障的诊断主要从产品出现故障后，技术人员从发动机上拆卸电机进行人工确认，实时监测诊断断轴故障技术并未在航空电源中应用。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请第一方面提供了一种航空起动发电机断轴故障实时监测方法，主要包括：

2、步骤s1、通过速度传感器获取用于表示原动机转动的第一转速；

3、步骤s2、获取安装在航空起动发电机上的永磁机输出的电压信号；

4、步骤s3、基于所述电压信号确定与永磁机连接的空心轴的第二转速，所述空心轴与所述传动轴键连接；

5、步骤s4、基于所述第一转速与所述第二转速之间的差值确定所述传动轴是否断裂。

6、优选的是，步骤s1进一步包括：

7、步骤s11、获取安装在所述传动轴上的靠近原动机的码盘的齿数z；

8、步骤s12、获取安装在航空起动发电机端盖上的正对所述码盘的转速传感器反馈的码盘齿轮频率信号f1；

9、步骤s13、基于以下公式确定所述第一转速n1：n1＝f1*60/z。

10、优选的是，步骤s3进一步包括：

11、步骤s31、将永磁机输出的电压信号中的任意两相之间的电压转换为方波信号；

12、步骤s32、基于所述方波信号的上升沿确定永磁机频率信号f2；

13、步骤s33、获取永磁机的极对数p；

14、步骤s34、基于以下公式确定所述第二转速n2：n2＝f2*60/p。

15、优选的是，步骤s4中，当所述第一转速n1与所述第二转速n2满足|n1-n2|/n1>m时，确定所述传动轴断裂，其中，m为阈值，取值与0.5～0.7之间的任一值。

16、本申请第二方面提供了一种航空起动发电机断轴故障实时监测装置，主要包括：

17、第一转速获取模块，用于通过速度传感器获取用于表示原动机转动的第一转速；

18、电压信号获取模块，用于获取安装在航空起动发电机上的永磁机输出的电压信号；

19、第二转速获取模块，用于基于所述电压信号确定与永磁机连接的空心轴的第二转速，所述空心轴与所述传动轴键连接；

20、传动轴断裂识别模块，用于基于所述第一转速与所述第二转速之间的差值确定所述传动轴是否断裂。

21、优选的是，所述第一转速获取模块包括：

22、码盘齿数读取单元，用于获取安装在所述传动轴上的靠近原动机的码盘的齿数z；

23、码盘频率获取单元，用于获取安装在航空起动发电机端盖上的正对所述码盘的转速传感器反馈的码盘齿轮频率信号f1；

24、第一转速计算单元，用于基于以下公式确定所述第一转速n1：n1＝f1*60/z。

25、优选的是，所述第二转速获取模块包括：

26、信号转换单元，用于将永磁机输出的电压信号中的任意两相之间的电压转换为方波信号；

27、永磁机频率信号确定单元，用于基于所述方波信号的上升沿确定永磁机频率信号f2；

28、极对数获取单元，用于获取永磁机的极对数p；

29、第二转速计算单元，用于基于以下公式确定所述第二转速n2：n2＝f2*60/p。

30、优选的是，在所述传动轴断裂识别模块，当所述第一转速n1与所述第二转速n2满足|n1-n2|/n1>m时，确定所述传动轴断裂，其中，m为阈值，取值与0.5～0.7之间的任一值。

31、本申请第三方面提供了一种航空起动发电机断轴故障实时监测系统，主要包括：

32、安装于航空起动发电机与原动机之间的传动轴，所述传动轴与所述航空起动发电机的空心轴键连接，所述传动轴上设置有用于指定轴断裂位置的剪切径，所述传动轴上还设置有磁性材料加工的码盘，码盘位于传动轴的连接原动机的一端与剪切径之间，所述航空起动发电机的端盖的一侧固定有转速传感器，所述转速传感器正对码盘的转动齿轮，用于获取码盘齿轮频率信号；

33、电压信号采集装置，用于采集所述航空起动发电机的永磁机的电压信号；

34、控制器，所述控制器包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序用于实现如上所述的航空起动发电机断轴故障实时监测方法，从而确定传动轴是否断裂。

35、优选的是，航空起动发电机断轴故障实时监测系统还包括保护装置，用于在传动轴断裂后，断开励磁机的励磁开关，同时断开所述航空起动发电机与电网连接的接触器，上报故障信息。

36、本申请能够准确识别故障特征，定位故障原因，提高电源系统工作安全性，降低人员检查维修工作要求。

技术特征：

1.一种航空起动发电机断轴故障实时监测方法，由原动机通过传动轴驱动所述航空起动发电机转动，其特征在于，所述监测方法包括：

2.如权利要求1所述的航空起动发电机断轴故障实时监测方法，其特征在于，步骤s1进一步包括：

3.如权利要求1所述的航空起动发电机断轴故障实时监测方法，其特征在于，步骤s3进一步包括：

4.如权利要求1所述的航空起动发电机断轴故障实时监测方法，其特征在于，步骤s4中，当所述第一转速n1与所述第二转速n2满足|n1-n2|/n1>m时，确定所述传动轴断裂，其中，m为阈值，取值与0.5～0.7之间的任一值。

5.一种航空起动发电机断轴故障实时监测装置，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的航空起动发电机断轴故障实时监测装置，其特征在于，所述第一转速获取模块包括：

7.如权利要求5所述的航空起动发电机断轴故障实时监测装置，其特征在于，所述第二转速获取模块包括：

8.如权利要求5所述的航空起动发电机断轴故障实时监测装置，其特征在于，在所述传动轴断裂识别模块，当所述第一转速n1与所述第二转速n2满足|n1-n2|/n1>m时，确定所述传动轴断裂，其中，m为阈值，取值与0.5～0.7之间的任一值。

9.一种航空起动发电机断轴故障实时监测系统，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的航空起动发电机断轴故障实时监测系统，其特征在于，还包括保护装置，用于在传动轴断裂后，断开励磁机的励磁开关，同时断开所述航空起动发电机与电网连接的接触器，上报故障信息。

技术总结
本申请属于航空电源系统设计技术领域，具体涉及一种航空起动发电机断轴故障实时监测方法及装置。该方法包括步骤S1、通过速度传感器获取用于表示原动机转动的第一转速；步骤S2、获取安装在航空起动发电机上的永磁机输出的电压信号；步骤S3、基于所述电压信号确定与永磁机连接的空心轴的第二转速，所述空心轴与所述传动轴键连接；步骤S4、基于所述第一转速与所述第二转速之间的差值确定所述传动轴是否断裂。本申请能够准确识别故障特征，定位故障原因，提高电源系统工作安全性，降低人员检查维修工作要求。

技术研发人员：姚勋,张昌盛,张文涛,高田利
受保护的技术使用者：陕西航空电气有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15