【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及航空發動機，具體是一種航空發動機振動穩態工況的識別方法。
技術介紹
1、隨著航空發動機結構日益復雜，性能不斷提高，其振動故障也越發多樣，危害越來越嚴重，直接導致發動機可靠性降低。因此開展航空發動機故障診斷是保證航空發動機正常工作，提高裝備完好率的重要措施之一。數據信息挖掘方法研究是目前發動機故障診斷與預測研究的一個重要方向。發動機歷史試車振動數據中包含了大量的有用信息。深入挖掘這些數據信息，有助于掌握發動機的狀態。研究歷史數據和當前測試數據之間的差異有助于提高故障診斷和預測的準確性。
2、研究發現發動機振動狀態在轉速穩態與過渡態有明顯差異，且不同的轉速條件下振動狀態不屬于同一分布，且對于同一轉速，從低轉速上升至該轉速工況與從高轉速降速到該轉速工況，該工況下的振動情況也會有差別。圖1示意這兩種升降速狀態，圖1中標記為+與-，下文分別稱為轉速上升工況與轉速下降工況。因此，應對海量數據識別與劃分穩定工況后，才能有效進行數據信息提取與挖掘。
3、因旋轉機械的振動與轉子的轉速及其相關，應以轉速值及其穩定情況作為工況劃分的基礎。但發動機開車工況復雜多變，轉速變化規律性較差，針對海量數據人為劃分工況、判斷狀態十分耗時。現在常采用對滑窗時間段內的轉速差、轉速均值、方差等設定閾值，作為判定穩態的條件，但是對一些較為極端的情況還是可能出現誤判、狀態的反復橫跳等情況，且并未對轉速工況劃分升降速狀態。
4、一些難以判準的情況的轉速變化曲線如圖2至圖4所示。
5、如圖2、圖3所示，在轉速波動處
6、如圖4所示，有時出現轉速的小范圍跳動，在閾值附近，僅影響一個瞬間，有較大、較持續的轉速變化與方差值。閾值設置較小時，易狀態反復跳動，閾值設置較大時，對其他類型的過渡態不易識別。
技術實現思路
1、為克服現有技術的不足，本專利技術提供了一種航空發動機振動穩態工況的識別方法，解決現有技術存在的出現誤判、狀態的反復橫跳等問題。
2、本專利技術解決上述問題所采用的技術方案是：
3、一種航空發動機振動穩態工況的識別方法，基于轉速的變化規律判定發動機狀態是否為穩態，并根據穩態的平均轉速、工況間的轉速變化規律進行工況的劃分。
4、作為一種優選的技術方案，包括以下步驟：
5、a1，對一次飛行的起始轉速值、轉速升降速狀態進行定義；
6、a2，讀入轉速數據，并將轉速數據存入滑窗中，取長度為δt的滑窗；
7、a3，計算滑窗內的dn、npp的值；其中，dn表示轉速變化值，npp表示轉速變化幅值；
8、a4，對滑窗內數據進行穩態判斷，將穩態判斷結果作為當前狀態；若穩態判斷結果為穩態，則進入步驟a51x，然后進入步驟a5；若穩態判斷結果為過渡態，則進入步驟a51y，然后進入步驟a5；其中，a51x為：更新穩定段信息，a51y為：記錄穩定段的平均轉速為過渡段的參考轉速；
9、a5，判斷飛行是否結束：若是，結束飛行；若否，返回步驟a2。
10、作為一種優選的技術方案，步驟a4中，若前一刻為過渡態，判穩的條件為：
11、若dn<δn,且npp<δn/2，且設定時間段t內連續保持穩態，認為轉速進入穩態階段；
12、其中，δn表示判穩閾值，t表示振動分析的時間間隔。
13、作為一種優選的技術方案，步驟a4中，若前一刻為穩態，判穩的條件為：
14、若dn<δn*c，且在設定的一段時間t內，持續有t/4時間進入過渡態則認為進入過渡態；
15、其中，δn表示判穩閾值，c表示放大系數，t表示振動分析的時間間隔。
16、作為一種優選的技術方案，步驟a4中，進行穩態判斷時，對所有的穩態工況中高壓轉子轉速低于設定閾值的工況、或者、穩定持續時間小于設定時間的穩態工況進行剔除。
17、作為一種優選的技術方案，步驟a51x包括以下步驟：
18、a51x1，計算穩定段轉速特征：以當前穩態工況的轉速均值n為t時間內的轉速均值；
19、a51x2，判斷當前穩定段為上升狀態還是下降狀態；
20、a51x3，更新穩定段的起止時間、轉速均值、上升狀態或下降狀態信息。
21、作為一種優選的技術方案，步驟a51x3中，更新轉速均值的計算公式為：
22、
23、其中，為轉速均值，n為滑窗最后一點轉速值，n為當前工況累計的轉速點數。
24、作為一種優選的技術方案，a51x2中，判斷當前穩定段為上升狀態還是下降狀態的規則為：將當前穩態工況的轉速均值與過渡態的參考轉速進行比較，若|當前轉速均值-參考轉速|>設定閾值，差值為正則為上升狀態，差值為負則為下降狀態；否則認為是同一個狀態，與前一個工況的狀態一致；其中，||表示絕對值運算。
25、作為一種優選的技術方案，δt的值為1s。
26、作為一種優選的技術方案，t的值為0.3-0.5s。
27、本專利技術相比于現有技術，具有以下有益效果：
28、(1)本專利技術能夠對轉速中的毛刺點、臺階，先增后降等情況進行兼容；
29、(2)本專利技術及時判穩，避免穩態與過渡態的反復橫跳，并區分上升還是下降狀態，滿足對發動機振動數據的統計需求。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種航空發動機振動穩態工況的識別方法，其特征在于，基于轉速的變化規律判定發動機狀態是否為穩態，并根據穩態的平均轉速、工況間的轉速變化規律進行工況的劃分。
2.根據權利要求1所述的一種航空發動機振動穩態工況的識別方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種航空發動機振動穩態工況的識別方法，其特征在于，步驟A4中，若前一刻為過渡態，判穩的條件為：
4.根據權利要求2所述的一種航空發動機振動穩態工況的識別方法，其特征在于，步驟A4中，若前一刻為穩態，判穩的條件為：
5.根據權利要求2所述的一種航空發動機振動穩態工況的識別方法，其特征在于，步驟A4中，進行穩態判斷時，對所有的穩態工況中高壓轉子轉速低于設定閾值的工況、或者、穩定持續時間小于設定時間的穩態工況進行剔除。
6.根據權利要求2所述的一種航空發動機振動穩態工況的識別方法，其特征在于，步驟A51X包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種航空發動機振動穩態工況的識別方法，其特征在于，步驟A51X3中，更新轉速均值的計算公式為：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。