淺析CFM56-3航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)測量R3

1、 淺析 CFM56-3航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的測量作者(周慶作者單位(四川國際航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修公司(原四川斯奈克瑪 作者簡介(周慶,發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析工程師, zhouqing摘要:本文簡述了 CFM56-3振動(dòng)測量系統(tǒng)的構(gòu)造和原理,以及測量中的注意事項(xiàng)。 關(guān)鍵詞:CFM56-3振動(dòng)測量 構(gòu)造 原理 跟蹤濾波器 振動(dòng)單位 在翼CFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)為民航 BOEING737-300/400/500系列飛機(jī)選裝的發(fā)動(dòng)機(jī),該發(fā)為 CFM56系列 -5, -7發(fā)動(dòng)機(jī) 的原型機(jī),研究透徹該發(fā)的各個(gè)方面對理解后續(xù)機(jī)型有很大幫助?，F(xiàn)在此淺顯分析其振動(dòng)測量問題。1構(gòu)造 該發(fā)配置一前一后兩個(gè)振動(dòng)傳

2、感器,前傳感器為一號(hào)軸承(NOB 振動(dòng)傳感器,安裝在一號(hào)軸承殼體附近約 9:00位置,如圖 1;后傳感器為渦輪框架(TRF 振動(dòng)傳感器,安裝在后渦輪框架約 12:00位置, 如圖 2。 圖 1 NOB振動(dòng)傳感器位置 圖 2 TRF傳感器位置振動(dòng)傳感器為壓電電荷型加速度計(jì)。 TRF 傳感器靈敏度為 50 pC/g; NOB傳感器的靈敏度為 100 pC/g。 兩個(gè)傳感器通過電纜連接到機(jī)載設(shè)備 -機(jī)載振動(dòng)監(jiān)控(AVM 系統(tǒng),如圖 3。 AVM 將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的振 動(dòng)值記錄下來,并傳送到駕駛艙儀表板上顯示,如圖 4。 圖 3 AVM設(shè)備 圖 4駕駛艙儀表板 -第 2發(fā)動(dòng)機(jī)顯示模塊2原理 CFM5

3、6-3的振動(dòng)測量原理如圖 5, 振動(dòng)傳感器拾取的振動(dòng)信號(hào)先送入電荷放大器, 改變輸出阻抗并放大后,再經(jīng)過一級(jí)積分電路,將加速度積分為速度信號(hào),最后同高壓 N2、低壓 N1的轉(zhuǎn)速信號(hào)分別送入跟蹤 濾波器。跟蹤濾波器的中心頻率由 N1/N2控制, (濾波得到 N1轉(zhuǎn)速(頻率附近的 NOB/TRF信號(hào)電壓值和 N2轉(zhuǎn)速(頻率附近的 NOB/TRF信號(hào)電壓值,最后送至儀表板。當(dāng)然還要記錄發(fā)動(dòng)機(jī)一次完整循環(huán)內(nèi)的最大振動(dòng) 值和最大振動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速以及相位信息。這由 AVM 內(nèi)的微處理器完成。因?yàn)?N1/N2是由齒圈感應(yīng)傳出轉(zhuǎn)速信號(hào), 其中齒圈的零位齒比其他齒稍長,由微處理器編程完成此功能應(yīng)該不是很困難。 圖

4、5-1 振動(dòng)測量原理 圖 5-2 振動(dòng)測量原理圖3跟蹤濾波器原理 所謂跟蹤濾波器是指一個(gè)特殊的帶通濾波器,該濾波器的中心頻率可以跟隨控制信 號(hào)(N1/N2頻率的變化而變化。傳感器拾取的信號(hào)頻譜圖如圖 6。我們只需要拾取 N1/N2附近的量,而忽略掉 其他雜散信號(hào)分量。跟蹤濾波器的通帶圖如圖 7,正好濾出 N1/N2附近的振動(dòng)信號(hào)。這樣就得到圖 8所示的振 動(dòng)值隨轉(zhuǎn)速變化圖。 圖 6傳感器信號(hào)頻譜圖 圖 7 跟蹤濾波器的帶通頻譜圖 圖 8振動(dòng)值隨轉(zhuǎn)速變化圖4測量單位 從前面的敘述我們知道該振動(dòng)值已經(jīng)是速度值。 CFM56-3的振動(dòng)測量值以 MILS 和 ips 作為單 位。對后者 ips 顧名思

5、義就是 inch per second英寸每秒,換算為公制就是米每秒,是速度的量綱;對前者, 查 WIKI 可以知道是角速度。 MIL 是 1米物體在 1000米外張的角度, 即 1/1000弧度 (見 WIKI 。 MILS 即 1/1000弧度每秒。 對在翼的發(fā)動(dòng)機(jī)而言, 它使用的是 UNIT (單位 。 對某型號(hào)的 AVM , 05個(gè) UNIT , 對應(yīng)于 010個(gè) MILS , 即一個(gè)單位(UNIT 的振動(dòng)對應(yīng)于 2MILS 的振動(dòng)。下面為一例發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)場振動(dòng)記錄(低壓振動(dòng)未配平 :Z20N1KMAX 2.81 MILS DA NOB 跟蹤 N1的最大值Z50N1NMAX 1.59 MI

6、LS DA TRF 跟蹤 N1的最大值Z20N2KMAX 0.51 ips NOB 跟蹤 N2的最大值Z50N2NMAX 0.33 ips TRF 跟蹤 N2的最大值Z20N1K_obj 3.5 MILS DA NOB 跟蹤 N1的限制值Z50N1N_obj 4 MILS DA TRF 跟蹤 N1的限制值Z20N2K_obj 1.6 ips NOB 跟蹤 N2的限制值Z50N2N_obj 1.6 ips TRF 跟蹤 N2的限制值5在翼 振動(dòng)信號(hào)有真實(shí)信號(hào)與偽信號(hào)之分。 如為真實(shí)信號(hào), 可參考研判發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)狀態(tài)以及配平發(fā)動(dòng)機(jī)。 對偽信號(hào)分析其來源不外以下幾種:一為傳感器機(jī)械安裝問題導(dǎo)致,安裝螺釘未裝緊有松動(dòng);一為線纜以及接 頭問題;另為電子元件故障問題。對安裝問題對策有:對 TRF 傳感器可以重新安裝,對 NOB 傳感器如不方便安裝,可以裝替代的傳感器到風(fēng) 扇后外框架的安裝座上。對線纜以及接頭問題:由于傳感器為容性載荷,電纜中串入或并入電容對測量值都有影響。我們知道 C 并 和 C 串 都不再等于原來的 C ,而 Q 正比于 G , U=Q/C,從而不同的 C 導(dǎo)致電壓的變化和測量值的變化。最后導(dǎo)致 偽信號(hào)的出現(xiàn)?？梢酝ㄟ^清洗接頭,更換線纜來確認(rèn)。對