一种用于检测涡轮发动机油路分配的方法
阅读说明：本技术 一种用于检测涡轮发动机油路分配的方法 (Method for detecting oil way distribution of turbine engine ) 是由 黄凯 王冠华 董致臻 刘国强 普楠 张文豪 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于检测涡轮发动机油路分配的方法,在给燃油总管供油初期,将各油路的燃油直接排放至一集油槽内,监测到各油路的燃油流量稳定后才开始在每个油路处接入计量量筒,并且在油路完全接入计量量筒的同时才开始计时,后续通过计算所有油路的燃油质量平均流量以及燃油体积平均流量,基于燃油质量流量最大值、最小值和燃油质量平均流量得到燃油质量流量不均匀度,基于燃油体积流量最大值、最小值和燃油体积平均流量得到燃油体积流量不均匀度；优点是能够高精度检测涡轮发动机燃油总管各油路燃油流量,涡轮发动机油路分配均匀度检测误差小。(The invention discloses a method for detecting oil way distribution of a turbine engine, wherein in the initial stage of supplying oil to a fuel oil main pipe, fuel oil of each oil way is directly discharged into an oil collecting tank, a metering cylinder is connected to each oil way after the flow of the fuel oil of each oil way is monitored to be stable, timing is started when the oil way is completely connected to the metering cylinder, the fuel oil mass flow unevenness is obtained on the basis of the maximum value, the minimum value and the fuel oil mass flow average flow of all the oil ways by calculating the fuel oil mass flow average flow and the fuel oil volume flow average flow, and the fuel oil volume flow unevenness is obtained on the basis of the fuel oil volume flow maximum value, the minimum value and the fuel oil volume flow average flow; the method has the advantages that the fuel flow of each oil way of the fuel main pipe of the turbine engine can be detected with high precision, and the detection error of the distribution uniformity of the oil way of the turbine engine is small.)
技术领域
本发明涉及一种用于检测油路分配的方法，尤其是涉及一种用于检测涡轮发动机油路分配的方法。
背景技术
涡轮发动机的燃油工作过程是燃油经燃油泵从燃油箱抽出，流经过滤器和多个活门后到达燃油总管，最终通过均匀安装在燃油总管上的多个燃油喷嘴喷射进入燃烧室，多个燃油喷嘴形成多个不同的油路。由于涡轮发动机结构特点限制。目前涡轮发动机的燃油总管一般是呈环状，其结构如图1所示，其中，1为燃油总管进油管，2为环状燃油总管，3为燃油喷嘴。从图1中可以看到环状燃油总管的A侧靠近燃油总管进油管位置，管路损失小；B侧远离燃油总管进油管位置，管路损失大，因此各燃油喷嘴分配的燃油流量会存在一定的不均匀度。管路越长，燃油喷嘴自身阻力越小，油路分配的不均匀度越大。油路的分配均匀程度将直接影响燃烧室的燃烧均匀度，如果油路分配不均匀度过大会导致燃烧室偏烧的现象，进而影响涡轮发动机运行过程中的温度分布和动力性能，因此燃油总管油路分配的均匀度对发动机燃烧室的可靠性和稳定性有着十分重要的影响。
目前，在燃油总管和由多个燃油喷嘴形成的油路安装完成后，会对各个油路进行检测并基于检测结果对油路分配的均匀度进行控制调整。现有的对于涡轮发动机燃油总管油路分配的检测控制方法主要有两种，第一种是由于管路阻力相对燃油喷嘴自身阻力来说占比很小，采用只检测燃油喷嘴自身的不均匀度来控制燃油总管各油路燃油流量的均匀性，此方法没有考虑燃油总管进油位置不同所造成的阻力不均匀的影响；第二种是管路阻力相对燃油喷嘴自身阻力的占比较大，尤其是采用蒸发管或者大直径燃油总管的形式，燃油总管的不同位置对燃油喷嘴阻力影响较为明显，采用对燃油总管直接供油，收集检测每一个燃油喷嘴油路燃油流量，然后比较各油路燃油流量得出不均匀度，再根据测得的不均匀度调整相应的燃油喷嘴阻力，将燃油总管各油路的燃油流量控制在一定的误差范围内，但是此种方法未考虑从供油开始到所需试验的稳定工况这段时间内的供油不稳定的影响，对于靠近燃油总管进油管位置的油路和远离进油管位置的油路在供油初期不稳定阶段所造成的燃油流量计量误差没有消除。由此，上述两种检测控制方法在检测各油路不均匀度时，仍然存在较大误差，检测精度不高，以致最终对各油路的均匀性控制精度仍有待提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够高精度检测涡轮发动机燃油总管各油路燃油流量，涡轮发动机油路分配均匀度检测误差小的用于检测涡轮发动机油路分配的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于检测涡轮发动机油路分配的方法，包括以下步骤：
步骤(1)、打开燃油泵开始给燃油总管供油，此时各油路的燃油直接排放至一集油槽内；
步骤(2)、监测当前各油路的燃油流量稳定情况，在监测到各油路的燃油流量稳定时，间隔2min后，记录此时燃油总管的燃油流量值，并在每个油路处接入计量量筒，当油路完全接入计量量筒的同时开始计时，此时各油路的燃油排入其接入的计量量筒内；
步骤(3)、观察计量量筒内燃油高度和时间，当至少一个计量量筒内燃油高度达到计量量筒量程3/4或计时时间达到2min时，迅速使各计量量筒与各油路断开，当油路完全断开计量量筒的同时停止计时，然后关停燃油泵，停止给燃油总管供油；
步骤(4)、读取每个计量量筒内燃油的体积，然后采用该体积除以计时时间，得到每个计量量筒内的燃油体积流量，同时采用称重方式，得到每个计量量筒内燃油的质量，并采用该质量除以计时时间，得到每个计量量筒内的燃油质量流量；
步骤(5)、将涡轮发动机油路的数量记为N，计量量筒的数量也为N，计算N个计量量筒的燃油体积流量之和或者N个计量量筒的燃油质量流量之和，将计算得到的结果与步骤(2)中记录的燃油总管的燃油流量值(即燃油体积总流量或者燃油质量总流量)进行对比，看两者偏差是否在预设的误差范围内，如果在，则进入步骤(6)，否则，检修设备后返回步骤(1)重新开始检测；
步骤(6)、采用以下方法得到油路分布的不均匀度：
S1、采用N个计量量筒的燃油体积流量之和除以N，得到燃油体积平均流量，采用N个计量量筒的燃油质量流量之和除以N，得到燃油质量平均流量；
S2、采用N个计量量筒的燃油体积流量中的最大值减去N个计量量筒的燃油体积流量中的最小值的差除以燃油体积平均流量，得到燃油体积流量不均匀度，采用N个计量量筒的燃油质量流量中的最大值减去N个计量量筒的燃油质量流量中的最小值的差除以燃油质量平均流量，得到燃油质量流量不均匀度。
所述的步骤(2)中通过压力传感器监测各油路的燃油流量情况，当压力传感器读数稳定时，表明各油路的燃油流量稳定。
每个油路处均连接有一根接油管，接油管的数量也为N，N个计量量筒安装在一旋转驱动装置上，所述的旋转驱动装置能够驱动N个计量量筒转动一一对应进入N个接油管正下方，与N个接油管拼接在一起，接收N个油路排出的燃油，也能够驱动N个计量量筒转动离开N个接油管正下方，与各油路断开。
所述的旋转驱动装置包括旋转执行机构、计时器、四个万向轮、固定板、第一安装板、角钢支架、密封板、旋转托盘、气缸、浮动接头、齿条、两个滑块、两个轴承、磁性开关探测器、第二安装板、连接轴、齿轮、直线导轨和轴承隔套，四个所述的万向轮安装在所述的角钢支架底部四角处，所述的第一安装板固定在所述的角钢支架上，燃油总管安装在所述的第一安装板上，所述的固定板通过螺栓将燃油总管固定在所述的第一安装板上，所述的第一安装板处设置有上下贯穿的安装孔，所述的安装孔处固定设置有一块连接板，所述的连接板上设置有N个第一通孔，N个接油管一一对应固定在N个第一通孔处与所述的连接板形成接油管焊接合件，燃油总管上的N个油路一一对应从N个第一通孔处进入与N个接油管一一对应拼接在一起，所述的密封板位于所述的接油管焊接合件下方，所述的密封板上设置N个第二通孔，N个接油管一一对应插入N个第二通孔中且固定，N个接油管的底端与所述的密封板的底端齐平，所述的旋转托盘位于所述的密封板下方，N个计量量筒的底部固定在所述的旋转托盘上，N个计量量筒的顶端与所述的密封板的底端之间具有不超过0.1mm的间隙，所述的连接轴固定在在所述的旋转托盘上，所述的轴承隔套位于所述的旋转托盘下方且套设在所述的连接轴上，两个轴承位于所述的旋转托盘下方，且安装在所述的连接轴上，两个轴承分布在所述的轴承隔套的上下两侧，所述的齿轮安装在所述的连接轴的下部，所述的浮动接头安装在所述的气缸的输出轴上，所述的齿条安装在所述的浮动接头上，所述的齿条与所述的齿轮啮合，所述的第二安装板固定在所述的齿条上，两个滑块安装在所述的直线导轨上，且受力能沿所述的滑块直线移动，两个滑块与所述的第二安装板固定连接，所述的集油槽安装在所述的角钢支架上，且位于所述的旋转托盘下方，所述的直线导轨安装在所述的集油槽底部，所述的齿轮与所述的连接轴连接，所述的磁性开关探测器安装在所述的气缸上，所述的气缸内装有活塞，所述的活塞具有上限位置和下限位置，当所述的活塞处于上限位置时，N个计量量筒位于N个接油管正下方，此时N个接油管的出口分别正对N个计量量筒的中心，所述的密封板将N个计量量筒与N个接油管的连接处密封，各油路的燃油能够一一对应排放至N个计量量筒内，当所述的活塞处于下限位置时，N个计量量筒偏离N个接油管正下方，此时N个接油管的出口正对所述的集油槽，各油路的燃油能够直接排放至所述的集油槽内，将燃油正好完全接入计量量筒的一刻所述的气缸内活塞所处位置标定为磁性开关位置，当所述的活塞的位置正好与所述的磁性开关位置重合时，所述的磁性开关探测器能够探测到所述的活塞并输出探测信号，如果此时所述的活塞是从下限位置向上限位置移动过程中经过已标定好的磁性开关位置，那么所述的磁性开关探测器发出探测信号给所述的计时器，所述的计时器开始计时，如果此时所述的活塞是从上限位置向下限位置移动过程中经过已标定好的磁性开关位置，那么所述的磁性开关探测器发出探测信号给所述的计时器，所述的计时器停止计时；在开始检测时，所述的气缸的活塞处于下限位置，当监测到各油路的燃油流量稳定时，在2min后，所述的旋转执行机构驱动所述的气缸开始工作，所述的气缸内的活塞开始移动带动所述的齿条做直线移动，所述的齿条带动所述的齿轮转动，所述的齿轮转动带动所述的旋转托盘转动，所述的旋转托盘带动N个计量量筒同步转动，当所述的磁性开关探测器探测到所述的活塞时发送探测信号给所述的计时器，所述的计时器开始计时，所述的活塞继续移动直至处于上限位置，此时N个计量量筒进入N个接油管正下方，当观察到至少一个计量量筒内燃油高度达到计量量筒量程3/4或计时时间达到2min时，所述的旋转执行机构迅速驱动所述的气缸的活塞复位至下限位置，使各计量量筒与各油路断开，在复位过程中，当所述的活塞移动至其位置正好与所述的磁性开关位置重合时，所述的磁性开关探测器再次探测到所述的活塞并输出探测信号给所述的计时器，所述的计时器停止计时。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过在给燃油总管供油初期，将各油路的燃油直接排放至一集油槽内，监测到各油路的燃油流量稳定后才开始在每个油路处接入计量量筒，并且在油路完全接入计量量筒的同时才开始计时，由此避免从供油开始到供油量达到稳态流量这段时间内供油不稳定对燃油总管各油路的影响，后续通过计算所有油路的燃油质量平均流量以及燃油体积平均流量，基于燃油质量流量最大值、最小值和燃油质量平均流量得到燃油质量流量不均匀度，基于燃油体积流量最大值、最小值和燃油体积平均流量得到燃油体积流量不均匀度，消除燃油总管进油位置不同所造成的阻力不均匀对燃油总管各油路的影响，由此本发明的方法既考虑了燃油总管进油位置不同所造成的阻力不均匀对燃油总管各油路的影响，又考虑了从供油开始到供油量达到稳态流量这段时间内供油不稳定对燃油总管各分油路的影响，消除了供油初期不稳定阶段所造成的燃油流量计量误差，能够高精度检测涡轮发动机燃油总管各油路燃油流量，涡轮发动机油路分配均匀度检测误差小。
附图说明
图1为涡轮发动机的燃油总管的结构图；
图2为本发明的用于检测涡轮发动机油路分配的方法中旋转驱动装置、外部供油装置与涡轮发动机燃油总管测试件的连接结构图；
图3为本发明的用于检测涡轮发动机油路分配的方法中旋转驱动装置的立体图；
图4为本发明的用于检测涡轮发动机油路分配的方法中旋转驱动装置的局部立体图；
图5为本发明的用于检测涡轮发动机油路分配的方法中旋转驱动装置的局部剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：一种用于检测涡轮发动机油路分配的方法，包括以下步骤：
步骤(1)、如图2所示，将燃油总管1与外部供油装置连接起来，外部供油装置包括燃油箱2、粗油滤3、燃油泵4、流量计5、针阀6、安全阀7、精油滤8、单向阀9、供油管10和回油管11，燃油箱2通过供油管10和燃油总管1连接，粗油滤3、燃油泵4、流量计5、针阀6、安全阀7、精油滤8和单向阀9依次安装在供油管10上，粗油滤3在靠近燃油箱2的位置，安全阀7通过回油管11和燃油箱2连接；打开燃油泵4开始给燃油总管1供油，此时各油路的燃油直接排放至一集油槽12内；
步骤(2)、通过压力传感器13监测各油路的燃油流量情况，当压力传感器13读数稳定时，表明各油路的燃油流量稳定，此时间隔2min后，记录燃油总管的燃油流量值，即流量计5的读数，并在每个油路处接入计量量筒14，当油路完全接入计量量筒14的同时开始计时，此时各油路的燃油排入其接入的计量量筒14内；
步骤(3)、观察计量量筒14内燃油高度和时间，当至少一个计量量筒14内燃油高度达到计量量筒14量程3/4或计时时间达到2min时，迅速使各计量量筒14与各油路断开，当油路完全断开计量量筒14的同时停止计时，然后关停燃油泵4，停止给燃油总管1供油；
步骤(4)、读取每个计量量筒14内燃油的体积，然后采用该体积除以计时时间，得到每个计量量筒14内的燃油体积流量，同时采用称重方式，得到每个计量量筒14内燃油的质量，并采用该质量除以计时时间，得到每个计量量筒14内的燃油质量流量；
步骤(5)、将涡轮发动机油路的数量记为N，计量量筒14的数量也为N，当流量计5为体积流量计时，计算N个计量量筒14的燃油体积流量之和，将计算得到的结果与步骤(2)中记录的流量计5的读数进行比对，当流量计5为质量流量计时，计算N个计量量筒14的燃油质量流量之和，将计算得到的结果与步骤(2)中记录的流量计5的读数进行对比，看两者偏差是否在预设的误差范围内，如果在，则进入步骤(6)，否则，检修设备后返回步骤(1)重新开始检测；
步骤(6)、采用以下方法得到油路分布的不均匀度：
S1、采用N个计量量筒14的燃油体积流量之和除以N，得到燃油体积平均流量，采用N个计量量筒14的燃油质量流量之和除以N，得到燃油质量平均流量；
S2、采用N个计量量筒14的燃油体积流量中的最大值减去N个计量量筒14的燃油体积流量中的最小值的差除以燃油体积平均流量，得到燃油体积流量不均匀度，采用N个计量量筒14的燃油质量流量中的最大值减去N个计量量筒14的燃油质量流量中的最小值的差除以燃油质量平均流量，得到燃油质量流量不均匀度。
如图2和3所示，本实施例中，每个油路处均连接有一根接油管15，接油管15的数量也为N，N个计量量筒14安装在一旋转驱动装置上，旋转驱动装置能够驱动N个计量量筒14转动一一对应进入N个接油管15正下方，与N个接油管15拼接在一起，接收N个油路排出的燃油，也能够驱动N个计量量筒14转动离开N个接油管15正下方，与各油路断开。
如图2、图3、图4和图5所示，本实施例中，旋转驱动装置包括旋转执行机构16、计时器35、四个万向轮17、固定板18、第一安装板19、角钢支架20、密封板21、旋转托盘22、气缸23、浮动接头24、齿条25、两个滑块26、两个轴承27、磁性开关探测器28、第二安装板29、连接轴30、齿轮31、直线导轨32和轴承隔套33，四个万向轮17安装在角钢支架20底部四角处，第一安装板19固定在角钢支架20上，燃油总管1安装在第一安装板19上，固定板18通过螺栓将燃油总管1固定在第一安装板19上，第一安装板19处设置有上下贯穿的安装孔，安装孔处固定设置有一块连接板34，连接板34上设置有N个第一通孔，N个接油管15一一对应固定在N个第一通孔处与连接板34形成接油管焊接合件，燃油总管1上的N个油路一一对应从N个第一通孔处进入与N个接油管15一一对应拼接在一起，密封板21位于接油管焊接合件下方，密封板21上设置N个第二通孔，N个接油管15一一对应插入N个第二通孔中且固定，N个接油管15的底端与密封板21的底端齐平，旋转托盘22位于密封板21下方，N个计量量筒14的底部固定在旋转托盘22上，N个计量量筒14的顶端与密封板21的底端之间具有不超过0.1mm的间隙，连接轴30固定在在旋转托盘22上，轴承隔套33位于旋转托盘22下方且套设在连接轴30上，两个轴承27位于旋转托盘22下方，且安装在连接轴30上，两个轴承27分布在轴承隔套33的上下两侧，齿轮31安装在连接轴30的下部，浮动接头24安装在气缸23的输出轴上，齿条25安装在浮动接头24上，齿条25与齿轮31啮合，第二安装板29固定在齿条25上，两个滑块26安装在直线导轨32上，且受力能沿滑块26直线移动，两个滑块26与第二安装板29固定连接，集油槽12安装在角钢支架20上，且位于旋转托盘22下方，直线导轨32安装在集油槽12底部，齿轮31与连接轴30连接，磁性开关探测器28安装在气缸23上，气缸23内装有活塞，活塞具有上限位置和下限位置，当活塞处于上限位置时，N个计量量筒14位于N个接油管15正下方，此时N个接油管15的出口分别正对N个计量量筒14的中心，密封板21将N个计量量筒14与N个接油管15的连接处密封，各油路的燃油能够一一对应排放至N个计量量筒14内，当活塞处于下限位置时，N个计量量筒14偏离N个接油管15正下方，此时N个接油管15的出口正对集油槽12，各油路的燃油能够直接排放至集油槽12内，将燃油正好完全接入计量量筒14的一刻气缸23内活塞所处位置标定为磁性开关位置，当活塞的位置正好与磁性开关位置重合时，磁性开关探测器28能够探测到活塞并输出探测信号，如果此时活塞是从下限位置向上限位置移动过程中经过已标定好的磁性开关位置，那么磁性开关探测器28发出探测信号给计时器35，计时器35开始计时，如果此时活塞是从上限位置向下限位置移动过程中经过已标定好的磁性开关位置，那么磁性开关探测器28发出探测信号给计时器35，计时器35停止计时；在开始检测时，气缸23的活塞处于下限位置，当监测到各油路的燃油流量稳定时，在2min后，旋转执行机构16驱动气缸23开始工作，气缸23内的活塞开始移动带动齿条25做直线移动，齿条25带动齿轮31转动，齿轮31转动带动旋转托盘22转动，旋转托盘22带动N个计量量筒14同步转动，当磁性开关探测器28探测到活塞时发送探测信号给计时器35，计时器35开始计时，活塞继续移动直至处于上限位置，此时N个计量量筒14进入N个接油管15正下方，当观察到至少一个计量量筒14内燃油高度达到计量量筒14量程3/4或计时时间达到2min时，旋转执行机构16迅速驱动气缸23的活塞复位至下限位置，使各计量量筒14与各油路断开，在复位过程中，当活塞移动至其位置正好与磁性开关位置重合时，磁性开关探测器28再次探测到活塞并输出探测信号给计时器35，计时器35停止计时。