CN112128133A - 高压压气机可调静叶打开裕度测量试验方法 - Google Patents

Abstract

本公开的一方面涉及一种压气机的可调静叶打开裕度测量试验方法，可用于在高压压气机部件性能试验中进行Open‑Beta裕度测量。所述压气机包括两级或更多级可调静叶，所述方法包括调节压气机的转速并使所述压气机的所述两级或更多级可调静叶中每一级可调静叶的角度随所述转速自动控制；调节所述压气机的压比至共同工作线压比并调节所述压气机的级间引气至设计引气量；固定所述压气机的转速或所述两级或更多级可调静叶的角度中的一者，并调节另一者，直至所述压气机进喘；以及基于所述压气机进喘时可调静叶的实际角度与进喘转速下的设计角度，计算所述压气机的可调静叶打开裕度。

Description

高压压气机可调静叶打开裕度测量试验方法

技术领域

本申请一般涉及高压压气机，尤其涉及可调静叶（VSV）Open -Beta裕度测量。

背景技术

压气机，以燃气涡轮发动机中的轴流式高压压气机为例，喘振是压气机的一种气动失稳现象，压气机发生喘振时，气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡。对于发动机整机而言，压气机的喘振一方面直接导致发动机失去推力，另一方面导致发动机振动以及叶片动应力的大幅度增大，对发动机造成严重损伤。为了提升压气机的喘振裕度，压气机一般采用多级可调静叶，在不同转速下通过改变可调静叶的角度，实现压气机喘振裕度的提升。可调静叶角度与转速的关系称为可调静叶调节规律，在压气机设计阶段初步确定，并通过压气机性能进行优化，综合考量压气机的效率与喘振裕度，得到最优的调节规律。

然而，发动机工作时，若压气机的可调静叶角度偏离调节规律，会使压气机的喘振裕度发生改变，当偏离达到一定程度时将导致压气机喘振。例如飞机飞行过程中，若发动机进口温度突然降低（如发动机吸雨），在物理转速不变的情况下，会导致相对换算转速瞬间升高，而发动机的控制***是基于相对换算转速控制可调静叶角度，因此控制***会控制作动装置打开可调静叶，从而导致可调静叶角度偏离调节规律。此外，机械结构上的偏差以及控制***的误差等因素也可能导致可调静叶角度偏离调节规律。为此，《航空发动机适航规定》将高压压气机可调静叶角度相对于调节规律打开的裕度（以下简称Open-Beta裕度）作为适航考核指标之一，要求在发动机适航取证阶段进行试验验证。但是，发动机在整机试验过程中发生喘振的危害性很大，此外，一旦试验结果达不到预期指标，将对发动机的适航取证周期造成严重影响。

因此，在高压压气机部件研制阶段开展Open-Beta裕度测量试验进行预验证，对于降低试验风险、支撑整机适航试验具有重要意义。

然而，现有技术中缺乏在高压压气机部件性能试验中进行Open-Beta裕度测量的试验方法。

发明内容

本公开的一方面涉及一种压气机的可调静叶打开裕度测量试验方法，所述压气机包括两级或更多级可调静叶，所述方法包括调节压气机的转速并使所述压气机的所述两级或更多级可调静叶中每一级可调静叶的角度随所述转速自动控制；调节所述压气机的压比至共同工作线压比并调节所述压气机的级间引气至设计引气量；固定所述压气机的转速或所述两级或更多级可调静叶的角度中的一者，并调节另一者，直至所述压气机进喘；以及基于所述压气机进喘时可调静叶的实际角度与进喘转速下的设计角度，计算所述压气机的可调静叶打开裕度。

根据一些示例性实施例，调节所述压气机的转速包括将所述压气机的转速调节至降转起始转速；并且固定所述压气机的转速或所述两级或更多级可调静叶的角度中的一者，并调节另一者包括固定所述两级或更多级可调静叶的角度，并递减地调节所述压气机的转速。

根据进一步的示例性实施例，递减地调节所述压气机的转速包括每次对所述压气机的转速进行固定百分比的降转。

根据一些示例性实施例，该方法进一步包括当所述压气机进喘，确定所述压气机的进喘转速是否小于试验目标转速；若所述压气机的进喘转速小于或等于所述目标转速，则确定在所述压气机的转速处于所述进喘转速与目标转速之间时，所述压气机的可调静叶打开裕度均达到要求；否则若所述压气机的进喘转速大于所述目标转速，则确定在所述压气机的转速处于所述进喘转速与目标转速之间时，所述压气机的可调静叶打开裕度均未达到要求。

根据进一步的示例性实施例，基于所述压气机进喘时可调静叶的实际角度与进喘转速下的设计角度，计算所述压气机的可调静叶打开裕度包括根据可调静叶调节规律，确定所述两级或更多级可调静叶在进喘转速下的设计角度；确定所述两级或更多级可调静叶在所述降转起始转速下的设计角度；以及将所述进喘转速下的设计角度与所述降转起始转速下的设计角度的差值作为所述进喘转速的可调静叶打开裕度。

根据进一步的示例性实施例，所述降转起始转速基于所述压气机的目标转速、可调静叶打开裕度要求、以及所述可调静叶调节规律反算。

根据一些示例性实施例，调节所述压气机的转速包括将所述压气机的转速调节至试验目标转速；并且固定所述压气机的转速或所述两级或更多级可调静叶的角度中的一者，并调节另一者包括将所述压气机的转速固定在所述试验目标转速，并调节所述两级或更多级可调静叶的角度。

根据进一步的示例性实施例，所述两级或更多级可调静叶至少包括进口可调导叶以及第一级可调静叶，并且调节所述两级或更多级可调静叶的角度包括以所述第一级可调静叶作为主调级来对所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶的角度进行联调。

根据进一步的示例性实施例，调节所述两级或更多级可调静叶的角度进一步包括每次逐步地改变所述第一级可调静叶打开的角度，并相应地对所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶的角度进行联调。

根据进一步的示例性实施例，该方法进一步包括根据可调静叶调节规律，得到所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶各自与所述第一级可调静叶的角度关系；其中，以所述第一级可调静叶作为主调级来对所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶的角度进行联调包括基于所述第一级可调静叶的当前角度，按照所述角度关系确定所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶各自所需联调的角度；以及基于所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶各自所需联调的角度，调节所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶。

根据进一步的示例性实施例，基于所述压气机进喘时可调静叶的实际角度与进喘转速下的设计角度，计算所述压气机的可调静叶打开裕度包括将所述两级或更多级可调静叶在所述试验目标转速下的设计角度与所述压气机进喘时所述两级或更多级可调静叶的实际角度的差值作为所述试验目标转速下的可调静叶打开裕度。

根据一些示例性实施例，该方法进一步包括在固定所述压气机的转速或所述两级或更多级可调静叶的角度中的一者，并调节另一者时，记录所述压气机的稳态数据，所述稳态数据至少包括所述压气机的转速和所述两级或更多级可调静叶的角度。

根据一些示例性实施例，该方法进一步包括当所述压气机进喘时，立即执行退喘操作，所述退喘操作包括以下任何一者或其组合：(i) 增大排气阀门开度；(ii) 将所述两级或更多级可调静叶恢复至设计角度；以及(iii) 使引气阀门全开。

根据一些示例性实施例，使所述压气机的所述两级或更多级可调静叶中每一级可调静叶的角度随所述转速自动控制包括实时测量所述压气机的物理转速、进口温度；基于所述物理转速、进口温度以及参考温度、设计转速确定所述压气机的相对转换速率；基于可调静叶调节规律和所述相对换算速率，确定所述两级或更多级可调静叶各自的设定角度。

根据一些示例性实施例，所述两级或更多级可调静叶中每一级可调静叶的角度通过单级闭环控制来调节，其中所述单级闭环控制包括基于该级可调静叶角度的设定值、该级可调静叶的初始角度以及控制速率来确定该级可调静叶的控制目标；基于所述控制目标，通过采用比例-积分-微分PID算法来确定控制输出值；基于所述控制输出值，执行对该级可调静叶的角度的控制；通过角位移传感器测量该级可调静叶的当前角度；基于该级可调静叶的当前角度与控制目标的差值，修正所述控制目标；以及继续执行对该级可调静叶的角度的控制，直至所述差值小于等于可调静叶角度偏差阈值。

根据进一步的示例性实施例，每一级可调静叶的角位移传感器包括至少四个角位移传感器，并且所述方法进一步包括，当所述至少四个角位移传感器中有一角位移传感器与其余角位移传感器的测量平均值的偏差超过偏差阈值时：将该级可调静叶锁定在当前角度；禁用偏差超过所述偏差阈值的角位移传感器；以及解除对该级可调静叶的锁定。

本公开还包括其他相关方面。

附图说明

图1示出了根据本公开的一方面的可调静叶的常规控制原理。

图2示出了根据本公开的一方面的作动筒与可调静叶之间的机械连接结构的示图。

图3示出了根据本公开一方面的固定可调静叶角度降转试验方法的流程图。

图4示出了根据本公开一方面的固定转速打开可调静叶试验方法的流程图。

图5示出了根据本公开的示例性实施例的可调静叶单级闭环控制逻辑的示图。

图6示出了可调静叶随相对换算转速自动控制逻辑的示意图。

图7示出了以第一级可调静叶S1为主调级的联调控制逻辑的示图。

图8示出了角位移传感器失效判定逻辑和保护***的示图。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的一方面的可调静叶组件***100的常规控制原理的示图。如图1所示，可调静叶组件***100包括可调静叶5以及液压作动筒3，可调静叶5通过液压作动筒3驱动发生角位移。液压作动筒3可以具有活塞，活塞将作动筒内部分为第一腔室B以及第二腔室A。

图2示出了根据本公开的一方面的作动筒与可调静叶之间的机械连接结构200的示图。如图1和图2所示的，活塞杆7通过拉杆8与联动环4连接，联动环4通过摇臂与可旋转的静叶5的叶柄相连，最终实现将活塞的线性运动转化为静叶5的角向运动。

参考图1，压气机可调静叶组件***100的控制***一般通过控制器（PLC）2与伺服阀1精准地控制液压作动筒3供油压力/流量，从而驱动可调静叶5，每级可调静叶一般配置一个或多个（例如，1-4个）角位移传感器6，取平均值作为该级静叶角度的反馈值，并发送至控制器2形成闭环反馈控制。伺服阀1例如可以是具有线性可变差动变压器（LVDT）的线性位置反馈比例阀。

针对不同转速的Open-Beta裕度测量，本申请可包括固定可调静叶角度降转和固定转速打开可调静叶等试验方法。

图3示出了根据本公开一方面的固定可调静叶角度降转试验方法300的流程图。方法300可包括在框302，调节压气机转速至降转的起始转速，其中，可调静叶的角度随相对换算转速自动控制（在后文中描述）。

由于试验前不确定降转过程中发生喘振的转速，因此需要根据验证Open-Beta裕度的目标转速与Open-Beta裕度要求以及调节规律反算降转的起始转速。

例如，假设验证Open-Beta裕度的目标转速为N1，Open-Beta裕度要求是第一级可调静叶S1作为主调级联调打开X°。基于此，可以例如基于设计角度与X°之差来计算得到N1转速可调静叶联调打开后的角度，再根据该角度查调节规律得到对应的转速N0，从而将N0作为降转的起始转速。

在框304，方法300可包括调节压气机的压比至共同工作线压比，并调节压气机级间引气至设计引气量。根据优选实施例，因压气机压比调节与引气量调节相互影响，为了减少操作迭代，引气量控制可使用自动控制模式。即，在调节压比过程中，引气量可以自动跟随调节。

在框306，方法300可包括固定可调静叶角度。在本申请的可调静叶控制模式中，例如，可以通过从可调静叶随相对换算转速自动控制模式切换至手动控制模式来实现固定可调静叶角度。

在框308，方法300可包括调节压气机转速，并录取稳态数据。例如，根据示例性实施例，压气机转速可以每次逐步地改变，例如可以每次降低0.5%相对换算转速，或每次降低其他固定的变化量/百分比或可变的变化量/百分比。例如，根据至少一些示例性实施例，压气机转速每次降低的量可以逐步减小，例如可以按等差或等比或其他关系或序列等逐渐减小。本公开在此方面不受限定。

在框310，方法300可包括确定压气机是否进喘。若否，则方法300回到框308，重复该步骤一次或多次直至压气机进喘。数据采集***在此降转过程中连续采集数据（例如，采集频率可为10 Hz），以更加准确的获取进喘时的相对换算转速。另一方面，若是，则方法300可去往框312。

在框312，方法300可包括在压气机进喘后立即执行退喘操作。退喘操作可包括例如增加排气阀门的开度，恢复可调静叶角度至设计角度，引气阀门全开等，或是上述各项操作的组合。

在本申请的可调静叶控制模式中，例如，从手动控制模式切换至可调静叶随相对换算转速自动控制模式，便可快速实现可调静叶角度与转速匹配。

根据其他实施例，对于排气阀门打开的开度，为了规避压气机在堵点发生颤振的风险，不建议全开，通常根据试验器调试阶段摸索的规律设定退喘时排气阀门打开的开度。另一方面，级间引气阀门可以全开，其目的是增大压气机前面级流量，改善攻角状态。

为了简化试验操作，同时保证压气机退喘时各级可调静叶角度快速恢复到设计角度，可以对可调静叶随相对换算转速进行自动控制。例如，可根据可调静叶调节规律，在压气机试验器控制***中分别配置S0、S1…Sn各级可调静叶的角度与相对换算转速的关系；在可调静叶随相对换算转速自动控制的模式下，调节压气机转速时，控制***根据配置关系及当前的相对换算转速插值计算各级可调静叶的设定值；控制***可以根据各级角度设定值和角位移传感器测量的反馈值，形成闭环控制。

在框314，方法300可包括确定进喘转速的Open-Beta裕度。例如，根据示例性实施例，可以根据压气机可调静叶调节规律得到进喘转速各级可调静叶的设计角度，计算进喘转速可调静叶设计角度与起始转速可调静叶设计角度的差值，从而得到进喘转速的Open-Beta裕度。

假设降转过程中压气机在N2转速发生喘振。若N2<=N1，则一方面得到了N2转速的Open-Beta裕度，另一方面验证了N2到N1转速范围内，Open-Beta裕度均达到要求。否则，若N2>N1，则说明N1到N2转速范围内Open-Beta裕度均未达到要求。

图3的固定可调静叶角度降转试验方法300一般较适用于进行压气机中低转速的Open-Beta裕度测量。该方法在降转时除了获得进喘转速的Open-Beta裕度，还可验证部分未进喘转速的Open-Beta裕度是否满足要求。

图4示出了根据本公开一方面的固定转速打开可调静叶试验方法400的流程图。方法400可包括在框402，调节压气机转速至测量Open-Beta裕度的目标转速，其中，可调静叶随相对换算转速自动控制（在后文中描述）。

在框404，方法400可包括调节压气机的压比至共同工作线压比，并调节压气机级间引气至设计引气量。

在框406，方法400可包括以第一级可调静叶S1为主调级，各级联调打开可调静叶，并录取稳态数据。

根据示例性实施例，在本申请的可调静叶控制模式中，通过从可调静叶随相对换算转速控制模式切换至S1为主调级的联调控制模式，可以在打开可调静叶时只调节S1角度，其他级自动联调。

例如，根据示例性实施例，S1打开的角度可以每次逐步地改变，例如每次递增1°、每次递减1°、或每次递增/递减其他固定角度变化量或可变角度变化量。例如，根据至少一些示例性实施例，S1打开的角度每次递增/递减的量可以逐步减小，例如可以按等差或等比或其他关系或序列等逐渐减小。本公开在此方面不受限定。

在可调静叶联调控制模式下，输入或改变S1的角度设定值时，压气机试验器控制***可以根据配置关系来计算（例如，插值）其他各级可调静叶角度的设定值；控制***可以根据各级角度设定值和角位移传感器测量的反馈值，形成闭环控制。

在框408，方法400可包括确定压气机是否进喘。若否，则方法400回到框406，重复该步骤一次或多次直至压气机进喘。数据采集***在此打开可调静叶过程中连续采集数据（例如，采集频率可为10 Hz），以更加准确的获取进喘时的角度。另一方面，若是，则方法400可去往410。

在框410，方法400可包括在压气机进喘后立即执行退喘操作。退喘操作可包括例如增加排气阀门的开度，恢复可调静叶角度至设计角度，引气阀门全开等，或是上述各项操作的组合。

在本申请的可调静叶控制模式中，例如，从手动控制模式切换至可调静叶随相对换算转速自动控制模式，便可快速实现可调静叶角度与转速匹配。

根据其他实施例，对于排气阀门打开的开度，为了规避压气机在堵点发生颤振的风险，不建议全开，通常根据试验器调试阶段摸索的规律设定退喘时排气阀门打开的开度。另一方面，级间引气阀门可以全开，其目的是增大压气机前面级流量，改善攻角状态。

为了简化试验操作，同时保证压气机退喘时各级可调静叶角度快速恢复到设计角度，可以对可调静叶随相对换算转速进行自动控制。例如，可根据可调静叶调节规律，在压气机试验器控制***中分别配置S0、S1…Sn各级可调静叶的角度与相对换算转速的关系；在可调静叶随相对换算转速自动控制的模式下，调节压气机转速时，控制***根据配置关系及当前的相对换算转速插值计算各级可调静叶的设定值；控制***可以根据各级角度设定值和角位移传感器测量的反馈值，形成闭环控制。

在本申请的可调静叶控制模式中，例如，通过从S1为主调级的联调控制模式切换至可调静叶随相对换算转速控制模式，可快速使可调静叶恢复至设计角度。

类似地，根据其他实施例，对于排气阀门打开的开度，为了规避压气机在堵点发生颤振的风险，不建议全开，通常根据试验器调试阶段摸索的规律设定退喘时排气阀门打开的开度。另一方面，级间引气阀门可以全开，其目的是增大压气机前面级流量，改善攻角状态。

在框412，方法400可包括计算该转速可调静叶设计角度与压气机进喘时可调静叶角度的差值，从而得到该转速的Open-Beta裕度。

图4的固定转速打开可调静叶试验方法较适用于高转速的Open-Beta裕度测量，其可避免降转的起始转速超过压气机设计转速（即，超转）的问题。

本公开的上述各实施例及其变体涉及研究在高压压气机性能试验件上进行可调静叶Open-Beta裕度测量的试验方法。试验过程中涉及转速调节、压比调节、引气量调节、可调静叶角度控制、退喘措施以及Open-Beta裕度计算等。

为了模拟发动机整机上多级可调静叶联调的控制方式，避免各级可调静叶角度调节的不协调，影响Open-Beta裕度测量结果，在压气机试验件可调静叶单级调节的机械结构上通过控制***实现可调静叶的多级联调，同时保证各级角度调节的同步性。

图5示出了根据本公开的示例性实施例的可调静叶单级闭环控制逻辑500的示图。可调静叶单级闭环控制逻辑500可包括VSV控制目标计算单元502、PID控制机构504、执行机构506、以及角位移传感器508。

可调静叶角度设定值S _P 、可调静叶初始角度P ₀以及控制速率ROC可被输入到VSV控制目标计算单元502。VSV控制目标计算单元502可基于S _P 、P ₀和ROC来计算不同时刻可调静叶的控制目标值S(t)。例如，可调静叶初始角度P ₀可以指在改变可调静叶角度设定值的那一时刻，可调静叶角度的测量值。

根据示例性实施例，若S _P >P ₀，则S(t)可以在P ₀基础上根据控制速率ROC来增大，直至S(t)=S _P 或其差值的绝对值小于阈值。例如，根据一示例，S(t)=P ₀+ROC*t，其中t表示时间，直至S(t)=S _P 或其差值的绝对值小于阈值。

另一方面，若S _P <P ₀，则S(t)可以在P ₀基础上根据控制速率ROC来降低，直至S(t)=S _P 或其差值的绝对值小于阈值。例如，根据一示例，S(t)=P ₀-ROC*t，其中t表示时间，直至S(t)=S _P 或其差值的绝对值小于阈值。

根据一些示例性实施例，为了避免角位移传感器失效导致控制失效，每级可调静叶周向可以安装不止一个（例如，4个）角位移传感器，作为冗余设置。此外，考虑可调静叶角度周向不均匀的问题，每级有不止一个角位移传感器亦可提高测量精度。

VSV控制目标计算单元502输出的控制目标值S(t)可被输入到加法器503。角位移传感器508测量到的实时反馈值P(t)也可被输入到加法器503。加法器503计算可通过将控制目标值S(t)减去实时反馈值P(t)来计算可调静叶角度偏差值e(t)。

PID控制机构504可基于可调静叶角度偏差值e(t)，通过采用PID（比例-积分-微分）算法来计算控制输出值u(t)。控制输出值u(t)可被输出至执行机构506。

执行机构506例如可包括例如以上结合图1和图2描述的液压作动筒、联动环等组件，其驱动叶柄旋转以实现可调静叶角度调整。

根据示例性实施例，当可调静叶角度偏差值e(t)小于等于阈值时，可以停止控制。

图6示出了可调静叶随相对换算转速自动控制逻辑600的示意图。压气机可以包括两级或更多级可调静叶。

以压气机静叶5级可调为例，可调静叶可包括S0、S1、S2、S3、和S4，其中S0为进口可调导叶，亦称进口可调静叶或第0级可调静叶；而S1 – S4分别为第一级到第四级可调静叶。然而，本公开并不被限定于此，而是可以有更多或更少的可调静叶级。

根据示例性实施例，相对换算转速自动控制逻辑600可以包括设定值计算单元602和可调静叶闭环控制单元604。

压气机相对换算转速N_CR可被输入至设定值计算单元602。根据示例性实施例，压气机相对换算转速N_CR可被直接输入至相对换算转速自动控制逻辑600，或者也可由相对换算转速自动控制逻辑600基于根据实时测量的压气机物理转速、压气机进口温度及参考温度、压气机设计转速来计算。

设定值计算单元602可以根据可调静叶调节规律及相对换算转速N_CR来计算各级可调静叶角度设定值。

根据示例性实施例，可调静叶调节规律可以被配置在压气机试验器控制***中。例如，通常可以配置25组可调静叶角度值与相对换算转速值的关系，这样可保证插值精度在0.2°以内。但本公开并不被限定于此。

根据各级可调静叶角度设定值，可调静叶闭环控制单元604可以用单级闭环控制的方式控制各级可调静叶角度。根据示例性实施例，可调静叶闭环控制单元604可以包括与每一级可调静叶可调静叶S0、S1、S2、S3、和S4相对应的单级闭环控制逻辑。单级闭环控制逻辑可以如以上结合图5所描述的或是其变体，其相应地驱动叶柄旋转以实现对本级可调静叶的角度调整。

根据示例性实施例，为了保证各级可调静叶控制的同步性，各级可调静叶的控制速率ROC可以按照特定的比例进行设置，该比例根据可调静叶调节规律计算。

图6的可调静叶随相对换算转速自动控制逻辑600可以尤其适用于例如以上结合图3描述的固定可调静叶角度降转试验方法等。

图7示出了以第一级可调静叶S1为主调级的联调控制逻辑700的示图。

以压气机静叶5级可调为例，可调静叶可包括S0、S1、S2、S3、和S4，其中S0为进口可调导叶，亦称进口可调静叶或第0级可调静叶；而S1 – S4分别为第一级到第四级可调静叶。

应注意，在图7的示例中以压气机静叶5级可调为例，其中S1为主调级的联调控制逻辑。然而，本公开并不被限定于此，而是可以有更多或更少的可调静叶级，并且主调级也不限于是S1。

根据示例性实施例，以第一级可调静叶S1为主调级的联调控制逻辑700可以包括设定值计算单元702和可调静叶闭环控制单元704。

根据可调静叶调节规律，可以得到S0、S2、S3、S4的角度与S1的角度的关系。根据示例性实施例，可以将其他各个可调静叶级与S1的角度关系分别配置在设定值计算单元702中。

设定值计算单元702可以根据上述配置关系以及所输入的S1的角度设定值，来计算S0、S2、S3、S4的角度设定值。

根据各级可调静叶角度设定值，可调静叶闭环控制单元704以单级闭环控制的方式控制各级可调静叶角度，通过控制速率的比例保证各级的同步联动。单级闭环控制逻辑可以如以上结合图5所描述的或是其变体，其相应地驱动叶柄旋转以实现对本级可调静叶的角度调整。

图7的以第一级可调静叶S1为主调级的联调控制逻辑700可以尤其适用于例如以上结合图4描述的固定转速打开可调静叶试验方法等。

图8示出了角位移传感器失效判定逻辑和保护***800的示图。角位移传感器可以包括以上结合图1描述的角位移传感器6、和/或结合图5描述的角位移传感器508等。

如前所述，每级可调静叶810一般配置一组一个或多个（例如，1-4个）角位移传感器808，取平均值作为该级静叶角度的反馈值，并发送至角位移传感器失效判定逻辑和保护***800以形成闭环反馈控制。

根据示例性实施例，角位移传感器失效判定逻辑和保护***800可以包括角位移传感器失效判定单元802、可调静叶锁定/解锁单元804、以及角位移传感器启用/禁用单元806。

根据示例性实施例，若一级角位移传感器808中的某个角位移传感器测量值与该组中其余几个角位移传感器测量平均值的偏差超过偏差阈值（例如，5°），则角位移传感器失效判定单元802可以判定该角位移传感器失效，并向可调静叶锁定/解锁单元804和角位移传感器启用/禁用单元806通知该角位移传感器失效的情况。出现此类角位移传感器失效时，可调静叶锁定/解锁单元804可以将该级可调静叶810锁定在当前角度。角位移传感器启用/禁用单元806可以禁用失效的角位移传感器以使其测量值不再参与平均值计算。角位移传感器启用/禁用单元806可以自动或半自动地禁用失效的角位移传感器，也可以由操作人员通过控制***界面来手动禁用失效的角位移传感器。此后，可调静叶锁定/解锁单元804可以解除该级可调静叶810的角度锁定。

本公开的实施例可以通过相应的方法、装置、设备以及程序（例如，存储在计算机可读介质上，并可由处理器执行的程序）等来实现。包含或实现本公开的实施例的方法、装置、设备等可以通过软件、硬件、或固件等形式来实现，这些均在本公开的范围之内。当采用软件或固件等形式来实现时，相应的程序代码可被存储在软盘、光盘、DVD、硬盘、闪存、U盘、CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡、记忆棒、XD卡、SDHC卡等介质上，或可通过通信介质进行传输，并由例如处理器等来执行以实现相应的功能或其部分、或功能的任何组合。

以上所述的仅为本发明的示例性具体实施例。但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

结合本公开所描述的各种解说性逻辑块、模块、以及电路可用设计成执行本文描述的功能的通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其他可编程逻辑器件（PLD）、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何市售的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协同的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本公开描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中实施。软件模块可驻留在本领域所知的任何形式的存储介质中。可使用的存储介质的一些示例包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、闪存、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM，等等。软件模块可以包括单条指令、或许多条指令，且可分布在若干不同的代码段上，分布在不同的程序间以及跨多个存储介质分布。存储介质可被耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。替换地，存储介质可以被整合到处理器。

本文中所公开的方法包括用于达成所描述的方法的一个或多个步骤或动作。这些方法步骤和/或动作可以彼此互换而不会脱离权利要求的范围。换言之，除非指定了步骤或动作的特定次序，否则具体步骤和/或动作的次序和/或使用可以改动而不会脱离权利要求的范围。

处理器可执行存储在机器可读介质上的软件。处理器可用一个或多个通用和/或专用处理器来实现。示例包括微处理器、微控制器、DSP处理器、以及其他能执行软件的电路***。软件应当被宽泛地解释成意指指令、数据、或其任何组合，无论是被称作软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或其他。作为示例，机器可读介质可包括RAM（随机存取存储器）、闪存、ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦式可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦式可编程只读存储器）、寄存器、磁盘、光盘、硬驱动器、或者任何其他合适的存储介质、或其任何组合。机器可读介质可被实施在计算机程序产品中。该计算机程序产品可以包括包装材料。

在硬件实现中，机器可读介质可以是处理***中与处理器分开的一部分。然而，如本领域技术人员将容易领会的，机器可读介质或其任何部分可在处理***外部。作为示例，机器可读介质可包括传输线、由数据调制的载波、和/或与无线节点分开的计算机产品，所有这些都可由处理器通过总线接口来访问。替换地或补充地，机器可读介质或其任何部分可被集成到处理器中，诸如高速缓存和/或通用寄存器文件可能就是这种情形。

处理***可以被配置成通用处理***，该通用处理***具有一个或多个提供处理器功能性的微处理器、以及提供机器可读介质中的至少一部分的外部存储器，它们都通过外部总线架构与其他支持电路***链接在一起。替换地，处理***可以用带有集成在单块芯片中的处理器、总线接口、用户接口（在接入终端情形中）、支持电路***、和至少一部分机器可读介质的ASIC（专用集成电路）来实现，或者用一个或多个FPGA（现场可编程门阵列）、PLD（可编程逻辑器件）、控制器、状态机、门控逻辑、分立硬件组件、或者任何其他合适的电路***、或者能执行本公开通篇所描述的各种功能性的电路的任何组合来实现。取决于具体应用和加诸于整体***上的总设计约束，本领域技术人员将认识到如何最佳地实现关于处理***所描述的功能性。

机器可读介质可以包括数个软件模块。这些软件模块包括当由装置（诸如处理器）执行时使处理***执行各种功能的指令。这些软件模块可以包括传送模块和接收模块。每个软件模块可以驻留在单个存储设备中或者跨多个存储设备分布。作为示例，当触发事件发生时，可以从硬驱动器中将软件模块加载到RAM中。在软件模块执行期间，处理器可以将一些指令加载到高速缓存中以提高访问速度。可随后将一个或多个高速缓存行加载到通用寄存器文件中以供处理器执行。在以下述及软件模块的功能性时，将理解此类功能性是在处理器执行来自该软件模块的指令时由该处理器来实现的。

如果以软件实现，则各功能可作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，这些介质包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，此类计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能用于携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其他介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线（DSL）、或无线技术（诸如红外（IR）、无线电、以及微波）从web网站、服务器、或其他远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术（诸如红外、无线电、以及微波）就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘（disk）和碟（disc）包括压缩碟（CD）、激光碟、光碟、数字多用碟（DVD）、软盘、和蓝光®碟，其中盘（disk）常常磁性地再现数据，而碟（disc）用激光来光学地再现数据。因此，在一些方面，计算机可读介质可以包括非瞬态计算机可读介质（例如，有形介质）。另外，对于其他方面，计算机可读介质可以包括瞬态计算机可读介质（例如，信号）。上述的组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。

因此，某些方面可以包括用于执行本文中给出的操作的计算机程序产品。例如，此类计算机程序产品可以包括其上存储（和/或编码）有指令的计算机可读介质，这些指令能由一个或多个处理器执行以执行本文中所描述的操作。在某些方面，计算机程序产品可包括包装材料。

将理解，权利要求并不被限于以上所解说的精确配置和组件。可在以上所描述的方法和装置的布局、操作和细节上做出各种改动、更换和变形而不会脱离权利要求的范围。

Claims (16)

1.一种压气机的可调静叶打开裕度测量试验方法，所述压气机包括两级或更多级可调静叶，所述方法包括：

调节压气机的转速并使所述压气机的所述两级或更多级可调静叶中每一级可调静叶的角度随所述转速自动控制；

调节所述压气机的压比至共同工作线压比并调节所述压气机的级间引气至设计引气量；

固定所述压气机的转速或所述两级或更多级可调静叶的角度中的一者，并调节另一者，直至所述压气机进喘；以及

基于所述压气机进喘时可调静叶的实际角度与进喘转速下的设计角度，计算所述压气机的可调静叶打开裕度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，调节所述压气机的转速包括将所述压气机的转速调节至降转起始转速；并且

固定所述压气机的转速或所述两级或更多级可调静叶的角度中的一者，并调节另一者包括：

固定所述两级或更多级可调静叶的角度，并递减地调节所述压气机的转速。

3.如权利要求2所述的方法，其中，递减地调节所述压气机的转速包括：每次对所述压气机的转速进行固定百分比的降转。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

当所述压气机进喘，确定所述压气机的进喘转速是否小于试验目标转速；

若所述压气机的进喘转速小于或等于所述目标转速，则确定在所述压气机的转速处于所述进喘转速与目标转速之间时，所述压气机的可调静叶打开裕度均达到要求；否则

若所述压气机的进喘转速大于所述目标转速，则确定在所述压气机的转速处于所述进喘转速与目标转速之间时，所述压气机的可调静叶打开裕度均未达到要求。

5.如权利要求2所述的方法，其中，基于所述压气机进喘时可调静叶的实际角度与进喘转速下的设计角度，计算所述压气机的可调静叶打开裕度包括：

根据可调静叶调节规律，确定所述两级或更多级可调静叶在进喘转速下的设计角度；

确定所述两级或更多级可调静叶在所述降转起始转速下的设计角度；以及

将所述进喘转速下的设计角度与所述降转起始转速下的设计角度的差值作为所述进喘转速的可调静叶打开裕度。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述降转起始转速基于所述压气机的目标转速、可调静叶打开裕度要求、以及所述可调静叶调节规律反算。

7.如权利要求1所述的方法，其中，调节所述压气机的转速包括将所述压气机的转速调节至试验目标转速；并且

固定所述压气机的转速或所述两级或更多级可调静叶的角度中的一者，并调节另一者包括：

将所述压气机的转速固定在所述试验目标转速，并调节所述两级或更多级可调静叶的角度。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述两级或更多级可调静叶至少包括进口可调导叶以及第一级可调静叶，并且

调节所述两级或更多级可调静叶的角度包括：

以所述第一级可调静叶作为主调级来对所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶的角度进行联调。

9.如权利要求8所述的方法，其中，调节所述两级或更多级可调静叶的角度进一步包括：

每次逐步地改变所述第一级可调静叶打开的角度，并相应地对所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶的角度进行联调。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

根据可调静叶调节规律，得到所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶各自与所述第一级可调静叶的角度关系；

其中，以所述第一级可调静叶作为主调级来对所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶的角度进行联调包括：

基于所述第一级可调静叶的当前角度，按照所述角度关系确定所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶各自所需联调的角度；以及

基于所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶各自所需联调的角度，调节所述进口可调导叶以及其他各级可调静叶。

11.如权利要求7所述的方法，其中，基于所述压气机进喘时可调静叶的实际角度与进喘转速下的设计角度，计算所述压气机的可调静叶打开裕度包括：

将所述两级或更多级可调静叶在所述试验目标转速下的设计角度与所述压气机进喘时所述两级或更多级可调静叶的实际角度的差值作为所述试验目标转速下的可调静叶打开裕度。

12.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

在固定所述压气机的转速或所述两级或更多级可调静叶的角度中的一者，并调节另一者时，记录所述压气机的稳态数据，所述稳态数据至少包括所述压气机的转速和所述两级或更多级可调静叶的角度。

13.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

当所述压气机进喘时，立即执行退喘操作，所述退喘操作包括以下任何一者或其组合：

(i) 增大排气阀门开度；

(ii) 将所述两级或更多级可调静叶恢复至设计角度；以及

(iii) 使引气阀门全开。

14.如权利要求1所述的方法，其中，使所述压气机的所述两级或更多级可调静叶中每一级可调静叶的角度随所述转速自动控制包括：

实时测量所述压气机的物理转速、进口温度；

基于所述物理转速、进口温度以及参考温度、设计转速确定所述压气机的相对转换速率；

基于可调静叶调节规律和所述相对换算速率，确定所述两级或更多级可调静叶各自的设定角度。

15.如权利要求1所述的方法，其中，所述两级或更多级可调静叶中每一级可调静叶的角度通过单级闭环控制来调节，其中所述单级闭环控制包括：

基于该级可调静叶角度的设定值、该级可调静叶的初始角度以及控制速率来确定该级可调静叶的控制目标；

基于所述控制目标，通过采用比例-积分-微分PID算法来确定控制输出值；

基于所述控制输出值，执行对该级可调静叶的角度的控制；

通过角位移传感器测量该级可调静叶的当前角度；

基于该级可调静叶的当前角度与控制目标的差值，修正所述控制目标；以及

继续执行对该级可调静叶的角度的控制，直至所述差值小于等于可调静叶角度偏差阈值。

16.如权利要求15所述的方法，其中，每一级可调静叶的角位移传感器包括至少四个角位移传感器，并且所述方法进一步包括，当所述至少四个角位移传感器中有一角位移传感器与其余角位移传感器的测量平均值的偏差超过偏差阈值时：

将该级可调静叶锁定在当前角度；

禁用偏差超过所述偏差阈值的角位移传感器；以及

解除对该级可调静叶的锁定。

Images