一种测试火焰筒热疲劳性能的试验方法与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本技术属于航空发动机试验技术领域，特别涉及一种测试火焰筒热疲劳性能的试验方法。背景技术：2.火焰筒是航空发动机的重要热端部件，极易因热疲劳在结构上出现裂纹，从而影响航空发动机的性能和飞行安全。但对火焰筒疲劳问题的分析是非常困难的，尤其是通过试验获得准确的数据很难，有时不得不通过经验和估计来进行判断。对火焰筒产生裂纹的原因大多是采用笼统的描述方法，难以用来进行安全评估和寿命预测。3.因此，需要一种可以对火焰筒热疲劳性能进行试验的方法。技术实现要素：4.本技术的目的是提供了一种测试火焰筒热疲劳性能的试验方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。5.本技术的技术方案是：一种测试火焰筒热疲劳性能的试验方法，所述试验方法包括：6.构建火焰筒热疲劳试验的控制过程逻辑，所述控制过程逻辑包括：7.燃油流量从低温状态对应的流量值历时预订时间上升至高温状态对应的流量值的第一阶段、燃油流量在高温状态对应的流量值保持预定时间的第二阶段、燃油流量从高温状态对应的流量值历时预定时间下降至低温状态对应的流量值的第三阶段和燃油流量在低温状态对应的流量值保持预订时间的第三阶段；8.确定以高温状态或是低温状态为基准，调整火焰筒的试验状态到基准状态，将控制燃油流量的变频器频率值输入至控制程序，其他控制参数保持不变，手动调节燃油流量至另一个状态，将此时控制燃油流量的变频器频率值再次输入至控制程序；9.开始火焰筒的热疲劳循坏试验，循环预订次数，记录各个试验状态参数及壁温、有效流通面积的数值；10.进一步的，所述火焰筒热疲劳试验的控制过程逻辑通过组态软件实现。11.进一步的，在第一阶段，控制燃油流量的变频器频率以固定频率步长从低温状态频率值增加至高温状态频率值，所述变频器频率的固定频率步长为：12.δf1＝tr(fh-fl)/tc113.式中，tr为组态软件燃油控制函数运行周期；14.fl为低温状态频率；15.fh为高温状态频率；16.tc1为低温状态至高温状态的历时时间。17.进一步的，在第二阶段，判断高温状态流量与当前流量的差值是否在允许范围δg之内，即如果gh-g＞δg，则计算单位流量的变频器频率及变频器频率调整量并更新高温状态时的变频器频率fh＝fh+δf2；18.当高温状态流量与当前流量的差值g'＝|gl-g|≤δg时不做调整；19.式中，δg为阈值；20.g为实际燃油流量；21.gl为低温状态燃油流量；22.gh为高温状态燃油参数；23.k为调整系数。24.进一步的，在第三阶段，控制燃油流量的变频器频率以固定频率步长从高温状态频率值降低至低温状态频率值，所述变频器频率的固定频率步长为：25.δf3＝tr(fh-fl)/tc326.式中，tc3为高温状态至低温状态的历时时间。27.进一步的，在第四阶段，判断低温状态燃油流量与当前燃油流量的差值是否在允许范围之内，即如果gl-g＞δg，计算单位流量的变频器频率及频率调整量并更新低温状态变频器频率fl＝fl+δf4；28.当g'＝|gl-g|≤δg时不做调整。29.进一步的，所述系数k默认为1。30.本技术的方法实现了燃油流量的自动控制，可以满足火焰筒热疲劳试验要求，确定了火焰筒热疲劳的试验流程及试验结果的处理过程，能够较全面的完成火焰筒热疲劳性能测试。附图说明31.为了更清楚地说明本技术提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本技术的一些实施例。32.图1为本技术中的燃油循环控制时序图。33.图2为本技术中的油路控制系统结构。34.图3为本技术中的油路控制系统框图。35.图4为本技术中的燃油控制流程图。36.图5为本技术中的控制程序界面。37.图6为本技术中的试验过程监视的火焰筒壁温值和acd数值示意图。具体实施方式38.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。39.本技术针对火焰筒热疲劳试验的特点，通过规定火焰筒热疲劳试验所需的燃油流量控制、试验流程和数据处理等，提出了一种能够较全面的完成火焰筒热疲劳性能测试的试验方法。40.本技术的方法主要包括燃油流量自动控制、火焰筒热疲劳试验流程及试验结果数据处理，具体步骤如下：41.1)燃油流量自动控制42.如图1所示火焰筒热疲劳试验的燃油循环控制时序，火焰筒热疲劳试验的控制时序包含从低温状态到高温状态和从高温状态到低温状态的燃油供给速率以及高温状态和低温状态的保持时间。43.原有的燃油系统控制方式是通过人工调节电位器来改变变频器的输出频率，从而改变油泵电机转速实现燃油流量控制。但在火焰筒热疲劳试验中，通过人工操作的方式无法达到燃油循环控制的时序要求。因此，本技术中提出采用计算机控制技术，通过控制程序代替人工操作，实现燃油循环自动控制，控制系统结构如图2所示。44.控制计算机通过对采集计算机获得的试验参数进行比较判断，根据不同的发动机状态要求，利用网络总线和串口服务器协调控制主/副燃油路变频器的输出，而改变主/副油路的油泵转速来调节燃油流量。燃油流量的改变可以使试验参数按试验要求的状态变化，从而构成了一个典型的闭环控制系统，油路控制系统框图如图3所示。45.组态软件是一种用户可定制功能的软件平台工具，可以与众多的输入/输出设备连接，在现场总线控制系统中具有广泛应用。本技术中采用“组态王”程序编制，可以进行模块化设计，且有大量图库元素，并配有与变频器串口通讯协议，减少了通讯部分的编程量。46.试验状态下，手动调整并摸索低温状态与高温状态的燃油流量对应的变频器频率。燃油流量调节至低温状态，其燃油流量gl对应的变频器赫兹数为fl，手动调节燃油流量至高温状态gh，其燃油流量gh对应的变频器赫兹数为fh，得到单位流量对应的变频器频率作为流量保持阶段频率调整参考。47.本技术中将燃油控制过程分为四个阶段，如图4所示：48.第一阶段、燃油流量从低温状态对应的流量值历时预定时间tc1上升至高温状态对应的流量数值。49.此阶段为上升阶段，燃油变频器频率以固定频率步长从低温状态频率值增加至高温状态频率值，固定频率调节值δf1＝tr(fh-fl)/tc1，控制燃油变频器频率每个运行周期增加δf1，经历大约tc1＝30秒后变频器实际频率f＝fh。50.通过上述过程确定变频器频率的增加值。51.第二阶段、燃油流量在高温状态对应流量值保持预定时间。52.此阶段为变频器频率保持阶段，可实现自动调节与手动调节切换。53.自动调节时，在第一阶段调整完成后，判断高温状态流量与当前流量的差值是否在允许范围δg之内，即如果g'＝gh-g＞δg，则计算单位流量的变频器频率及变频器频率调整量并更新高温状态变频器频率fh＝fh+δf2，k为调整系数，根据实际调试情况进行调节，默认k＝1，当g'＝|gh-g|≤δg时不做调整。54.手动调节时，将由操作人员根据判断进行手动调节，程序只计时，当第二阶段时间结束时将禁止手动调节。55.第三阶段、燃油流量从高温状态对应的燃油流量值历时预定时间tc3＝30秒下降至低温状态对应的燃油流量数值。56.此阶段为变频器频率下降阶段，燃油变频器频率以固定频率步长减少至低温状态频率值，固定频率调节值δf3＝tr(fh-fl)/tc3，每个控制函数运行周期变频器频率减少δf3，更新fl＝fl+δf2，经历大约30秒后f＝fl；57.第四阶段、燃油流量在低温状态对应流量值保持30秒时间。58.此阶段为变频器频率保持阶段，可实现自动调节与手动调节切换。59.自动调节时，在第三阶段调整完成后，判断低温状态燃油流量与当前燃油流量的差值是否在允许范围之内，即如果g'＝gl-g＞δg，计算单位流量的变频器频率及频率调整量并更新低温状态变频器频率fl＝fl+δf4，k为调整系数，根据实际调试情况进行调节，默认k＝1，当g'＝gl-g≤δg时不做调整。60.手动调节时，将由操作人员根据自己判断进行手动调节，程序只计时，当第二阶段时间结束时将禁止手动调节。61.参数说明：62.tr为组态王燃油控制函数运行周期；63.△g为阈值(流量控制精度)；64.gl为低温状态燃油流量；65.gh为高温状态燃油参数；66.g为实际燃油流量；67.fl为低温状态频率；68.fh为高温状态频率；69.f为变频器实际频率；70.k为调节系数。71.2)试验流程72.2.1)首先确定以高温状态还是低温状态为基准，调整试验状态到基准状态，将此时燃油流量的变频器频率值输入控制程序中，其他控制参数保持不变，手动调节燃油流量至另一个状态，将此时燃油流量的变频器频率值输入控制程序中，并根据试验状态实际情况，确定调节精度；73.2.2)如图5所示，全部参数输入完成后，开始进行热疲劳循坏试验。循环过程中，尽量不调节试验参数，如试验参数偏离要求试验状态太多，再视情进行调整；74.2.3)多次循环(例如100次循环)完成或出现故障未能当场排除，按照操作规程进行停车；75.2.4)试验结束后，检查火焰筒和试验器状态，视情决定是否开展下一阶段的火焰筒热疲劳试验，发现问题及时处理。76.3)试验数据处理77.3.1)火焰筒热循环过程中，记录各个试验状态参数及壁温、有效流通面积acd的数值，确保试验有效，如图6所示。试验过程中未出现同一状态超过多点(例如5点)壁温同时发生变化，且变化温度范围超过30k或有效流通面积acd数值的变化率超过5％的情况；78.3.2)绘制实际状态的循环控制时序图，查看是否满足试验要求。79.本技术的方法实现了燃油流量的自动控制，可以满足火焰筒热疲劳试验要求，确定了火焰筒热疲劳的试验流程及试验结果的处理过程，能够较全面的完成火焰筒热疲劳性能测试。80.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。









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