航空发动机起动发电机输出轴断裂故障建模仿真分析.pdf

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1、第27卷第3期燃气涡轮试验与研究Vo1．27．No．3162014年6月GasTurbineExperimentandResearchJun．，2014瑟爱-辑※、※察、'fX×薮≥潜0<×※、、义～拳_藩≥≮i≥t×※，敬娑，凝l**≥{中圉摘要：简述了某型航空发动机在地面试验时起动发电机输出轴断裂的故障现象，建立了发动机、起动发电机及其电气控制系统的数学模型。通过建模仿真分析了两个车台多次断轴的故障原因，明确指出l号车台起动电源特性恶化是断轴的主要原因；2号车台起动电源电压反馈选择不合理，使其电源特性与起动发电机、线路阻抗不匹配是断轴的主要原因。根据仿真分析结果，分别制定解决方案并

2、付诸试验验证，原有故障得到排除，表明所建模型正确、仿真结果可信、排故措施有效。关键词：航空发动机；直流起动发电机；可控硅电源；断轴故障；测量滞后；转矩；模型辨识中图分类号：V231．95文献标识码：A文章编号：1672—2620(2014)03—0016—06SimulationAnalysisandFaultClearanceofanOutputShaftRuptureFailureinanAviationStartGeneratorZHAOYong，HUANGDan，PENGJu，XIONGJian—yang，XUHong-zhang(ChinaGasTurbineEstablis

3、hment，AviationKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAero—engineAltitudeSimulation，Jiangyou621703，China)Abstrac匿t：Theoutputshaftrupturefailureofanaviationstartgeneratorinaero—enginetestshasbeende-scribedbriefly．Themathematicmodelofthestartgeneratoranditselectricalcontrolsystemhasbeensetuptosimulat

4、ethesystemandanalyzethemainfactorsresultingintherupturefailure．Ithasbeenindicatedthatthechiefelementsleadingtotherupturewerethedeteriorationofthecharacteristicsofthepowersup—plyofNo．1startgenerator．TheunreasonablefeedbackofvoltageinNo．2startgeneratorledtotheconflictinmatchingthecharacteristicsof

5、thepowersupplywiththeimpedanceoftheelectricalcomponentsintheelectrica1circuitsuchasthegeneratorandtheelectricalcable．Accordingtotheresultsofthesimulation，theresolutionhasbeenmadeandprovedtobeeffective．Thefailurehasbeencleared，indicatingthatthemodelingwascorrectandreliable．Keywords：aero-engine；di

6、rectcurrentstartgenerator；siliconcontrolledrectifierpower；rupture；measurementlag；torque；patternrecognition1引言极限时，要求轴被扭断以保护发动机和电机不受更严重的破坏或损伤n。试验时地面电源为起动发电直流起动发电机作为电起动机的一种，广泛应机提供电能带动发动机开始转动，起动瞬间冲击电用于航空动力设备的起动带转和电能获取。航空发流较大，起动发电机输出转矩较大，容易发生断轴故动机起动发电机的工作状况相当复杂，容易出现各障。某型发动机在两个车台发生多起断轴故障，研种故障，有些故障可能危及

7、发动机安全。为保障发究人员针对该故障开展了系统测试、建模、仿真、改动机安全，作为转子主要传力部件的电机输出轴，设进等工作，最终排除了断轴故障。计有一个薄弱环节。当转矩超过该薄弱环节的转矩收稿日期：2013-08—15；修回日期：2014—04—22作者简介：赵涌(1978—1，男，四川盐亭人，高级工程师，硕士，主要从事航空动力高空模拟试验测试、控制技术研究。第27卷燃气涡轮试验与研究172故障概述开表示电机带转结束。根据等效电路，起动电流、电压