Устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя

Устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВОГО ПОТОКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее блок термопреобраэователей, последовательно соединенные струйный генератор, блок преобразования акустических колебаний и усилитель, сумматор, входы которого соединены с выходами блоков термопреобразоватедей и акустических коле6а.ний, а . выход через блок деления соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу усилителя, а выход соединен с первым входом блока коммутации, второй вход которого соединен с общей шиной устройства, а выход через интегратор соединен с управляющим входом усилителя, блок сравнения, о т л и ч а ю « е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения нестационарной средней температуры газового потока, в него введены схема совпадения и блок дифференцирования , вход которого соединен с выi ходом блока тёрмопреобразоватёлей, а выход подключен к входу блока срав (П нения, при этом входЕз схемы совпа дения соединены с выходом блока срав с ненй и выходом блока преобразования акустических колебаний, а выход подключен к управляющему входу блока коммутаций. о 4 сд СП

„.Я0„„10641 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

М59 6 01 К 3 02

jj 4

Г

Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (21) 3513526/18-10 (22) 19.11.82 (46) 30.12.83. Бюл . В 48 (72) Л.М.Агалакова, A.С.Патлах, Б.Б.Гутин и Л.A.Äåíüãèíà (71) Кировский политехнический институт и Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго

Орджоникидзе (53) 536.53(088.8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 528460, кл. -G 01 К 7/14, 19 70.

2. Авторское свидетельство СССР 9 834406, кл. G 01 К 3/02, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВОГО ПОТОКА .

ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее блок термопреобразователей, последовательно соединенные струйный генератор, блок преобразования акустических колебаний и усилитель, сумматор, входы которого соединены

:с выходами блоков термопреобразователей и акустических колебаний, а выход через блок деления соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу усилителя, а выход соединен с первым входом блока коммутации, второй вход которого. соединен с общей шиной устройства, а выход через.интегратор соединен .с управляющим входом усилителя, блок сравнения, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения нестационарной средней температуры газового потока, в него введены схема совпадения и блок дифференцирования, вход которого соединен с выходом блока термопреобразователей, Я а выход подключен к входу блока срав нения, при этом:входы cxew совпа,дения соединены с выходом блока срав иена и выходом блока преобразования акустических колебаний, а выход подключен к управляющему входу блока коммутации.

1064155

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в системах контроля и регулирования средней температуры газового потока газотурбинного двигателя (ГТД).

Известно устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя, содержащее блок термопреобразователей и последовательно соединенную с ним корректирующую R(;-цепочку (1) .

Недостатком известного устройства является узкий диапазон измерения температуры, в котором обеспечивает-. ся необходимая динамическая точность измерения температуры газа, так как 15 невозможно компенсировать динамическую погрешность термопреобразова теля во всем диапазоне измерений температуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя, содержащее блок термопреобразователей, последовательно соединенные струйные генератор, блок преобразования акустических колебаний и усилитель, сумматор, входы которого соединены с выходами блоков термопреобраэователей и акустических колебаний, а выход через блок деления соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу усилителя, а выход соединен с первым 35 входом блока коммутации, второй вход которого соединен с общей шиной устройства, а выход через интегратор соединен с управляющим входом усилителя, блок сравнения l4 40

Недостатком указанного устройства является узкий диапазон измерения нестационарной температуры гаэового потока, обусловленный тем, что измерение температуры, значение которой меньше величины окружной неравномерности температурного поля газового потока, происходит с большой динамической погрешностью. Так как неравномерность температурного поля газового потока

ГТД составляет 150-200 С, то нао личие динамической погрешности в ,указанном диапазоне температур приводит к резкому снижению ресурса лопаток турбины двигателя.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения нестационарной средней температуры газового, потока газотурбинного двигателя.

Поставленная цель достигается 60 тем, что в устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя, содер- . жащее блок термопреобраэователей, последовательно соединенные струйный генератор, олок преооразования акустических колебаний и усилитель, сумматор, входы которого соединены с выходами блоков термопреобразователей и акустических колебаний, а выход через блок деления соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу усилителя, а выход соединен с первым входом блока коммутации, второй вход которого соединен с общей шиной устройства, а выход через интегратор соединен с управляющим входом усилителя, блок сравнения, введены схема совпадения и блок дифференцирования, вход которого соединен с выходом блока термопреобразователей, а выход подключен к входу блока сравнения, при этом входы схемы совпадения соединены с выходом блока сравнения и выходсм блока преобразования акустических колебаний, а выход подключен к управляющему входу блока коммутации.

Введение в устройство блока дифференцирования и схемы совпадения позволяет расширить диапазон измерения нестационариой средней температуры газового потока ГТД за счет отличного от прототипа разделения нестационарного и стационарного режимов измерения. В предлагаемом устройстве нестационарный режим измерения температуры газового потока отличается от стационарного одновременным появлением на обеих входах схемы совпадения сигналов, поступающих с блока преобразования акустических колебаний струйного генератора и блока дифференцирования.

Вследствие этого измерение нестационарной температуры газового потока производится с уровня 10 С, б тогда как в прототипе измерение нестационарной температуры производится с уровня, превышающего значение окружной неравномерности температурного поля газового потока ГТД, которая составляет 150-200 С.

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя содержит блок 1 последовательно соединенных термопреобраэователей, струйный генератор 2, выход которого через блок 3 преобразования акустических колебаний соединен с входом усилителя 4 с управляемым коэффициентом усиления и вторым входом сумматора 5, выход которого через блок 6 деления соединен с первым входом блока 7 вычитания, второй вход которого соединен с выходом усили1064155, .. Ч ;

1=1 Г = — =Y Кс, Sbe n

30,де Чс

С

45 теля 4, а выход блока / вычитания соединен с первым входом блока 8 коммутации, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход блока 7 коммутации через интегратор 9 соединен с управляющим. входом усилителя .4, при этом управляющий вход блока 8 коммутации подключен к выходу схемы 10 совпадения, первый вход которой через блок 11 сравнения и блок 12 дифференцирования соединен с выходом блока 2 термопреобразователей и первым входом сумматора 5, а второй вход схемы 10 совпадения соединен с вторым входом сумматора 5.

Устройство работает следующим образом.

При помещении блока 1 последовательно соединенных термопреобраэователей в газовый поток ГТД с выхода блока 1 снимается сигнал, напряжение которого соответствует сумме температур, измеряемых в точках установки термопреобразователей.

При помещении струйного генератора 2 в газовый поток в нем возбуждаются акустические колебания с

-частотой

f--мат (1) где К вЂ” коэффициент зависящий от конструктивного испол. нения струйного "генератора;

Tä — температура газового потока в точке установки струйного генератора.

Акустические колебания с частотой f поступают в блок 3 преобразования акустических колебаний, в котором происходят следующие преобразования: преобразование акустических колебаний в электрические колебания той же частоты, преобразование -последних в постоянное на- пряжение, соответствующее частоте возведение постоянного напряжения в квадрат и его масштабирование с учетом коэффициента передачи одного термопреобразователя. Сигнал с выхода блока 3 преобразования акустических колебаний поступает на второй вход сумматора 5, на первый вход которого подается сигнал с выхода блока 1 термопреобразователей.

Сигнал с выхода сумматора 5, соответствующий сумме температур в измеряемых точках газового потока, поступает на вход блока 6 деления, где делится на коэффициент, равный числу, точек измерения температуры й. Сигнал с выхода блока 6 деления, представляющий собой среднее значение температуры газового потока, подается на первый вход блока 7 вычитания, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 3 преобразования акустических колебаний через усилитель 4 с управляемым коэффициентом усиления.

При измерении средней стационарной температуры газового потока газотурбинного двигателя существует разность между средней температурой в точке установки струйного генератора 2 вследствие окружной неравно

10 мерности температурного поля двигателя. В силу этого значение сигна. ла с блока 6 деления отличается от сигнала с выхода усилителя 4. На выходе блока 7 вычитания возникает

15 разностный сигнал, который поступает на первый вход блока 8 коммутации. Далее разностный сигнал через интегратор 9 поступает на управляющий вход усилителя 4 и изменяет его коэффициент усиления до тех пор,пока сигнал с выхода блока 7 вычитания не станет равный нулю. При этом на выходе устройства имеется сигнал, соответствующий средней стационарной температуре газового потока газотурбинного двигателя сигнал с выхода блока 3 преобразования акустических колебаний, соответствующий стационарной температуре газового потока, измеряемой струйным генератором; коэффициент усиления усилителя 4, соответствующий средней стационарной температуре газового потока газотурбинного двигателя, температура в точке измерения.

Так как в стационарном режиме суммарный сигнал на выходе блока 1 термопреобразователей не изменяется, то величина выходного сигнала блока 12 дифференцирования будет определяться только эффективным значением шумов, обусловленных реализацией блока 12 дифференцированйя и существованием пульсаций темпера55 туры газового потока. При наличии постоянной времени дифференциатора

0,01 с эффективное значение шумов на его выходе составляет 5-7 С; Поэтому порог срабатывания блока 11 сраво нения выбирается равным 10 С, что исключает прохождение выходного сигнала блока 12 дифференцирования на первый вход схемы 10 совпадения, в результате чего сигнал на его выходе отсутствует. Таким пб*ъ зом, до10 т, Р

ВНИИП11 Зака 105Щ143 Тираж 873 . Подписное

1нлцал 1п1п "патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 стйгается разделение стационарного режима измерения температуры газовогЬ потока и нестационарного.

При измерении средней нестациоиарной .температуры газового потока сигнал с выхода блока 1 термопреобразователей через блок 12 дифференцирования и блок ll сравнения Поступает на. первый вход схем 10 совпадения, на второй .вход которой поступает сигнал с блока 3 преобразования акустических колебаний.

В результате этого схема 10 совпадения срабатывает и сигнал с ее выхода поступает на управляющий вход блока 8 коммутации., что обеспечивает подключение входа интегратора 9 к общей шине устройства. Так как после этого выходной сигнал интегратора 9 сохраняет свое предыдущее 20 значение, то коэффициент усиления усилителя.4 не изменяется. Поэтому на выходе устройства имеется сигнал, соответствующий температуре газового потока, измеряемой струй- 25 ным генератором 2, значение которого корректируется усилителем 4 с учетом выходного сигнала интегратора 9. Сигнал на выходе устрой ства определяется выражением

" выл = н 1 с где YäH — сигнал на выходе блока 3 преобразования акустических колебаний, соответствующий нестационарной температуре, измеряемой струйным генератором 2.

Для уменьшения времени измерения температуры газового потока постоянные времени блока 12 дифференцирования и струйного генератора 2 выбираются равными.

Наличие в предлагаемом устройстве новых элементов (блока дифференцирования и схеьы сравнения) выгодно отличает его от прототипа, так как позволяет расширить диапазон измерения нестационарной средней температуры газового потока газотурбинного двигателя.

Использование предлагаемого устройства в системах контроля и регу-. лирования температурЫ газового потока ГТД повысит ресурс лопаток турби. ны эа счет возможности контроля малых изменений температуры поля благодаря расширению диапазона измерения.