Устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя Советский патент 1983 года по МПК G01K3/02 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в системах контроля и регулировани средней температуры газового поток газотурбинного двигателя (ГТД). Известно устройство для измерен средней температуры газового поток газотурбинного двигателя, содержащее блок термопреобразователей и п следовательно соединенную с ним ко ректирующую R С -цепочку l . Недостатком известного устройст является узкий диапазон измерения температуры, в котором. обеспечивае ся необходимая динамическая точнос измерения температуры газа, так ка невозможно компенсировать динамическую погрешность термопреобразов I теля во всем диапазоне измерений температуры. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения средней температуры газового потока газоту бинного двигателя, содержащее блок термопреобразователей, последовательно соединенные струйные генера тор, блок преобразования акустичес ких колебаний и усилитель, суммато входы которого соединены с выходам блоков термопреобразователей и аку тических колебаний, а выход через блок деления соединен с первым вхо дом 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 Недостатком указанного устройст ва Является узкий диапазон измерения нестационарной температуры газового потока, обусловленный тем, что измерение температуры, значение которой меньше .величины окружной неравномерности температурного поля газового потока, происходит с большой динамической погрешностью. Так как неравномерност температурного поля газового потока ГТД составляет 150-200 С, то на- . личие динамической погрешности в указанном диапазоне температур при водит к резкому снижению ресурса лопаток турбины двигателя. Цель изобретения - расширение диапазона измерения нестационарной средней температуры газового , потока газотурбинного двигателя. .Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерени средней температуры газового потока газотурбинного двигателя, содер- жащее блок термопреобразователей, последовательно .соединенные струйный генератор, олок 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, втЬрой 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 выходом блока преобразования акустических колебаний, а выход подключен к управляющему входу блока коммутации. Введение в устройство блока дифференцирования и схемы совпадения позволяет расширить диапазон измерения нестационарной 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 , тогда как в прототипе измерение нестационарной температуры производится с уровня, превышающего значение окружной неравномерности температурного поля газового пбто-, ка 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 термопреобразователей, 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 б деления соединен с первым входом блока 7 вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя 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 9соединен 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 -i термопрёобразователей 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 термопрео.бразователей 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 .

, (1)

где К - коэффициент зависящий

от конструктивного исполнения струйного енерат.ора;

Tj - температура газового потока в точке установки струйного генератора.

Акустические колебания с частотой i поступают в блок 3 преобразования акустических колебаний, в котором происходят следующие преобразования: преобразование акустических колебаний в электрич еские колебания той же частоты, преобразование -последних в постоянное напряжение, соответствующее частоте i , возведение постоянного напряжения в квадрат и его масштабирование с учетом коэффициента передачи одного термопреобразователя. Сигнал с выхода блок 3 преобразования акустических колебаний поступает на второй вход сумматора 5, на первый вko 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 п. Сигнал с выхода блока б 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 коле 5аний 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-

0 .мернодти температурного поля двигателя. В силу этого значение сигнала с блока 6 деления отличается от сигнсша с выхода усилителя 4. На выходе блока 7 вычитания возникает

5 разностный сигнал, который поступает на первый вход блока В коммутации. Далее разностный сигнаш через интегратор 9 поступает на управляющий вход усилителя 4 и изменяет его коэффициент усиления до тех пор/пока .0сигнал с выхода блока 7 вычитания не станет равный нулю. При этом на выходе устройства имеется сигнал, соответствующий средней стационарной температуре газового потока га5зотурбинного двигателя

1

вых

30

.-де срс сигн-ал с выхода блока 3 преобразования акустических колебаний, соответст5вующий стационарной температуре газового потока, измеряемой струйным генератором;

коэффициент усиления УсилиК„ теля 4, соответствующий

0 средней стационарной температуре газового потока газотурбинного двигателя, температура в точке измереТ ния.

5

Так как в стационарном режиме суммарный сигнал на выходе блока 1 термопреобразователей не изменяется, то величина выходного сигнала бло0ка 12 дифференцирования будет определяться только эффективным значением шумов, обусловленных реализацией блока 12 дифференцирования и существованием пульсаций темпера5туры газового потока. При наличии постоянной времени дифференциатора 0,01 с эффективноезначение шумов на его выходе составляет 5-7с. Поэтому порог срабатывания блока 11 сравнения выбирается равным , что

0 исключает прохождение выходного сигнала блока. 12 дифференцирования на первый вход схемы 10 совпа ;ения, в результате чего сигнал на его выходе отсутствует. Таким , до

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