Пирометр для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя Советский патент 1977 года по МПК G01J5/14 

Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что пирометр снабжен двумя ждущими генераторами линейно-нарастающего напряжения, фиксатором максимального значения напряжения и компаратором, при этом вход одного из генераторов соединен с выходом датчика перепада теплового излучения, я выход - со входом фиксатора максимального значения напряжения, выход которого соединен с одним из входов компаратора, а синхронизирующий вход и выход второго генератора соединены соответственно с сннхроннзирзющим выходом фиксат-ора н со вторым входом компаратора, выход которого соединен с запускающим входом второго генератора и вторым входом временного селектора. На чертеже показана схема предложенного пирометра. Пирометр для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя состоит из турбинной лонаткн /, светоделителя 2, предназначенного для разделения светового потока от турбинной лонатки на две части, фотоэлектрического датчика температуры 3, на вход которого поступает основная часть теплового излучения турбинной лопатки и на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное температуре, временного селектора 4, на один вход которого поступает выходное напряжение датчика температуры 3, на другой - сигнал f/вых, содержащий информацию об угловом положении лопатки, и на выходе которого появляется выходное напряжение датчика температуры 5 только в те отрезки времени, в которые в поле зрения пирометра находится заданный участок поверхности лопатки; измерительного прибора 5, предназначенного для индикации или регистрации температуры заданного участка поверхности лопаток; датчика перепада теплового излучения 6, на вход которого через светоделитель поступает часть FI полного светового потока турбинных лопаток и на выходе которого появляются импульсы Us в момент резких перепадов светового потока F; ждущего генератора линейно нарастающего напряжения 7, запускаемого выходными импульсами f/з датчика перепада теплового излучения; фиксатора максимального значения напряжения 8, предназначенного для длительного запоминания максимального значения выходного напряжения иГ.7МКС генератора 7 и для формирования синхронизирующего импульса U в момент равенства этого напряжения ранее запомненному максимальному значению напряжения того же генератора; компаратора 9; ждущего генератора линейно нарастающего напряжения 10, скорость нарастания выходного напряжения которого строго равна скорости нарастания выходного напряжения генератора 7. Излучение части поверхности нагретой турбинной лопатки 1 разделяется светоделителем 2 на две части и поступает на входы фотоэлектрического датчика температуры 3 и датчика перепада теплового излучения 6. Напряжение, пропорциональное температуре поверхности турбинной лопатки, с выхода датчика температуры 5 поступает на вход временного селектора 4. Световой ноток FI, поступающий на датчик перепада теплового излучения 6, содержит в себе излучение передних кромок и поверхностей лопаток и излучение помех от пролетающих раскаленных частиц углерода. На выходе датчика перепада теплового излучения 6 возникают импульсы напряжения С/3 в моменты появления в ноле зрения нирометра как передней кромки очередной лопатки, так и помехи - твердой раскаленной частицы. Временные интервалы между импульсами U достигают максимальной величины цри отсутствии в поле зрения пирометра раскаленных твердых частиц в течение времени полного прохождения в поле зрения пирометра передней кромки и поверхности хотя бы одной лопатки. Импульсы t/3) поступая на вход ждзщего генератора линейно нарастающего напряжения 7, запускают его. На выходе этого генератора появляется линейно нарастающее напряжение f/i-.-. При поступлении следующего импульса Uy на вход этого генератора прекращается дальнейшее увеличение его выходного напряжения, и генератор заплескается снова. Так как скорость роста напряжения на выходе генератора 7 постоянна, то за больший интервал времени между импульсами t/g выходное напряжение генератора Ur. вырастает до большей величины. Величина Огл достигает наибольшего значения /г.тмакс при прохождении в поле зрения пирометра полностью хотя бы одной лопатки при отсутствии излучения номех - раскаленных твердых частиц углерода. Таким образом, при постоянной скорости вращения турбины величина напряжения Urjamc однозначно определяет время прохождения в поле зрения пирометра одной лонаткн турбины. Величина этого напряжения фиксируется фиксатором максимального значения напряжения 8, запоминается им и достаточно долго держится на его выходе. Если через некоторое время величина напряжения Ui-j достигает значения /г.Умакс, то на синхронизирующем выходе фиксатора 8 появляется синхроимпульс t/c который запускает или синхронизирует ждущий генератор линейно-нарастающего напряжения 10. Напряжение с выхода этого генератора подается на один из входов компаратора 9. На Другой вход компаратора подается напряжение /г.умакс с выхода фиксатора макси

мального значения напряжения 8. При доСТИЖеКНИ /г.Ю ЗгЛНЧКНЬ f/.-.y.;-;;;; , ИЗ ВЫходе компаратора возникает импульс напряжения L;,:.:,., который заново запускает ждущий генератор лпгтейно нарастающего напряжения 10 н, кроме того, поступает на вход временного селектора 4. Частота выходного напряжения генератора 10, определяемая величиной напряжения макс, равна частоте следовання лопаток в поле зрения пирометра и не зависит от помех, создаваемых раскаленными частицами углерода. Фаза выходного напряжения этого генератора, определяемая поступающими из фиксатора максимального значения напряжения синхроимпульсами U, соответствует только моменту появления в поле зрения пирометра передней кромки лопатки и также не зависит от создаваемых раскаленными частицами помех. Поскольку частота и фаза поступающих с выхода компаратора 9 на вход временного селектора 4 импульсов Ua,,, совпадает с частотой и фазой выходного напряжения генератора 10, то помехи, создаваемые пролетающими в поле зрения пирометра раскаленными частицами, не искажают информацию об угловом положении лопаток и не вносят помех в работу временного селектора 4.

При поступлении с выхода компаратора импульса на вход временного селектора на его выходе появляется выходное напряжение фотоэлектрического датчика температуры 3, пропорциональное измеряемой температуре лопатки, на период, равный времени прохождения в поле зрения пирометра заданного участка поверхности лопатки. Эхо напряжение измеряется или регистрируется измерительным прибором 5, который быть отградуирован в градз-сах Цельсия.

Применение двух ждущих генераторов линейно нарастающего напряжения, фиксггтора максимального значения напряжения и компаратора для выделеиия импульсов, соответствующих моментам появления в поле зрения пирометра передних кромок турбннных лопаток, отличает предложенный П1фометр для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя .от прототипа, так как исключает ногрещиость определения углового положения турбииных лопаток, вызванн то появлением в иоле зрения пирометра твердых раскаленных частиц углерода. В результате появляется возможность бесконтактного измерения температуры н бесконтактного определения участков поверхностей лопаток, которым эта температура соответствует, независимо от наличия или отсутствия в газовом потоке твердых раскаленных частиц углерода.

15

Формула изобретения

Пирометр для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя, содержаидий датчик температуры, временный селектор, измерительный прибор, светоделитель, датчик перепада теплового излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен двумя ждущими генераторами линейно нарастающего напряжения, фиксатором макснмального значения напрял ения н компаратором, при этом вход одного нз генераторов соединен с выходом датчика перепада теплового излучения, а выход - со

входом фиксатора максимального значения нанряжения, выход которого соединен с одним из входов комиаратора, а синхронизирующий вход и выход второго генератора соединены соответственно с синхронизирующим выходом фиксатора и со вторым входом компаратора, выход которого соединен с запускающим входом второго генератора и вторым входом временного селектора.

Источникн информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3696678, кл. 73-346. 2. Патент Великобритании № 1292796, кл. С 1 А.

3. Авторское свидетельство СССР Ли 488996, кл. G 01 5/02, 1973 (прототип). .« j-N f/x