Устройство для исследования характеристикгАзОТуРбиННыХ дВигАТЕлЕй Советский патент 1981 года по МПК G05B24/02 G05B23/00 F02C9/00 G01F1/00 

1

Изобретение относится к автоматике, контрольно-измерительной и ре гулирующей технике.

Устройство может быть использовано в двухуровневых специальных системах контроля и управления испытаниями газотурбинных двигателей, а также в качестве самостоятельной аппаратуры для автоматизации исследований характеристик силовых авиационных установок в статических.и динамических режимах, при полунатурном моделировании, при испытаниях топливорегулирующей аппаратуры и т.д

Известно устройство, содержащее датчики, коммутатор, блок управления, блок задания временных интервалов l .

Недостатки этого устройства ограниченный диапазон измеряемого параметра, ограниченная надежность устройства в случае остановки вращения турбины по какой-либо причине сложность учета вязкости жидкости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее блок управления, умножитель частоты, датчики, коммутатор, блок задания временных интервалов, узел выбора, элемент И,

счетчик параметров, блок индикации 2 .,

НедЪстатками известного устройства являются ограниченный диапазон измеряемого расхода жидкости, ограниченная надежность при стопорении вращающейся турбины расходомера и возниЛовении гидравлического удара в питающей гидросистеме, что

0 приводит к колебаниям режимов двигателя вплоть до критических, сложность учета вязкости жидкости, так как подающая магистраль имеет, как правило, значительную протяженность,

5 а накопительные емкости не термостатированы. Данное устройство также не позволяет реализовать потенциально высокую точность (повторяемость показаний на однсял и том же расходе 0 не хуже 0,2%) серийных турбинных расходомеров типа ТДР вследствие нелинейности характеристики последних, приводящей к ограничению их класса точности до 1,0%.

5

Цель изобретения - повышение надежности и точности устройства., а также расширение функциональных воз можностей путем учета вязкости топ30лива.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для исследования характеристик газотурбинных двигателей, содержащее группу датчиков выходы которых через коммутатор соединены со входом умножителя частоты блок управления, вход которого является первьм входом устройства, а первый выход - через узел задания временных интервалов соединен с первым входом первого элемента И, счетчик параметров, выход которого .соединен со входом блока индикации, узел выбора, вход которого является вторым входом устройства, а выход - соединен с управлянвдим входом коммутатора, датчик температуря, в него введены интегратор, схема сравнения, датчик движения жидкости, две памяти, два делителя, два сумматора, аналого-цифровой преобразователь ,счетчик участков,счетчик три уЪла элементов И, три элемента ИЛИ, дешифратор, причем выход датчика температуры через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, счетчик ,п-ервую память соединен с первым входом первого узла элементов И, выход умножителя частоты соединен с первым входом первого сумматора и через последовательно соединенные первый делитель, первый узел элементов И- и первый элемент ИЛИ соединен со вторым входом первого сумматора, выход которого через первый элемент И соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен со входом второго делителя, первый выход которого через последовательно соединенные счетчик участков ,и дешифратор соединен с первым входом второй памяти, первый и второй выходы которого соединены соответственно со вторым входом второго сумматора и первым входом второго узла элементов И, третий вход устройства через кодовый преобразователь соединен с первым входом третьего узла элементов И, второй выход второго делителя соединен через последовательно соединенные вторые узел элементов И элемент ИЛИ с третьим входом второго сумматора и через последовательно соединенные третьи узел элементов И, элемент ИЛИ с входом счетчика параметров, второй выход блока управления соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, выход узла выбора соединен с управляющими входами первой и второй памятей, выход коммутатора через интегратор соединен с первым входом схемы сравнения, второй, третий вход и выход которой соединены соответственно с четвертым входом устройства, вьаходом датчика движения жидкости и выходом устройства.

На чертеже приведена блок-схема устройства;

Устройство содержит гидромагистраль 1, отсчетные управляемые клапаны 2, блокирующий клапан 3, датчики 4-6 группы, датчик 7 температуры, датчик 8 движения жидкости, узел 9 выбора, блок 10 управления, KONwyтатор 11, интегратор 12, схему 13 сравнения, аналого-цифровой преобразователь 14, счетчик 15, памяти 16 и 17, умножитель 18 частоты, делители 19 и 20, сумматоры 21 и 22, узел 23 задания временных интервалов, счетчик 24 параметров, блок 25 индикации, узлы 26-28 элементов И, счетчик 29 участков, дешифратор 30, кодовый преобразователь 31, элементы ИЛИ , элемент И 35, блок 36 печати, блок 37 перфорации, блок 38 вывода.

Устройство Е аботает следующим образом.

В зависимости от текущего режима работы на узел 9 выбора подается соответствующий сигнал, в результате чего включается один из клапанов 2, подключается выход задействованного датчика 4, 5 или б ко входу коммутатора 11, осуществляется выбор соответствующей группы чисел в памятях 16 и 17.

При подаче команды Пуск на вых блока 10 поступает сигнал, осуществляющий вывод результата предыдущег измерения из счетчика 24, затем запускается аналого-цифровой преобразователь 14, в результате чего на счетчик 15 поступает число импульсов, пропорциональное разности наибольшей и текущей температуры топлива:

.-t°.

К(4о1к- -.NAt

- наибольшая температура

-max топлива,при которой коэффициент масштабирования частоты датчика по вязкости принимает-. ся равным единице и увеличивается при понижении температуры и вязкости, что объясняется возрастающим сцеплением жидкости и крыльчатки датчика.

В зависш-юсти от задействованного датчика и текущей температуры топлива на выходах памяти 16 устанавливается код числа, определяющего дробную часть коэффициента масштабирования nt вязкости:

KV 1,000-1,025, который задается с дискретностью 1-10-.

Через интервал времени, достаточный для срабатывания аналого-цифрового преобразователя 14 и установления перехоцных процессов в счетчике 15 и памяти 16, на эыход. сумматора 21 поступает частота Fj , рав1ная Г,

)2, rg.k..kyj

2

-- i44i.-2).,

где Fg К,

частота датчика на выходе KowiyTaTOpa 11) коэффициент умножения ум ножителя 18 К jj - коэффициент масштабирования по вязкости, дробная часть которого формируется делителем 19, узлом 26, элементом ИЛИ 32 и сумматором 21.

По истечении данного интервала времени на выход блока 10 поступаг ет сигнал, запускающий узел 23, в результате чего элемент И 35 отпирается на время, необходимое для измерения расхода топлива с учетом заданной точности и осреднения пульсаций. При отпирании элемент И 35 импульсы частоты ff поступают в сумматор 22, на который также поступают импульсы коррекции нелинейности датчика:

«24

N

N

24

К

N54. число импульсов на выходе

где

сумматора 22.

Число-импульсная последовательность, поступающая с выхода сумматора 22 на вход делителя 20 умножается на коэффициент, код которого установлен на выходе кодового преобразователя 31 и обеспечивает учет текущего значения плотности топлива. Число-импульсная последовательность на выходе элемента ИЛИ 34 интегрируется счетчиком 24 в течение интервала преобразования.

Коррекция нелинейности датчиков расхода -осуществляется следуквдим образом.

Функция погрешности имеет различный знак относительно среднего зна- чения статической характеристики и аппроксимируется кусочно-линейной зависимостью, число участков которо определяется допустимой ошибкой введения коррекции.

Число импульсов знакопеременной коррекции на каждом из участков аппроксимации формируется следующим образом.

При положительном знаке коррекции сумматор 22 по сигналу на соответствующем входе устройства ус-та навливается в режим су1Ф1ИрованиЯ| при котором число импульсов на выходе сумматора равно

N24

Nj ч- N

« V

откуда

е.

N. + N

5 t 24

24

или

-)

N24- N

21

Г-«к- г Из последнего выражения следует, что при положительном знаке коррекции число импульсов, поступакнцее на вход делителя 20 умножается на дробный коэффициент преобразования, больший единицы.

При отрицательном знаке коррекции сумматор 22 устанавливается в режим вычитания, при котором число импульсов на выходе сумматора 22 равно

N

- N,

N

i-i UJ

14

5 где

откуда

N - N 24 2

г4

или

Ы (

},

0

N i Ч + Рк-2™

24

при отрицательном знаке коррекции число импульсов, поступающее на вход делителя ЙО, умножается на дробный коэффициент преобразования, мень5ший единицы.

В момент окончания интервала преобразования элемент И 35 запирается, в счётчике 24 параметра фиксируется число импульсов, пропорци0ональное среднему значению массового расхода топлива в течение ин.-ерВсша преобразования:

NG. (X-S4-S g n-ky4-5.

5

В случае, если в процессе испытания прюисходит непредусмотренное падение расхода топлива, то на одном или на обоих входах схемы 13 ус0танавливливается сигнал, значение которого ниже сигнала допустимого уровня расхбда на соответствующем входе устройства, в результате чего на выхбд cxejfei 13 поступает сигнал, отпирающий клапан 3.

5

По сравнению с известными предложенное устройство обладает расширенными фун1 ;циональными возможностями в связи с учетом вязкости и плотности тойлива, а также повышенной надеж0ностью в результате блокировки гидравлического тракта при выходе из строя датчика расхода.

Формула изобретения

Устройство для исследования характеристик газотурбинных двигателей, содержащее группу датчиков, выходы которых через коммутатор соединены со входом умножителя частоты, блок управления, вход которого яйляется первым входом устройства, а первый выход - через узел згщания временных интервалов соединен с первым входом первого элемента И, счетчик параметров, выход которого соединен со входом блока индикации, узел выбора, вход которого является вторым входом устройства, а выход - соединен с управляющим входом комму Iraтора, датчик температуры, в него вве дены интегратор, схема сравнения, датчик движения жидкости, две памяти, два делителя, два сумматора, ана лого-цифровой преобразователь, счетчик участков, счетчик, три узла элементов И, три элемента ИЛИ, дешифратор, причем выход датчика температуры через последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, счетчик, первую память соединен с первым входом первого узла элементов И, выход умножителя частоты соединен с первым входом первого сумматора и через последовательно соединенные первый делитель, первый узел элементов И и первый элемент ИЛИ соединен со вторьн входом первого сумматора, выход которого через первый элемент И соединен с первьм входом второго сумматора, выход кото рого соединен со входом второго дели теля, первый выход которого через последовательно соединенные счетчик участков и дешифратор соединен с пер вым входом второй памяти, первый и второй выходы которого соединены соответственно со вторым входом второго сумматора и первым входом второго узла, элементов и, третий вход устройства через кодовый преобразователь соединен с первым входом третьего узла элементов И, второй выход второго делителя соединен через последовательно соединенные вторые узел элементов И, элемент ИЛИ с третьим входом второго сумматора и через последовательно соединенные третьи узел элементов И, элемент ИЛИ с входом счетчика параметров , второй выход блока управления соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразоват тя, выход узла выбора соединен с управляющими входами первой и второй памятей, выход кокмутатора через интегратор соединен с первым входом схе№1 сравнения, второй, третий вход и выход которой ;соединены соответственно с входом устройства, выходом датчика движения жидкости и выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 189230, кл. G 01 R 31/28, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР 336520, кл. 6 01 F 1/00, 1969 (прототип).