Устройство для измерения средней темпера-ТуРы гАзОВОгО пОТОКА гАзОТуРбиННОгО дВи-гАТЕля Советский патент 1981 года по МПК G01K3/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВОГО ПОТОКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к термометрИи и может быть использовано в системах контроля и регулирования средней температуры газового потока газотурбинного двигателя. Известно устройство для измерения средней температуры неоднородных температурных полей, содержащее термопреобразователь, выполненный в виде последовательно включенных объемно распределенных резисторов l Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, обусло ленное инерционностью термопреобразователя . Наиболее близким по технической сущности к пре.длагаемому является устройство для измерения средней тем пературы, которое может быть использовано для измерения средней температуры потока газотурбинного двигате ля, содержащее блок термопреобразова телей и блок.деления t2. Недостатком этого устройства является ьшзкое быстродействие при измерении средней температуры газового потока газотурбинного двигателя, обусловленное значительной тепловой инерционностью термопреобразователей. Цель изобретения - повышение быстродействия измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения средней температуры, введены последовательно соединенные струйный генератор, блок преобразования акустических колебаний и усилитель с управляемым коэффициентом усиления, блоки , сравнения, коммутации и вычитания, интегратор и сумматор, входы которого соответственно соединены с выходом блока термопреобразоватёлей и входом блока преобразования акустических колебаний, а выход через блок деления :;оединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а выход соедин со входом блока сравнения и .первым входом блока коммутации, причей второй вход блока коммутации соединен с общей шиной устройства, управляющий вход соединен с выходом блока сравнения, а вькод через интегратор соединен с управляющим входом усилителя , На чертеже представлена блок-схем устройства. Устройство содержит блок 1 последовательно соединенных термопреобразоватёлей, струйный генератор 2, бло 3 преобразования акустических колебаний, усилитель 4 с управляемом ко фициентом усиления, сумматор 5, блок деления, блок 7 вычитания, блок 8 с сравнения, блок 9 коммутации, интег ратор 10. Устройство работает следующим об разом. При помещении блока 1 последовательно соединенных термопреобразова телей в газовый поток газотурбинного двигателя (ГТД ) с его выхода снимается сигнал, напряжение которо го соотве-Рствует сумме температзф, измеряемых в точках установки тёрмрпреобразователей. При помещении струйного генерато ра 2 в газовый поток ГТД в нем возбуждаются акуатические колебания с частотой . f К VfrT (ч где К - коэффициент, зависянщй от конструктивного исполнения струйного генератора; ТЦ 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 : преобразования акустических колебаний в электрические колебания той же частоты преобразовани последних в постоянное напряжение, соответствующее частоте f; возведение постоянного напряжения в квадрат и его масштабирование с учетом коэффициента передачи одного термопреобразователя. Сигнал с выхода блока преобразования акустических колебаний 3 поступает на второй вход сумматора 5, на первый вход которого подается сигнал с выхода блока 1 последовательно соединенных термопреобразователей. Сигнал с выхода сумматора 5, соответствующий сумме температур в измеряемых точках, поступает.на вход блока 6 деления, где делится на коэффициент равный числу точек измерения температуры 1П. Сигнал с выхода блока 6 деления, представляющий среднее значение температуры газового потока, подается на второй вход блока 7 вычитания. На первый вход блока 7 вычитания поступает сигнал с выхода блока 3 преобразования акустических колебаний через усилитель 4 с управляемым коэффициентом усиления. При измерении средней стационар- , ной температуры газового потока ГТД, существует разность между средней температурой и температурой в точке установки струйного генератора 2, вследстнии неравномерности температурного поля газового потока ГТД.Ввиду этого, значение сигнала с блока деления отличается от сигнала с выхода усилителя 4. На выходе блока 7 вычитания возникает разностный сигнал, который поступает на блок 8 сравнения и на первый вход блока 9 коммутации. Порог срабатывания блока 8 сравнения выбирается равным максимальному сигналу рассогласования с выхода блока 7 вычитания, обусловленному неравномерностью температурного поля газового, потока ГТД в установившемся режиме. Поэтому при измерении средней стационарной температуры газового потока ГТД сигнал на выходе блока сравнения отсутствует. Разностньй сигнал с выхода блока 7 вычитания поступает через первьй вход блока 9 коммутации на вход интегратора Ш, выходной сигнал которого поступая на управляющий вход усилителя 4, изменяет его коэффициент усиления до тех пор, пока сигнал с выхода блока 7 вычитания не станет равным нулю. При этом на выходе устройства имеется сигнал, cooTBeTcfByroщий средней стационарной температуре газового потока ГТД газового потока И Jill (2) -N k выхода блока 3 сигнал преобразования акустических колебаний, соответствующий стационарной температуре

газового потока, измеряемой струйным генераторомJ Kj.,- коэффициент усиления усилителя 4 с управляемь1м коэффициентом

усиления, соответствующий , средней стационарной темпе- тратуре газового потока ГТД,

Т - температура в точке измерения. .

При измерении нестационарной температуры газового потока ТТД в виду того, что постоянная времени струйного генератора 2 значительно меньше постоянной времени каждого термопреобразователя, входящего, в блок 1 последовательно соединенных термопреобразователей, на выходе блока 7 вычитания появляется разностный сигнал, превыша щий порог срабатывания блока 8 сравнения. Сигнал с выхода блока сравнения -поступает на управляющий вход блока 9 коммутации, что обеспечивает подключение входа интегратора 10 i общей шине через блок коммутации. Так как после этого выходной сигнал интегратора сохраняет свое.предыдущее значение, то коэффициент усиления уси литёля 4 не изменяется. Поэтому на вы ходе устройства имеется сигнал, соответствующий температуре газового потока ГТД, измеряемой струйным генератором 2, значение которого корректируется усилителем 4 с учетом выходного сигнала интегратора 10. Сигнал на выходе устройства выглядит так

Tfibix 3

где уц- сигнал на выходе блока преобразования акустических колебаний 3, соответствуюиц1й нестацирнарнрй температуре измеряемой струйным генератором.

Использование устройства в системах контроля и регулирования температуры газового потока ГТД позволяет повысить быстродействие систем в 10-50 раз, так как постоянная времени струйного генератора не более 0,1 сек, а постоянные времени термопреобразователей, применяемых для измерения тe шepaтypы газовых потоко ГТД составляют 1-5 сек.

Формула изобретения

. Устройство для измерения средней

температуры газового потока газотурбинного двигателя, содержащее блок термопреобразователей и блок деления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены последовательно соединенные струйный генератор, блок преобразования акустических колебаний и усилитель с управляемым коэффициентом усиления, блоки сравнения, коммутации и вычитания, интегратор и сумматор, входы которого соответственно соединены с выходом блока термопреобразователей и входом блока преобразования акустических колебаний, а выход через блок деления соединен с первым входом блока вычитани второй вход которого соединен, с выходом усилителя, а выход соединен со входом блока сравнения и первым входом блока коммутации, причем второй вход блока коммутации соединен с общей шиной устройства, управляющий вход соединен с выходом блока сравнения, а выход через интегратор соединен с управляющим входом усилителя

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 373546, кл. G 01 К 3/02, 1971 (прототип) .

I

Ю

8