Устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя Советский патент 1982 года по МПК G01K3/02 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВОГО ПОТОКА ГАЗОТУРБИННОГО

1

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 tl3.

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, обусловленное инерционностью термопреобразователя.

Известно устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя (ГТД), содержащее блок термопреобразователей и блок деления 2.

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие при измерении средней температуры газового потока ГТД, обусловленное знаДВИГАТЕЛЯ

чительной тепловой инерционностью дермопреобразователей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения средней температуры газового потока ГТД,со- держащее последовательно соединенные струйный генератор,- блок преобразования акубтических колебаний и усилитель с управляемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с блоком вычитания, первый сумматор, входы которого соответственно соединены с выходом блока термопреобразователей и входом усилителя, а выход через делитель соединен с блоком вычитания, выход которого соединен с блоком сравнения, первый блок коммутации, входы которого соответственно соединены с выходами блока вычитания и сравнения ,а выход через интегратор соединен с управляющим входом усилителя З. Недостатком известного устройств является низкая точность измерения нестационарной средней температуры газового потока ГТД из-за того,что в момент перехода от стационарного режима измерения к нестационарному возможно перераспределение неравномерности температурного поля в точке установки струйного генератор Цель изобретения - повышение точ ности измерения нестационарной сред ней температуры газового потока газ турбинного двигателя. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второ блок коммутации, второй делитель и второй сумматор, первый вход которого соединён с первым входом второ гй блока коммутации и выходом усилителя, второй вход соединен с выходом блока преобразования акустических колебаний, а выход через второй делитель соединен Со вторым входом второго блока коммутации,управляющий вход которого соединен с выходом блока сравнения. Повышение точности измерения , достигается тем, что к сигналу,соответствующему нестационарной средн температуре газового потока, добавляется сигнал, соответствующий нестационарной температуре, измеряемо в точке установки струйного генератора, и берется среднее арифметическое этих сигналов, что равносиль но увеличению количества точек изме рения нестационарной температуры. На чертеже представлена блок-схе ма устройства. Устройство содержит блок 1 преоб разователей, сумматор 2, струйный генератор 3, блок k преобразования акустических колебаний, усилитель 5 с управляемым коэффициентом усиле ния, второй сумматор 6, блок 7, деле ния, блок 8 вычитания, блок 9 сравнения , первый 10 и второй 11 блоки коммутации, интегратор 12 и второй блок 13 деления. Устройство работает следующим об pa3CNvi. При помещении блока 1 термопреобразователей в газовый поток газотурбинного двигателя с его выхода снимается сигнал, напряжение которого соответствует сумме температур измеряемых в точках установки термопреобразователей. Это напряжение поступает на первый вход сумматора 2. При помещении струйного генератора 3 в газовый поток газотурбинного двигателя в нем возбуждаются акустические колебания с частотой f К l/T, где К - коэффициент, зависящий от конструктивного исполнения струйного генератора; температура газового потока в точке установки струйного генератора. Акустические колебания с частотой поступают в блок k преобразования акустических колебаний, в котором происходят следующие преобразования: преобразование акустических колебаний в электрические колебания той же частоты, преобразование последних в постоянное напряжение, соответствующее частоте , возведение постоянного напряжения в квадрат и его масштабирование с учетом коэффициента передачи одного термопреобразователя. Сигнал с выхода блока k преобразования акустических колебаний поступает на второй вход сумматора 2, с выхода которого сигнал, соответствующий сумме температур в измеряе мых точках, поступает на вход блока деления, где делится на коэффициент, равный числу точек измерения температуры п. Сигнал с выхода блока 7 деления, представляющий среднее значение температуры газового потока, подается на первый вход блока 8 вычитания. На второй вход блока 8 вычитания поступает сигнал с выхода блока преобразования акустических колебаний через усилитель 5 с управляемым коэффициентом усиления. При измерении стационарной средней температуры газового потока существует разность между средней температурой и температурой в точке установки струйного генератора 3 вследствие неравномерности температурного поля газового потока. Ввиду этого значение сигнала блока 7 деления отличается от сигнала с выхода усилителя 5. На выходе блока 8 вычитания возникает разностный сигнал, который поступает на блок 9 сравнения и на первый вход блока 10 коммутации. Порог срабатывания блока 9 сравнения выбирается равным максимальному сигналу рассогласования с выхода блока 8 вычитания, обуслов;ленному неравномерностью температур ного поля газового потока в установившемся режиме. Поэтому при измере нии стационарной средней температур газового потока сигнал на выходе блока 9 сравнения отсутствует. Разностный сигнал с выхода блока 8 вычитания поступает через первый вход блока 10 коммутации на вход ин тегратора 12, выходной сигнал которо го, поступая на управляющий вход уси лителя 5 с управляемым коэффициентом усиления изменяет его коэффициент усиления до тех пор, пока сиг нал на выходе блока 8 вычитания не станет равным нулю. Сигнал с выхода усилителя 5 с управляемым коэффициентом усиления через первый вход вто рого блока 11 коммутации поступает на выхсГд устройства. На выходе устройства появляется сигнал, соответствующий стационарной средней температуре газового потока VTТв Ус-Ке. где у - сигнал с выхода блока k преобразования акустических колебаний, соответствующий стационарной средней темпера туре газового потока измеряемой струйным генератором;KC, - коэффициент усиления усилителя 5. соответствующий стационарной средней температуре газового потока; Т| - температура в точке измерения . При измерении нестационарной сред ней температуры газового потока ввиду того, что постоянная времени струйного генератора 3 значительно меньше постоянной времени каждого термопреобразователя, входящего в блок 1 термопреобразователя, на выхо де блока В вычитания появляется разностный сигнал, превышающий порог срабатывания блока 9 сравнения. Сиг нал с выхода блока 9 сравнения посту пает на управляющий вход блока 10 коммутации и на управляющий вход второго блока 11 коммутаций, При этом вход интегратора 12 подк/вочает ся к о&цей шине устройства через бл 10 коммутации. Так как после этого выходной сигнал интегратора 12 сохраняет свое предыдущее значение, коэффициент усиления усилителя 5 не изменяется. На выходе усилителя 5 появляется сигнал, соответствующий температуре газового потока, измеряемой струйным генератором 3, значение которого корректируется усилителем 5 с учетом выходного сигнала интегратора 12. Сигнал на выходе усилителя 5 описывается выражением TH& Ун сигнал на выходе блока преобразования акустических колебаний,соответствующий нестационарной температуре измеряемой струйным генератором 3. Сигнал УНЙ поступает на первый вход второго сумматора 6, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока k преобразования акустических колебаний. С выхода второго сумматора 6 сигнал поступает на второй блок 13 деления, коэффициент деления которого равен 2. Сигнал с выхода второго блока 13 деления через второй блок 11 коммутации поступает на выход устройства. При этом, на выходе устройства появляется сигнал, соответствующий нестационарной средней температуре газового потока ,. УнКс+ Ун . нв 2 Введение в устройство второго сумматора, второго блока деления и второго блока коммутации позволило повысить точность измерения нестационарной средней температуры газового потока ГТД на 3 по сравнению с известным устройством. Формула изобретения Устройство для измерения средней температуры газового потока газотурбинного двигателя, содержащее последовательно соединенные струйный генератор, блок преобразования акустических колебаний и усилитель с управляемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с блоком вычитания, первый сумматор, входы которого соответственно соединены с выходом блока термопреобразователей и входом усилителя, а выход через делитель соединен с блоком вычитания, выход которого соединен .с блоком равнения, первый блок коммутации. входы которого соответственно соединены с выходом блока вычитания и выходом блока сравнения а выход через интегратор соединен с управляющим входом усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения тЬчности измерения, в него;введе ны второй блок коммутации, второй делитель и второй сумматор, первый вход которого соединен с первым входом второго блока коммутации и выходом усилителя, второй вход соединен с выходом блока преобразования акустических колебаний, а выход через 93 8 второй делитель соединен с вторым входом-второго блока коммутации, управляющий вход которого соединен с выходом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 238823, кл. G 01 К 3/02, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № З735 8, кл. G 01 К 3/02, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2809048/18-10, кл. G 01 К 3/02, 1979 (прототип).