Измеритель температуры рабочих лопаток турбины. Транин И.А. (1014163)
Текст из файла
ВНЕДРЕНИЯ И РАЗРАБОТКИМАШИНОСТРОЕНИЕИзмеритель температурырабочих лопатоктурбиныТранин И.А., ГП НПКГ "Зоря""Машпроект", г. Николаевадача определения температурывращающихся турбинных ступеней газотурбинных двигателей(ГТД) еще 20 лет назад была решена вуниверситетских кругах с помощьюоптических пирометров. Несмотря наэто, серийно выпускаемые сегодняпромышленные пирометры в большинстве случаев предназначены лишьдля выполнения статических замеров,т.е.
измерения температуры малоподвижных объектов, что характерно, восновном, для металлургии. Пирометры для ГТД (частота вращения ступени турбины до 15000 об/мин) досих пор остаются уникальными произведениями "кустарей" и обеспечиваютминимум информации. Такие пирометры (класса ПИРИТ2), способныеоценить средний уровень температуры ступени, создавались и в ГП НПКГ"Зоря""Машпроект".ЗНеобходимость перехода от качественного определения уровня температуры всей турбинной ступени кколичественному выделению температуры каждой лопатки привела ксозданию нового, интеллектуальногоизмерителя ПИРИТ6.Измеритель нового поколения сдатчиком типа П093 обеспечиваетбесконтактное измерение температуры рабочих лопаток турбинных ступеней ГТД в условиях стендовых испытаний.
По сути это пирометр частичногоизлучения, воспринимающий тепловое излучение рабочих лопаток ГТД вдиапазоне длин волн 0,5 … 1,1 мкм сэффективной длиной волны равной0,95 мкм, и преобразующий тепловуюэнергию в электрический ток, максимальная величина которого соответствует максимальной температуре нагретого тела в поле обозрения датчика.456312262/2006Измеритель ПИРИТ6 позволяетопределять характер распределениятемпературы на поверхности лопатоки выделять температуру максимальноперегретой лопатки.
Номер перегретой лопатки определяется при наличии на ГТД датчикаответчика, формирующего импульс, который соответствует началу отсчета лопаток (расположению первой лопатки).Диапазон измеряемых температурвПИРИТ6составляет570°С..1000°С, а предел допустимойинструментальной погрешности измерения 5°С. Измеритель содержитдва канала для турбины высокогодавления и турбины низкого давления.К основным функциям рассматриваемого измерителя следует отнести:■ усиление, фильтрация и измерение параметров сигнала датчикаоптического пирометра П093;■ контроль температуры внутридатчика П093;■ аналогоцифровое преобразование сигнала датчика П093;■ спектральный анализ сигналадатчика П093;■ синхронизация сигналов датчикапирометра П093 и датчикаответчика;■ определение температуры каждой лопатки турбинной ступени;■ отбраковка и усреднение результатов измерений;■ представление результатов измерений в табличной форме, в видедиаграмм, в виде осциллограмм;■ ведение архива записей.В состав комплекта измерителявходят датчик оптического пирометраП093 (1), блок согласующий БС (2),выносной блок БВ (3), переноснойкомпьютер класса Notebook (4), модуль аналогового ввода в форматеPCMCIA (5), и комплект соединительных кабелей (6).
Датчик П093 выполнен в корпусе из нержавеющей сталии для контроля компенсации теплового воздействия объекта испытаний внего встроен преобразователь темпеВНЕДРЕНИЯ И РАЗРАБОТКИМАШИНОСТРОЕНИЕратуры. Оптика датчика защищена отвнешних воздействий огнестойкимкварцевым стеклом. На корпусе датчика предусмотрены отводы дляподключения к магистрали с охлаждающей водой и для электрическогоподключения на торце размещенштепсельныйразъемтипа2РМ18БПН7Ш1В1. Соединение датчика с выносным блоком выполняетсякабелем, защищенным от внешнихвоздействий бронерукавом.
БВ, как идатчик, эксплуатируется в "жестких"условиях, а потому и выполнен встальном герметичном корпусе (исполнение IP66), в котором на амортизаторах закреплены две независимые печатные платы с электроннымикомпонентами для каждого из измерительных каналов. Корпус БВ закрыткрышкой с резиновым уплотнителем.Блок согласующий БС выполнен вкорпусе из ABS пластика черного цвета и содержит модуль питания +9Впостоянного тока, преобразователинапряжения ±15В и буферный усилитель с функцией шумоподавления.Модуль АЦП устанавливается в гнездо PCMCIA компьютера. Вот и вся аппаратная часть измерителя ПИРИТ6.Принцип действия измерителяоснован на зависимости яркости свечения рабочих лопаток турбинныхступеней ГТД от температуры их нагрева.
Световое излучение поверхности каждой лопатки турбинной ступенивоспринимается фотодиодом датчикаоптического пирометра П093. Встроенный в датчик термоустойчивый усилитель усиливает и преобразует токфотодиода в напряжение, которое ввиде коротких импульсов от каждойлопатки, проходящей в поле обозрения перед линзой датчика, поступаетв выносной блок. В БВ осуществляетсямасштабирование и фильтрация сигнала датчика П093, усиление сигналадатчикаответчика, усиление сигналадатчика температуры, контролирующего нагрев датчика П093, а такжебуферизация этих сигналов для передачи по "длинной линии" через измерительный кабель в БС.Ввод сигналов в компьютер осуществляется с помощью многофункциональной системы сбора данныхDAQCard6062E (National Instruments,США).
Выбор именно этой модели неслучаен. Для обеспечения названныххарактеристик измерителя аналогоцифровой преобразователь сигналовдатчиков должен иметь разрядностьне менее 12 бит, обеспечивать частотудискретизации порядка 500 кГц, полосу пропускания 1МГц и уровеньподавления синфазной помехи 95дБ, а также диапазоны входныхсигналов от ±50мВ до ±5В с возможностью программного переключения.А кроме этого, модуль АЦП долженбыть компактным устройством, ведьизмеритель ПИРИТ6 это мобильный комплекс. Таким высоким требованиям модуль DAQCard6062E вполне удовлетворяет. Конечно, для решения задачи ввода аналоговых сигналов в компьютер класса Notebookможно было бы использовать и быстаналоговые входы16SE/8DIразрядность АЦП12 битбыстродействие АЦП500 кГцвходной диапазон±0.05, … ±10 В,00.1, … 010 Впрог. коэф.
усиления+аналоговые выходы2разрядность ЦАП12 битвыходной диапазон±10Вчастота вывода850 кГцдискретный В/В8 ТТЛтаймерсчетчик2х24 бит, 20 МГцродействующий АЦП с интерфейсомUSB или FireWire, например E14440(LCard, Россия), NI USB9221, NI USB9201 или DAQPad 6070E (NationalInstruments), но это был бы еще одинвнешний блок в измерителе ПИРИТ6.АЦП в формате PCMCIA является идеальным решением для систем на основе Notebook,идостойнойальтернативы модулю DAQCard6062Eдействительно нет.Далее опрограммном обеспечении, спомощьюкоторогоописанное"железо"оживает:выполняется математическая обработка числовых массивов данных от АЦП, определяетсятемпература каждой турбинной лопатки ступени, на экране компьютера отображаются результаты в требуемой форме и т.п.Главный экран ПО предоставляет пользователю возможность выбораодного из режимов работы: "измерение", "калибровка" и "просмотр архивов".При проведении измерений наглавном экране контролируется распределение температур на круговойдиаграмме и таблице температур.В меню "Настройка" можно выбрать язык интерфейса программы:"Русский", "English" и даже "Chinese".Настройки независимы дляканалов турбины высокого давленияи низкого давления.
Настраиваемыепараметры:■ количество лопаток ступени;■ номер "первой" лопатки;■ количество циклов усреднения;■ коэффициент усиления канала;■ смещение характеристики;■ коэффициент усиления датчика.Настройки коэффициентов, хранящиеся в ОЗУ прибора, позволилиизбежать в схемном решении дополнительных шунтов, поставляемых индивидуально с каждым оптическимдатчиком.В измерителе ПИРИТ6 реализованы два типа синхронизации сигналов от датчика ПО93:■ установка флага "Синхронизация по датчикуотметчику" обеспечивает основной режим измерения, прикотором возможно точное сопоставление номера лопатки и ее измеренной температуры;■ установка флага "Синхронизация по горячей лопатке" обеспечиваетстабильность индикации температур272/2006ВНЕДРЕНИЯ И РАЗРАБОТКИМАШИНОСТРОЕНИЕлопаток при отсутствии датчикаответчика (рекомендуется на начальныхэтапах измерений).Для просмотра сигналов, поступающих от датчика П093, используется виртуальный осциллограф.
С егопомощью также можно наблюдатьсигналы встроенных термопреобразователей и датчикаответчика в реальном времени, устанавливать режим "стопкадр", изменять разверткисигналов по времени и амплитуде идаже анализировать спектр сигналов.Программное обеспечение измерителя позволяет просматриватьзаписанные (архивные) файлы с различными структурами размещенияданных.
Все типы файлов имеют текстовый формат, все данные floatingpoint.■ Pyrometr Data Files: первая запись используемая частота дискретизации, остальные записи последовательная выборка напряжений сигнала с указанной частотой дискретизации. Записи разделены между собой символом перевода строки;■ Y Data (Manual enter Freq): последовательная выборка напряженийсигнала. Частота выборки запрашивается у пользователя в диалоговом окне;■ XY Data: поток данных в видепоследовательности строк формата"Времяi Напряжениеi".ПО измерителя предусматривает и формирование протокола измерений по команде оператора, с возможностью экспорта данных в другиеприложения и многие другие "удобствасервисы".
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
