Способ измерения температуры газа

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при измерении температуры газа (воздуха) в газотурбинном двигателе (ГТД).

Известен способ измерения температуры газа струйно - акустическим датчиком температуры, заключающийся в том, что пропускают газ через акустический датчик, фиксируют частоту колебаний акустического датчика и определяют температуру газа по формуле: , где Т - температура газа; f - частота колебаний струйно-акустического датчика; k - постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных параметров датчика. При скачкообразном изменении температуры газа показания струйно - акустического датчика соответствуют зависимости: , где Т_н - температура газа до ее скачкообразного изменения; Т_к - температура газа после ее скачкообразного изменения; а_д - коэффициент, определяющий величину первоначального скачка показаний датчика; e - 2,718; t - текущее время от момента скачкообразного изменения температуры; t₀ - постоянная времени прогрева корпуса датчика (см. Проблемы автоматизации технических процессов добычи, транспортировки и переработки нефти и газа. Сборник трудов VI Всероссийской заочной научно - практической конференции. Т2. 12.04.2017г. Уфа, изд-во УГНТУ, статья: «Динамическое измерение температуры газов струйно-акустическими датчиками», А.С. Надршин, Ж.А. Сухинец, А.И. Гулин.с.97).

Недостатком данного способа является невысокая динамическая точность измерения температуры газа из - за сложных тепловых взаимодействий газовых потоков внутри генератора.

Наиболее близким техническим решением является способ измерения температуры газа в ГТД, реализуемый при помощи устройства для измерения температуры газа (см. Авторское свидетельство СССР №1519338, G01K13/02, от 28.07.1986г.), содержащего струйный генератор, преобразователь сигналов и термопару, установленную в выходном канале струйного генератора. Способ измерения температуры газа в ГТД данным устройством заключается в том, что пропускают газ через струйный генератор с преобразователем сигналов, и обдувают термопару, установленную в выходном канале струйного генератора, фиксируют сигналы частоты колебаний струйного генератора и электрическое напряжение термопары, которые передаются в вычислительный блок, где определяют температуру газа.

Недостатком данного способа является недостаточно высокая динамическая точность измерения температуры газа на переходных режимах работы ГТД из-за различий в статических характеристиках струйного генератора и термопары.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение динамической точности измерения температуры газа на переходных режимах работы ГТД.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявленном способе измерения температуры газа в ГТД газ, температуру которого измеряют, пропускают через струйный генератор с пневмоэлектропреобразователем сигналов, обдувают этим газом термопару, установленную в выходном канале струйного генератора, передают электрические сигналы пневмоэлектропреобразователя и термопары в вычислительный блок, где рассчитывают температуру газа, при этом на установившихся режимах работы ГТД периодически фиксируют частоту колебаний струйного генератора, температуру газа, измеренную термопарой и определяют температуру газа в ГТД по формуле:

,

где Т - температура газа в ГТД, К;

f - текущая частота колебаний струйного генератора, Гц;

f_б - частота колебаний струйного генератора на последнем установившемся режиме работы ГТД, Гц;

Т_тб - температура газа, определенная термопарой на последнем установившемся режиме работы ГТД, К;

a_д - коэффициент, характеризующий динамические качества струйного генератора как измерителя температуры;

Т_Т - текущая температура газа в ГТД, определенная по показаниям термопары, К.

Измерение температуры газа в ГТД данным способом позволяет повысить динамическую точность измерения температуры газа на переходных режимах работы ГТД путем устранения дополнительных динамических ошибок, которые возникают из - за различий в статических характеристиках струйного генератора и термопары.

Способ измерения температуры газа в ГТД реализуют следующим образом.

Газ (воздух), температуру которого измеряют, пропускают через струйный генератор с пневмоэлектропреобразователем сигналов и обдувают этим газом термопару, установленную в выходном канале струйного генератора. Передают электрические сигналы пневмоэлектропреобразователя и термопары в вычислительный блок. На установившихся режимах работы ГТД в вычислительном блоке периодически фиксируют частоту колебаний струйного генератора, которая пропорциональна температуре проходящего через него газа. Также на установившихся режимах работы ГТД периодически фиксируют температуру газа, определенную по электрическому напряжению, сформированному термопарой. Используя зафиксированные значения частоты колебаний струйного генератора и температуры термопары на последнем установившемся режиме работы ГТД, определяют температуру газа по формуле: .

Такое техническое решение позволяет на переходных режимах работы ГТД измерять температуру газа с высокой точностью. В данном способе исключены погрешности, связанные с изменением линейных размеров генератора при высоких температурах газа (эффект термического расширения), и погрешности, связанные с изменением свойств газа при добавлении в воздух продуктов сгорания. За счет этого повышается динамическая точность измерения температуры газа в ГТД.