Устройство для измерения температуры выходящих газов газотурбинного двигателя

 

Устройство для измерения температуры выходящих газов газотурбинного двигателя, содержащее батарею термопар, подключенную компенсационными проводами к делителю напряжения, состоящему из последовательно соединенных нагрузочного резистора и двух резисторов, выполненных из материала компенсационных проводов, измеритель напряжения, подключенный компенсационными проводами к нагрузочному резистору делителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него введен термопреобразователь сопротивления, включенный в цепь делителя напряжения и расположенный совместно с двумя резисторами в температурной зоне свободного спая батареи термопар, а нагрузочный резистор выполнен из термостабильного материала.

Изобретение относится к устройствам для измерения темпеpатуры газового потока и может быть использовано для измерения осредненной температуры выходящих газов газотурбинного двигателя. Известно устройство для измерения осредненной температуры газового потока газотурбинного двигателя (ГТД), содержащее измеритель напряжения компенсационного типа и батарею термопар, которая собирается при помощи соединительных компенсационных проводов, сопротивления которых одинаковы [1] Однако такое устройство не обеспечивает высокой точности измерений осредненной температуры выходящих газов ГТД из-за 1 ограниченного количества термопар в батарее и неравномерности температурных полей двигателей, имеющих одинаковую среднемассовую температуру на одних и тех же режимах, что снижает эксплуатационную надежность двигателей, особенно на многомоторных самолетах, и приводит к преждевременному износу двигателя. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры выходящих газов газотурбинного двигателя, содержащее батарею термопар, подключенную компенсационными проводами к делителю напряжения, состоящему из последовательно соединенных нагрузочного резистора и двух резисторов, выполненных из материала компенсационных проводов, измеритель напряжения, подключенный компенсационными проводами к нагрузочному резистору делителя [2] В этом устройстве нагрузочный резистор выполнен из материала компенсационного провода с меньшим температурным коэффициентом. Применение делителя напряжения в устройстве позволяет получить одну и ту же температуру, например, на максимальном режиме для всех двигателей независимо от величины осредненной температуры на этом режиме, а также обеспечить компенсацию паразитной термо-ЭДС, возникающей в цепи делителя при изменении его температуры. Однако это устройство не обеспечивает компенсации паразитной термо-ЭДС при изменении температуры окружающей среды в широких пределах (-60^oC250^oС), что приводит к значительной погрешности измерения температуры. Целью изобретения является повышение точности измерения температуры при изменении температуры делителя напряжения и соединительных компенсационных проводов батареи термопар в широком диапазоне. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен термопреобразователь сопротивления, включенный в цепь делителя напряжения и расположенный совместно с двумя резисторами в температурной зоне свободного спая батареи термопар, а нагрузочный резистор выполнен из термостабильного материала. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит измеритель 1 напряжения компенсационного типа, батарею 2 термопар, соединительные компенсационные провода 3 и 4 измерителя 1, соединительные компенсационные провода 5 и 6 батареи 2, делитель напряжения, состоящий из термостабильного нагрузочного резистора 7, двух резисторов 8 и 9 из материала компенсационных проводов и термопреобразователя 10. Батарея 2 термопар создается путем параллельного соединения n термопар, соединенных при помощи компенсационных проводов, имеющих одинаковое сопротивление и выполненных из того же материала, что и термоэлектроды термопар. Соединительные компенсационные провода 3 и 4 идентичны компенсационным проводам 5 и 6. Устройство работает следующим образом. Напряжение, возникающее на нагрузочном резисторе 7, пропорциональное приведенной осредненной температуре T_пр выходящих газов ГТД на максимальном режиме, будет определяться выражением (1) где R_н, R_т, R_к соответственно сопротивление нагрузочного резистора 7, термопреобразователя 10 и суммарное сопротивление компенсационных проводов 5 и 6 и резисторов 8 и 9; E_б, E_д соответственно термо-ЭДС батареи 2 термопар, пропорциональная осредненной температуре Т_б выходящих газов ГТД, и паразитная термо-ЭДС, возникающая в цепи делителя и измерителя между компенсационными проводами 3 и 4, пропорциональная температуре Т_д окружающей среды. Так как термо-ЭДС пропорциональна температуре спаев термопар (1) можно представить в виде Из этого выражения видно, что изменение температуры Т_д ведет к изменению величины Т_пр фиксируемой измерителем 1. Однако при изменении T_д одновременно происходит изменение величин сопротивления R_к и R_т. При этом величина сопротивления R_т термопреобразователя 10 и его температурный коэффициент выбираются в каждом конкретном случае такими, чтобы изменение величины сопротивления термопреобразователя 10 компенсировало изменение T_пр, вызванное изменением величин T_д и R_к. Например, в качестве термопреобразователя 10 может быть использован медный термопреобразователь сопротивления с линейной зависимостью величины сопротивления от температуры при использовании батареи термопар, выполненной их хромелевых и алюмелевых термоэлектродов. Наличие в устройстве термопреобразователя сопротивления выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как позволяет повысить точность измерения температуры. Использование устройства повышает эксплуатационную надежность двигателей, так как позволяет более точно измерять температуру выходящих газов ГТД и, следовательно, обеспечивать оптимальный режим работы двигателей.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры выходящих газов газотурбинного двигателя, содержащее батарею термопар, подключенную компенсационными проводами к делителю напряжения, состоящему из последовательно соединенных нагрузочного резистора и двух резисторов, выполненных из материала компенсационных проводов, измеритель напряжения, подключенный компенсационными проводами к нагрузочному резистору делителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него введен термопреобразователь сопротивления, включенный в цепь делителя напряжения и расположенный совместно с двумя резисторами в температурной зоне свободного спая батареи термопар, а нагрузочный резистор выполнен из термостабильного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1