Способ управления температурой дисков турбомашин при термоциклических стендовых испытаниях и система для его осуществления

 

Изобретение относится к турбомашиностроению и позволяет повысить качество испытаний дисков турбомашин. По сигналам с программно-задающего устройства 1 регуляторы 4 и 5 нагрева и охлаждения через ключи 15 и 20 формируют управляющие воздействия на контуры 14 и 13 регулирования мощности индукционного нагрева и расхода охлаждающего воздуха на испытуемый диск 7, которые одновременно запоминаются в блоке 21 запоминания. В моменты размыкания ключа 9 токосъемного устройства датчика 6 температуры, содержащего термопару 8 и преобразователь 10, управляющие воздействия на контуры 14 и 13 регулирования выдаются с блока 21. Такая реализация способа и системы позволяет повысить их надежность. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к управлению температурой диска турбомашины при термоциклических нагружениях на испытательных стендах. Цель изобретения - повышение надежности управления температурой дисков турбомашин при испытаниях. На фиг. 1 представлена структурная схема системы для реализации способа; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства. Система для реализации способа управления температурой дисков турбомашин при термоциклических стендовых испытаниях (см. фиг. 1) содержит программно-задающее устройство 1, регулятор 2 температуры, выполненный в виде сумматора 3, регулятора 4 нагрева и регулятора 5 охлаждения, датчик 6 температуры диска 7, выполненный в виде термопары 8, соединенной токосъемным устройством через первый управляемый ключ 9 с входом нормирующего преобразователя 10, компаратор 11, делитель 12 частоты, контур 13 регулирования расхода охлаждающего воздуха и контур 14 регулирования мощности индукционного нагрева, первый выход программно-задающего устройства подключен к первому входу сумматора 3 и входу компаратора 11, выход которого через делитель 12 частоты подключен к управляющему входу первого управляемого ключа 9, второй вход сумматора 3 подключен к выходу нормирующего преобразователя 10, а его выход - к входам регулятора 4 нагрева и регулятора 5 охлаждения. Кроме того, система содержит второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой управляемые ключи 15-20 и блок 21 запоминания управляющего воздействия, первый и второй входы которого подключены соответственно через третий и пятый управляемые ключи 16 и 18 к выходам регулятора 4 нагрева и регулятора 5 охлаждения соответственно, а его первый и второй выходы соответственно через четвертый и шестой управляемые ключи 17 и 19 - к входам контура 14 регулирования мощности индукционного нагрева и контура 13 регулирования расхода охлаждающего воздуха, выход делителя 12 частоты подключен к управляющим входам второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого управляемых ключей 15% 20 и первому управляющему входу блока 21 запоминания управляющего воздействия, второй управляющий вход которого подключен к второму выходу программно-задающего устройства 1, выход регулятора 4 нагрева через второй управляемый ключ 15 подключен к входу контура 14 регулирования мощности индукционного нагрева, выход регулятора 5 охлаждения через седьмой управляемый ключ 18 подключен к входу контура 13 регулирования расхода охлаждающего воздуха. Способ реализуется следующим образом. С первого выхода устройства 1 на вход компаратора 11 поступает сигнал V_1.1, задающий циклическую программу испытаний (см. фиг. 2, график 22). Компаратор 11 преобразует программный сигнал V_1.1 в последовательность прямоугольных импульсов (см. фиг. 2, график 23). Сигнал с выхода компаратора 11 V_вых1.1 поступает на вход делителя 12 частоты. Сигнал на выходе делителя 12 V_{вых 12}показан на фиг. 2, график 24. Длительность прямоугольных импульсов на выходе делителя 12 соответствует времени цикла испытаний. В течение времени одного цикла испытаний, когда имеет место сигнал на выходе делителя 12 частоты, ключи 9, 15, 16, 18 и 20 замкнуты, а ключи 17 и 19 разомкнуты. Сигнал с выхода делителя 12 поступает также на первый управляющий вход блока 21, на второй управляющий вход которого поступает импульсный сигнал с второго выхода устройства 1, являющийся сигналом таймера, задающего время цикла испытаний. Указанная комбинация сигналов на управляющих входах блока 21 соответствует команде "Запись управляющих воздействий". Регуляторы 4 и 5 формируют управляющие воздействия V_вых4 и V_вых5 (см. фиг. 2, графики 25 и 26), которые одновременно поступают на входы контуров 14 и 13 и на первый и второй входы блока 21, где они запоминаются. Система в этом цикле работает с обратной связью по текущей температуре диска, так как ключ 9 замкнут. На последующих (например, семи) циклах сигнал на выходе делителя 12 равен нулю (V_вых12 = 0). При этом ключи 9, 15, 16, 18 и 20 разомкнуты, а ключи 17 и 19 замкнуты. Сигнал на первом управляющем входе блока 21 также равен нулю, а на второй управляющий вход продолжают поступать импульсы с второго устройства 1 выхода, задающие период цикла. Указанная комбинация сигналов на управляющих входах блока 21 соответствует команде "Воспроизведение управляющих воздействий" с периодом, равным времени цикла испытаний. В этом случае система разомкнута по температуре (ключ 9 разомкнут), регуляторы 4 и 5 отключены и на входы контуров регулирования 14 и 13 через ключи 17 и 19 поступают сигналы с первого и второго выходов блока 21, соответствующие запомненным на первом цикле сигналам V_вых4 и V_вых5, т. е. V_вых21.1 = V_вых4 V_вых21.2 = V_вых5 (см. фиг. 2, графики 25 и 26). Это обеспечивает управление мощностью нагрева и расходом охлаждающего воздуха таким образом, чтобы обрабатывалась заданная программа испытаний. При появлении повторного сигнала на выходе делителя 12 (например, после 7 циклов испытаний) система опять работает в течение одного цикла с обратной связью по температуре диска и с регуляторами 4 и 5 нагрева и охлаждения, сигналы с выходов которых вновь запоминаются компаратором 11. В течение последующих (например, семи) циклов испытаний система вновь работает с разомкнутыми скользящими контактами, а управляющие воздействия на контуры 14 и 13 регулирования воспроизводятся блоком 21. Затем процесс повторяется и т. д. Использование способа и системы позволяет повысить качество стендовых испытаний дисков турбомашин. (56) Авторское свидетельство СССР N 1452299, кл. G 01 M 15/00, 1986.

Формула изобретения

1. Способ управления температурой дисков турбомашин при термоциклических стендовых испытаниях путем индукционного нагрева вращающегося диска и его воздушного охлаждения, измерения температуры диска контактным датчиком температуры, съема сигнала датчика температуры с вращающегося диска через управляемые скользящие контакты токосъемного устройства при периодическом размыкании скользящих контактов, формирования по сигналу датчика температуры управляющего сигнала и регулирования по этому сигналу мощности нагрева и расхода охлаждающего воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно при замкнутых скользящих контактах токосъемного устройства измеряют и запоминают управляющие воздействия на регулирование мощности нагрева и расхода охлаждающего воздуха, а при разомкнутых скользящих контактах токосъемного устройства регулирование мощности и расхода охлаждающего воздуха осуществляют по запомненным управляющим воздействиям на регулирование мощности и расхода охлаждающего воздуха. 2. Система для управления температурой дисков турбомашин при термоциклических стендовых испытаниях, содержащая программно-задающее устройство, регулятор температуры, выполненный в виде сумматора, регулятора нагрева и регулятора охлаждения, датчик температуры диска, выполненный в виде термопары, соединенной токосъемным устройством через первый управляемый ключ с входом нормирующего преобразователя, компаратор, делитель частоты, контур регулирования расхода охлаждающего воздуха и контур регулирования мощности индукционного нагрева, первый выход программно-задающего устройства подключен к первому входу сумматора и входу компаратора, выход которого через делитель частоты подключен к управляющему входу первого управляемого ключа, второй вход сумматора подключен к выходу нормирующего преобразователя, а его выход - к входам регулятора нагрева и регулятора охлаждения, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она дополнительно содержит второй - седьмой управляемые ключи и блок запоминания управляющего воздействия, первый и второй входы которого подключены соответственно через третий и пятый управляемые ключи к выходам регулятора нагрева и регулятора охлаждения соответственно, а его первый и второй выходы соответственно через четвертый и шестой управляемые ключи - к входам контура регулирования мощности индукционного нагрева и контура регулирования расхода охлаждающего воздуха, выход делителя частоты подключен к управляющим входам второго - седьмого управляемых ключей и первому управляющему входу блока запоминания управляющего воздействия, второй управляющий вход которого подключен к второму выходу программно-задающего устройства, выход регулятора нагрева через второй управляемый ключ подключен к входу контура регулирования мощности индукционного нагрева, выход регулятора охлаждения через седьмой управляемый ключ подключен к входу контура регулирования расхода охлаждающего воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2