Устройство для измерения температуры вращающихся объектов

 

О П И С А Н И Е 6-7277

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Социалистических

Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-ву

{22) Заявлено 29.11.76(21) 2422601/18-10 (51) М. Кл.

G 01 К 13/08 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио деяам изобретений и открытий (53) УДК 536.532 (088. 8) Опубликовано 1ь0479. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 1504.79 (72) Авторы изобретения

В.Д. Гринец, Е.A. Демин и В.Н. Клименко

Львовский ордена Ленина политехнический ииститут.

Pl) Заявитель (54) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к области электрических измерений.

Известны устройства для измерения температуры вращающихся объектов с помэщью бесконтактных индукционных токосъемных устройств — термопар, у которых, с целью уменьшения влияния скорости вращения, между неподвижной катушкой токосъемного устройства и показывающим прибором включен интегратор (1), или же сигнал на выходе токосъемного устройства делят на сигнал, пропорциональный скорости вращения (2) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее термопары, установленные на вращающемся объекте и подключенные к входам бесконтактно-. го индукционного токосъемного устройства, выход которого подключен к входу усилителя, узел выделения стробимпульса, коммутатор, ячейки аналоговой памяти f3).

Известное устройство имеет невысокую точность измерения температур, вызванную отсутствием поправки на температуру свободных концов термопар в процессе проведения измерений. Кроме того, устройство не обеспечивает,получения непрерывной выходной информации о действительных значениях температур в процессе измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры и получение непрерывной выходной информации о действительных значениях температур в процессе измерения.

Это достигается тем, что в предлагаеМое устройство включены измеритель размаха амплитуд импульсов, включенный между усилителем и общим входом коммутатора, ячейки умножения, одни входы которых соединены через ячейки аналоговой памяти с раздельными выходами коммутатора, узел деления, один вход которого подключен к выходу ячейки аналоговой памяти опорного канала, а выход подключен к другим входам -.ячеек умножения, датчик температуры опорного канала, нормирующий преобразователь, через который второй вход узла деления соединен с датчиком температуры опорного канала, датчик температуры свободных концов термопар, суммирующие ячейки, одни входы которых через дополнительный нормирующий преобразователь подключены к датчику температуры свободных концов термопар, а другие входы под65727 ключены к соответстнующим выходам ячеек умножения, узел управления, выполненный в виде умножителя частоты и распределителя, выходы которого .подключены к управляющим входам коммутатора и входу подготовки изме рителя размаха амплитуд импульсов, 5 а вход узла управления подсоединен к узлу выделения строб-импульса.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства измерения температуры вращающихся объектов. 10

Устройство содержит термопары 1, подключенные к входам бесконтактного токосъемного устройства 2 индукционного типа, выход которого соединен с последовательно соединенным усили- 15 телем сигнала 3, измерителем 4 размаха амплитуд импульсов, коммутатором

5,ячейками б аналоговой памяти,ячейками умножения 7, суммирующими ячейками 8. Датчик температуры опорного канала 9 через нормирующий преобразователь 1О подключен на один вход узла 11 давления, другой вход узла 11 деления соединен с выходом ячейки 6 опорного (первого) канала. Выход узла 11 деления соединен со всеми вхо- 25 дами (ячеек умножения 7, Узел выделения строб-импульса 12 подключен к входу узла управления 13, выходы которого подключены с одной стороны с управляющими входами коммутатора ЗО

5 и с другой стороны — с входами подготовки измерителя 4 размаха амплитуд импульсов. Датчик 14 температуры свободных концов термопар через нормирующий преобразователь 15 под- 35 ключен на входы суммирующих ячеек 8.

При вращении объекта на выходе токосъемного устройства 2 наводится временная последовательность разнополярных импульсов, число которых эа один оборот равно числу рабочих каналов измерения, а размах каждой пары разнополярных импульсов пропорционален измеряемой температуре, скорости вращения объекта и параметрам 4 канала токосъемного устройства 2 °

Строб-импульс совмещен во времени и пространстве с измерительными импульсами опорного (первого) измерительного канала.

Усилитель 3 усиливает, а измеритель размаха амплитуд импульсон 4 преобразует последовательно каждый i-тый размах амплитуд импульсов в квазипостоянное напряжение, которое поступает. на общий вход коммутатора 5. 55

Узел управления 13 осуществляет функции формирования импульса, длительность которого равна периоду вращения объекта, деление этого импульса, на число, равное числу рабочих каналов 60 токосъемного устройства 2. Узел 13 содержит распределитель, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора 5 и осуществляют поочередное подключение коммутатора к соответствующим ячейкам 6 аналого7 4 ной памяти. Синхронизация работой распределителя узла 13 осуществляется строб-импульсом. Число ячеек аналогоной памяти б,умножения 7 и суммирования 8 равно числу рабочих каналов

1окосъемного устройства 2, а первые ячейки 6, 7 и 8 служат для хранения и переработки информации опорного ,канала, температура которого измеря ется датчиком 9 температуры опорного канала. Последовательно с вращением объекта в ячейках памяти б запомина.ются напряжения, пропорциональные канальным размахам амплитуд импульсов. Эта информация обновляется один раз эа оборот вращения объекта.

На входы узла 11 деления подаются напряжения с выхода ячейки б первого (опорного) канала и напряжение, пропорциональное температуре опорного канала, измеряемое датчиком 9. Выходное напряжение узла 11 будет равно: где К и Ко - соответственно коэффициенты преобразования нормирующего преобразователя 10 и узла деления

1l; ТО, Тсв — соответственно температуры опорного канала и свободных концов термопар.

На вход каждой ячейки 7 поступает два напряжения: одно с выхода ячейки памяти б — Uj, другое с выхода узла деления 11 — Пц. На выходе каждой ячейки 7 сигнала будет пропорционален произведению этих напряжений, т,е.г )71= к1К2 ЛО T9) (Ui где V7; — выходное напряжение i-й ячейки 7, и не будет зависеть ни от изменения скорости вращения, ни от температурных измерений параметров каналов токосъемного устройства, так как в последнее выражение входит отношение амплитуд импульсов i-ro и опорного каналон, в одинаковой степени зависящих от вышеуказанных влияющих неинформативных факторов. Выходные сигналы ячеек 7 пос-. тупают на входы суммирующих ячеек 8, на другие входы которых поступает сигнал, пропорциональный температуре свободных концов термопар, измеряемой датчиком 14, расположенным в месте расположения токосъемного устройства 2. Выходные сигналы ячеек 8 будут пропорциональны разности напряжений с выхода ячеек 7 и напряжения с выхода преобразователя 15:

Ugi =1 71-Uq>=KqK2 (ТО Тсн) Н .КЦ Тса

Vi где 0у — ныходное напряжение преобразователя 15, К 4, К вЂ” коэффициенты преобразования датчика 14 и преобразователя 15.

657277

При соблюдении условия К .К =К К выходные напряжения ячеек 8 будут пропорциональны измеряемым температурам: где Т(— измеряемая температура.

Точность измерения температуры устройством будет определяться в основном точностью измерения температуры опорного канала, которая измеряется датчиком 9.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает: измерение температуры вращающихся объектов, у которых отсутствует доступ к валу и скорости которых свыше

19000 об./мин; отсутствие влияния на результат измерения изменений скорости вращения и параметров каналов токосъемного устройства; высокое быстродействие; получение без последующих преобразований и расшифровки непрерывной информации о действительных значениях измеряемых температурах; измерение и других технологических параметров вращающихся объектов, если они могут быть преобразованы соответствующими датчиками в напряжение.

На базе устройства создано и прошло испытание 30-канальное устройство измерения температур вращающегося объекта, погрешность которого (без учета погрешности термопар) не пре-. вышает 0,5-1,0%.

Применение предлагаемого устройства для оперативного контроля температур вращающегося объекта (газотурбинной установки) позволит исключить аварийные ситуации и повысить срок его службы.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры вращающихся объектов, содержащее термопары, установленные на объекте и подключенные к входам бесконтактного индукционного токосъемного устройства, выход которого подключен к входу усилителя, узел выделения, строб-импульса, коммутатор, 5 ячейки аналоговой памяти, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температур и получения непрерывной выходной информации о действительных значениях

)p температур в процессе измерения, в него введены измеритель размаха амплитуд импульсов, включенный между усилителем и общим входом коммутатора, ячейки умножения, одни входы которых соединены через ячейки аналоговой памяти с раздельными выходами коммутатора, узел деления, один вход которого подключен к выходу ячейки аналоговой памяти опорного канала, а выход подключен к другим входам ячеек умножения, датчик температуры опорного канала, нормирующий преобразователь, через который второй вход узла деления соединен с датчиком,температуры опорного канала, датчик температуры свободных концов термопар, суммирующие ячейки, одни входы которых через дополнительный нормирующий преобразователь подключены к датчику температуры свободных концов термопар, а другие входы подключены к соответствующим выходам ячеек умножения, узел управления, выполненный в виде умножителя частоты и распределителя, выходы которого подключены к

35 управляющим входам коммутатора и входу подготовки измерителя размаха амплитуд имп,льсов, а вход узла управления подсоединен к узлу выделения строб-импульса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

9 233538, кл. G 01 К 13/08, 29.12.67 °

2. Авторское свидетельство

45 9 303532, кл. G 01 К 13/08, 17,12,69.

3. Авторское свидетельство

Р 530202, кл. G 01 К 13/08, 30.09.76.

657277

Составитель С. Радэивилл

Релактор С Хещаиц Техоед Н. Бабурка Корректор Е. Днчннская

Эакаэ 1832/61 Тираж 765 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР

rro делам нэобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра чаская наб. д.. 4j5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4