[發(fā)明專利]用于測(cè)量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)流徑中的流分布的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410039627.8
• 申請(qǐng)日: 2014-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN103968908B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.埃卡納亞克;T.C.比爾黑默;D.C.沃維克;A.I.西皮奧;D.J.戴維斯;J.N.庫(kù)克;V.韋斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): G01F1/86
• 分類號(hào): G01F1/86
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強(qiáng);何逵游

本發(fā)明涉及用于測(cè)量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)流徑中的流分布的系統(tǒng)和方法。提供一種用于測(cè)量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的流徑的一部分中的流分布的方法和系統(tǒng)。系統(tǒng)包括具有多個(gè)熱絲質(zhì)量流量傳感器的質(zhì)量流量傳感器組件，質(zhì)量流量傳感器組件在流徑中的所述部分中設(shè)置在待測(cè)量流分布的位置處。系統(tǒng)還包括將來自溫度傳感器、壓力傳感器和多個(gè)熱絲質(zhì)量流量傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成流分布測(cè)量結(jié)果的控制器。

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開的主題大體涉及用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的儀器，并且更特別地，涉及用于測(cè)量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)流徑中的流分布的流量傳感器。

背景技術(shù)

用于現(xiàn)代渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)測(cè)量通過渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣和氣體流徑內(nèi)的各種位置處的內(nèi)部狀況。可通過使用定位壓縮機(jī)內(nèi)和別處的皮托管、熱電偶和其它裝置來進(jìn)行空氣壓力和溫度測(cè)量。在沒有適當(dāng)?shù)挠布那闆r下，可通過開槽的方式將傳感器設(shè)置到壓縮機(jī)中或耙架上的其它位置上。耙架大體安裝到壓縮機(jī)內(nèi)的機(jī)加工表面上和別處。

目前，通過使用持續(xù)運(yùn)行期間的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的入口鐘形口中的靜壓力以及壓差測(cè)量結(jié)果來得到壓縮機(jī)入口體積流量測(cè)量結(jié)果。根據(jù)體積流量測(cè)量結(jié)果來計(jì)算壓縮機(jī)入口質(zhì)量流量另外需要結(jié)合根據(jù)入口空氣溫度和相對(duì)濕度測(cè)量結(jié)果得到的入口空氣密度。此方法在其中空氣流率高且相當(dāng)穩(wěn)定的滿負(fù)載下非常有用，但這種方法的精確性隨著空氣流率減小而降低。在全速無負(fù)載以下，例如，了解到用于測(cè)量空氣流量的當(dāng)前方法不精確且變化相當(dāng)大。另外，各個(gè)測(cè)量類型都具有相關(guān)聯(lián)的測(cè)量不確定性，從而導(dǎo)致不確定性可能比單次測(cè)量更高。由于這個(gè)高變化性，所以難以獲得對(duì)壓縮機(jī)空氣流量的精確理解，并且因此利用壓縮機(jī)入口空氣流量來控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)引起控制和診斷問題。

目前，通過利用排氣溫度和橫穿排氣管的總壓力耙架來測(cè)量排氣速度輪廓。然后利用這些測(cè)量結(jié)果，利用基于物理的方程來計(jì)算排氣速度輪廓。此方法對(duì)于驗(yàn)證測(cè)試目的非常有效，并且目前被用來驗(yàn)證影響排氣流速度輪廓的渦輪空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)變化。但是，這種方法需要安裝兩組獨(dú)立的耙架，從而提高儀器在試驗(yàn)期間失效的可能性。另外，各個(gè)測(cè)量類型都具有相關(guān)聯(lián)的測(cè)量不確定性，從而導(dǎo)致不確定性可能比單次測(cè)量更高。除了用于對(duì)驗(yàn)證新式渦輪空氣動(dòng)力學(xué)翼型件形狀進(jìn)行的驗(yàn)證測(cè)試之外，排氣速度和/或質(zhì)量流分布的測(cè)量目前在本行業(yè)中是不標(biāo)準(zhǔn)的。

典型地通過測(cè)量溫度和跨過孔板的壓降來計(jì)算未經(jīng)調(diào)節(jié)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的壓縮機(jī)抽取流量測(cè)量結(jié)果。此方法在其中通過抽取系統(tǒng)的空氣流率高且相當(dāng)穩(wěn)定的滿負(fù)載下非常有用。但這種方法的精確性在較低空氣流率下降低，因?yàn)榭走^大，從而不精確性在低負(fù)載或低流量水平下提高。另外，抽取系統(tǒng)中存在大小固定的孔會(huì)限制經(jīng)調(diào)節(jié)的抽取流系統(tǒng)的功能性，因?yàn)樵谳^高流率下，簡(jiǎn)單的孔將是抽取流系統(tǒng)中的流限制構(gòu)件。

因此，需要一種儀器用于測(cè)量排氣速度輪廓，以提供驗(yàn)證和校準(zhǔn)渦輪空氣動(dòng)力學(xué)模型，以及驗(yàn)證排氣冷卻機(jī)構(gòu)的混合。另外，需要一種儀器用于測(cè)量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)入口流質(zhì)量流分布，以使得能夠驗(yàn)證入口調(diào)節(jié)措施的混合。還需要一種儀器用于精確地測(cè)量通過壓縮機(jī)抽取管道的流密度，以提供主動(dòng)控制壓縮機(jī)抽取質(zhì)量流率的水平的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本公開提供一種用于精確地測(cè)量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)入口質(zhì)量流率、排氣質(zhì)量流率和抽取質(zhì)量流率的方法。

根據(jù)一個(gè)示例性非限制性實(shí)施例，本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的流徑的一部分中的氣體質(zhì)量流量的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括具有多個(gè)熱絲質(zhì)量流量傳感器的質(zhì)量流量傳感器組件。質(zhì)量流量傳感器組件在流徑的所述部分中設(shè)置在待測(cè)量流分布的位置處。系統(tǒng)還包括將來自多個(gè)熱絲質(zhì)量流量傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量測(cè)量結(jié)果的控制器。

在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于測(cè)量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的流徑的一部分中的流分布的方法。方法進(jìn)一步包括感測(cè)設(shè)置在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的流徑的該部分中的多個(gè)絲中的物理變化，物理變化與流徑的該部分中的多個(gè)位置中的各個(gè)處的流屬性有關(guān)。方法進(jìn)一步包括將來自多個(gè)絲的信號(hào)轉(zhuǎn)換成流分布測(cè)量結(jié)果。