[發(fā)明專利]一種發(fā)動機葉尖傳感器高溫性能驗證系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN110895151A
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 葉德超;周琦;段發(fā)階;李楊宗;劉志博;郭巖
• 申請（專利權）人: 善測（天津）科技有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發(fā)明的公開了一種發(fā)動機葉尖傳感器高溫性能驗證系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括通風控制模塊、電參數(shù)測量模塊、溫度測量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和高溫加熱裝置，所述高溫加熱裝置包括通孔、爐膛和保溫層，爐膛內溫度可控制在25?1600℃的變化，模擬探頭表面工作環(huán)境溫度，待測葉尖傳感器放置于所述爐膛內，葉尖傳感器探頭端部兩側、探頭及葉尖傳感器線纜處均設有熱電偶，所述熱電偶與電參數(shù)測量模塊和數(shù)據(jù)處理模塊電連接，電參數(shù)測量模塊和數(shù)據(jù)處理模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接，爐膛內還設有與所述通風控制模塊相連的出氣管和進氣管，用于模擬實際安裝環(huán)境下發(fā)動機機匣壁和保溫層之間的氣流環(huán)境。

技術領域

本發(fā)明屬于傳感器精密測量技術領域，尤其涉及一種發(fā)動機葉尖傳感器高溫性能驗證系統(tǒng)及方法。

背景技術

工業(yè)現(xiàn)場中高速旋轉轉子葉片動態(tài)參數(shù)對保障大型旋轉設備的運行安全和工作效率至關重要。葉片動態(tài)參數(shù)如葉片振動、葉尖間隙等可為判斷轉子運行狀態(tài)和故障特征提供直觀依據(jù)，對于提高大型旋轉設備研制水平、驗證設計性能參數(shù)具有實際的理論和應用價值。目前，GE、P&W、Rolls-Royce等航空發(fā)動機制造企業(yè)以及NASA、美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)、美國海軍空中作戰(zhàn)中心(NAWC)等研究機構投入巨大資源致力于轉子葉片動態(tài)參數(shù)的應用研究。

基于此實際應用要求，生產(chǎn)出了用于檢測葉片動態(tài)參數(shù)的葉片振動(葉尖振動)、葉尖間隙的非接觸傳感器，統(tǒng)稱為葉尖傳感器，葉尖傳感器包括但不限于電容傳感器、電渦流傳感器以及光纖傳感器。基于非接觸測量原理，將葉尖傳感器安裝在渦輪機機匣上，傳感器探頭直接徑向對準轉子葉片葉尖掃過位置，根據(jù)傳感器測量原理，即可實時獲得葉片振動、葉尖間隙等數(shù)據(jù)。該種非接觸測量方法簡便經(jīng)濟，是發(fā)動機轉子葉片在線檢測技術的發(fā)展趨勢。

同時，由于工業(yè)現(xiàn)場中葉片工作于高溫環(huán)境下，探頭表面溫度變化范圍從常溫至1600℃，探頭后端溫度受冷卻流道影響，可控制在常溫至500℃，因此針對壓氣級(最高650℃)、渦輪級葉片(最高1600℃)，葉尖傳感器都要有一定的耐高溫能力，保證其在上述高溫環(huán)境下工作持續(xù)穩(wěn)定和準確。為解決目前葉尖傳感器的高溫性能在正式用于工業(yè)現(xiàn)場前無法進行驗證的重大問題，確保其在工業(yè)現(xiàn)場能夠長期、穩(wěn)定、準確、高效工作。在安裝前進行葉尖傳感器高溫性能驗證是非常有必要的。目前還沒有專門對葉尖傳感器高溫性能進行驗證的裝置及方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種發(fā)動機葉尖傳感器高溫性能驗證系統(tǒng)及方法，通過本發(fā)明能精確驗證葉尖傳感器高溫工作時的性能，解決目前葉尖傳感器的高溫性能在正式用于工業(yè)現(xiàn)場前無法進行驗證的重大問題，為后續(xù)工業(yè)現(xiàn)場的應用提供可靠依據(jù)，減少返工和報廢，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種發(fā)動機葉尖傳感器高溫性能驗證系統(tǒng)，包括通風控制模塊、電參數(shù)測量模塊、溫度測量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和高溫加熱裝置，所述高溫加熱裝置包括通孔、爐膛和保溫層，爐膛內溫度可控制在25-1600℃的變化，模擬探頭表面工作環(huán)境溫度，待測葉尖傳感器放置于所述爐膛內，葉尖傳感器探頭端部兩側、探頭及葉尖傳感器線纜處均設有熱電偶，所述熱電偶與電參數(shù)測量模塊和數(shù)據(jù)處理模塊電連接，電參數(shù)測量模塊和數(shù)據(jù)處理模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接，爐膛內還設有與所述通風控制模塊相連的出氣管和進氣管，用于模擬實際安裝環(huán)境下發(fā)動機機匣壁和保溫層之間的氣流環(huán)境，進氣管可控制進25-500℃的熱空氣，出氣管負責排氣，這樣可以把傳感器驅動電纜附近的環(huán)境溫度保持在設定值25-500℃范圍內，從而模擬各類型工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。

一種發(fā)動機葉尖傳感器高溫性能驗證方法，包括以下步驟：

(1)進行葉尖傳感器有限元高溫熱仿真：