[发明专利]一种低状态压缩部件温升效率测量装置及方法

说明书

本发明公开的一种低状态压缩部件温升效率测量装置及方法，属于发动机部件关键性能参数测量领域。本发明的装置包括稳压箱铂电阻温度传感器、进口温度传感器、出口温度传感器、粗丝、细丝、屏蔽罩和传感器壳体。进口、出口温度传感器采用双丝多点单屏蔽式结构，通过温度传感器密集分布减小热电偶丝的静态误差；同时采用双丝外延，减小温度传感器的导热误差，提高温度测量结果的准确性；进口、出口温度传感器的对应测点采用相同批次制作的热电偶丝，而不同测点采用互不相同批次制作的热电偶丝，以保证不同测点的测量结果不具有由偶丝带来的相关性，减小其测量不确定度；采用逆向级串及测点间偶丝去相关等方法，能够减小温升效率的测量不确定度。

技术领域

本发明涉及发动机部件关键性能参数测量装置及方法，尤其涉及一种低状态下发动机压缩部件温升效率的测量装置及方法，属于发动机部件关键性能参数测量领域。

背景技术

目前，测量低状态下发动机压缩部件的温升效率均采用分测法，即在稳压箱或压缩部件进口布置温度传感器测量进口温度，在压缩部件出口布置温度传感器测量出口温度。由于温度传感器敏感元件静态分度误差、速度误差、导热误差等各项误差的存在，使得温度测量结果误差大，进而影响到温升效率的准确度，使得发动机压缩部件的关键性能参数无法得到准确的评价。在航空发动机、燃气轮机等领域，对部件关键性能参数测量准确度的要求越来越高，而对于低状态下压缩部件温升效率，目前尚缺乏准确有效的测量方法。

发明内容

为解决温升效率参数的准确测量问题，本发明公开的一种低状态压缩部件温升效率测量装置及方法的目的是：实现低状态下发动机压缩部件温升效率测量，具有结构简单、效率高的优点。

所述低状态指压缩部件进口温度和出口温度之差在不超过50℃的范围内。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种低状态温升效率测量装置，稳压箱铂电阻温度传感器、压缩部件进口温度传感器、压缩部件出口温度传感器、粗丝、细丝、屏蔽罩和传感器壳体。为便于描述，压缩部件进口温度传感器、压缩部件出口温度传感器统称温度传感器，即温度传感器为压缩部件进口温度传感器或压缩部件出口温度传感器，名称根据布设进口或出口测量截面而定。

压缩部件进口温度传感器、压缩部件出口温度传感器均采用双丝多点单屏蔽式结构，每个测量截面布置4～8支温度传感器。双丝即在同一测点位置同时布置两种不同直径的热电偶丝，热电偶丝根据直径大小分别定义为粗丝、细丝，粗丝直径选取范围0.4mm～0.8mm，细丝直径选取范围0.2mm～0.5mm。粗丝与细丝的直径比值为1.6～3。测点数量为3～10，具体数量根据压缩部件的流道尺寸确定，需保证温度传感器的阻塞比不大于5％。进口和出口温度传感器的测点数量相等，测点分布采用等环或等距布置。屏蔽罩长径比为2～6，在压缩部件流道空间允许的情况下，尽量采用大的长径比，屏蔽罩进出气口面积比为2～4。

压缩部件进口温度传感器、压缩部件出口温度传感器的对应测点采用相同批次制作的热电偶丝，而不同测点采用互不相同批次制作的热电偶丝，以保证不同测点的测量结果不具有由偶丝带来的相关性，减小其测量不确定度。

压缩部件进口温度传感器、压缩部件出口温度传感器所采用的热电偶丝采取密集静态分度，分度的温度间隔不大于5℃，分度后经拟合得到拟合公式，用于将热电偶测得的电势差转换为温度或温差。

作为优选，分度后经拟合优选分度后经二次拟合。

压缩部件进口和出口之间的温升测量采用逆向级串法，将进口温度传感器的各测点并联，并将出口温度传感器的各测点并联，并联后进口温度传感器、压缩部件出口温度传感器的负极短接在一起，上述并联与短接均按粗丝和细丝分别进行，并分别测量其正极之间的电势差，得到粗丝正极电势差与细丝正极电势差，将粗丝正极电势差与细丝正极电势差进行线性外推，外推到丝径为0时的电势差，即为压缩部件进口和出口之间的温升电势，用静态分度后拟合的公式将温升电势换算成温升。