Устройство управления интенсивностью охлаждения при термоциклических испытаниях дисков турбомашин

 

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к устройствам управления температурой дисков турбомашин при их термоциклических стендовых испытаниях. Цель изобретения - повышение качества испытаний. Программо-задающее устройство 1 задает программу испытаний, сигнал с сумматора 2 воздействует на регуляторы 3 и 4 нагрева и охлаждения для нагрева и охлаждения диска 7. Коррекция программы испытаний осуществляется по сигналам датчиков 8 и 9 температуры сигналом коррекции, поступающим с выхода цифроаналогового преобразователя 19. Такое выполнение устройства позволяет повысить его точность. 3 ил.

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к устройствам управления температурой дисков термомашин при их термоциклических стеновых испытаниях, и может быть использовано в системах программного управления термоциклическими нагружениями дисков роторов турбоагрегатов в авиационной промышленности. Цель изобретения - повышение точности работы устройства путем учета температуры диска по толщине. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема программно-задающего устройства; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства. Устройство управления интенсивностью охлаждения при термоциклических испытаниях дисков турбомашин (см. фиг. 1) содержит программно-задающее устройство 1, первый выход которого соединен с первым входом сумматора 2, выход которого соединен с входами регулятора 3 нагрева и регулятора 4 охлаждения, к выходу последнего подключен контур 5 регулирования расхода, а к выходу регулятора 3 нагрева - контур 6 регулирования мощности индукционных нагревателей диска 7, первый датчик 8 температуры, выход которого подключен к второму входу сумматора 2. Кроме того, устройство содержит второй датчик 9 температуры, второй сумматор 10, первый и второй компараторы 11 и 12, первый инвертор 13, первый и второй элементы И 14 и 15, второй и третий инверторы 16 и 17, реверсионный счетчик 18 и цифроаналоговый преобразователь 19. Первый и второй входы второго сумматора 10 подключены к выходам первого и второго датчиков 8 и 9 температуры, а его выход - к входам первого и второго компараторов 11 и 12. Выход первого компаратора 11 подключен к первому входу первого элемента И 14 и воду первого инвертора 13, выход которого подключен к первому входу второго элемента И 15, второй вход которого подключен к выходу второго инвертора 16, вход которого подключен к выходу второго компаратора 12, выходы первого и второго элементов И 14 и 15 подключены к первому и второму входам реверсивного счетчика 18, выход которого через цифроаналоговый преобразователь 19 подключен к входу программно-задающего устройства 1, второй выход которого подключен к входу третьего инвертора 17, выход которого подключен к второму входу первого элемента И 14 и третьему входу второго элемента И 15. Программно-задающее устройство (см. фиг. 2) содержит третий сумматор 20, задатчик 21 начального напряжения интегратора, выход которого соединен с входом первого интегратора 22, выход последнего соединен с первым входом первого блока 23 сравнения и первым входом второго блока 24 сравнения, на второй вход которого подается сигнал с выхода задатчика 25 начального момента охлаждения. Выход первого блока сравнения 23 соединен с управляющим входом ключа 26, шунтирующего первый интегратор 22, а второй вход блока сравнения 23 соединен с задатчиком 27 времени цикла. Выход второго блока 24 сравнения соединен с входом третьего инвертора 17 и управляющими входами ключей 28-31. Управляющий ключ 29 соединяет первый вход четвертого сумматора 32 с задатчиком 33 максимальной температуры, а ключ 28 - другой вход сумматора 32 с задатчиком 34 минимальной температуры. Выход сумматора 32 соединен с первым входом релейного элемента 35, выход которого соединен с первым входом блока 36 умножения, второй вход которого соединен с выходом сумматора 20. Выход блока 26 умножения соединен с входом второго интегратора 37, выход которого соединен с вторым входом релейного элемента 35 и первым входом первого сумматора 2. Первый вход сумматора 20 соединен ключом 30 с задатчиком 38 скорости нагрева, его второй вход - ключом 31 с задатчиком 39 скорости охлаждения. Первый и второй датчики 8 и 9 температуры предназначены соответственно для измерения температуры поверхности диска 7 и температуры центра диска 7 по толщине. Устройство работает следующим образом. Программно-задающее устройство 1 формирует программу циклического изменения температуры диска на его поверхности U_вых.1 (см. фиг. 3). Если оператор задал нерациональную программу, при которой, например, диск охлаждается с недопустимо большой и в центре диска 7 по его толщине и, следовательно, сигнал на выходе сумматора (сигналы вычитаются) U_вых10 (см. фиг. 3) будет также недопустимо большим. Естественно, на втором цикле (t₄ - t₅) необходимо повысить интенсивность охлаждения. Это происходит следующим образом. Сигнал с выхода сумматора U_вых.10 поступает на вход первого компаратора 11, где он сравнивается с величиной U_ср.11 (см. фиг. 3). Пpи U_вых10 = = U_ср.11 компаратор 11 срабатывает и подает единичный сигнал на первый вход логического элемента И 14, а так как на этапе охлаждения t₃ - t₂ (см. фиг. 3) на его второй вход поступает также приняты сигнал, то элемент И 14 срабатывает и на вычитающий вход счетчика 18 поступает сигнал. Счетчик 18 срабатывает и на выходе преобразователя 19 на интервале t₄ - t₂ (см. фиг. 3) появляется ступенчатый сигнал, который поступает на вход сумматора 20 (см. фиг. 2). В результате, на втором входе блока умножения 36 сигнал уменьшается, и следовательно, на его выходе также сигнал уменьшается, что эквивалентно увеличению постоянной времени интегрирования интегратора 37. Интенсивность охлаждения падает, время охлаждения увеличивается на величину Δ t. Если и на втором цикле охлаждения (t₅ - t₄) интенсивность охлаждения все еще высокая, то работа канала повторяется - на выходе преобразователя 19 сигнал U_вых.19 (см. фиг. 3) по абсолютному значению увеличится в два раза, а выходной сигнал блока 36 умножения вновь уменьшается и время интегрирования увеличивается еще на величину Δ t (см. фиг. 3). Это приводит к тому, что интенсивность охлаждения становится приемлемой и компаратор 11 на третьем цикле уже не срабатывает. Поэтому на всех последующих циклах интенсивность охлаждения остается неизменной. Если оператор задал первый цикл с пониженной интенсивностью охлаждения, что соответствует проведению испытаний дисков при малом градиенте температуры между его центром и поверхностью, то точность нагрева высокая, а время испытаний затягивается. Поэтому с целью увеличения производительности этот градиент повышают до допустимой величины. Если разность температур мала, то компараторы 11 и 12 не срабатывают (на их выходах сигналы равны нулю) и с выходов инверторов 13 и 16 соответственно на второй и третий входы. С выхода инвертора 17 на третий вход логического элемента И 15 поступают единичные сигналы. Логический элемент И 15 срабатывает и сигнал с его выхода поступает на суммирующий вход счетчика 18. На выходах преобразователя 19, сумматора 20 и на выходе блока 26 умножения сигналы увеличиваются, что приводит к уменьшению времени интегрирования интегратора 37 и, следовательно, к увеличению интенсивности охлаждения; Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить точность регулирования градиента температур и увеличить производительность установки за счет регулирования интенсивности охлаждения. (56) Авторское свидетельство СССР N 1376735, кл. G 01 V 13/00, 1985.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ ДИСКОВ ТУРБОМАШИН по авт. св. N 1376735, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем учета темпеpатуpы диска по толщине, оно дополнительно содеpжит втоpой датчик темпеpатуpы, втоpой сумматоp, пеpвый и втоpой компаpатоpы, пеpвый инвеpтоp, пеpвый и втоpой элементы, втоpой и тpетий инвеpтоpы, pевеpсивный счетчик и цифpоаналоговый пpеобpазователь, пеpвый и втоpой входы сумматоpа подключены к выходам пеpвого и втоpого датчиков темпеpатуpы, а его выход - к входам пеpвого и втоpого компаpатоpов, выход пеpвого компаpатоpа подключен к пеpвому входу пеpвого элемента И и входу пеpвого инвеpтоpа, выход котоpого подключен к пеpвому входу втоpого элемента И, втоpой вход котоpого подключен к выходу втоpого компаpатоpа, выходы пеpвого и втоpого элементов И подключены к пеpвому и втоpому входам pевеpсивного счетчика, выход котоpого чеpез цифpоаналоговый пpеобpазователь подключен к входу пpогpаммнозадающего устpойства, втоpой выход котоpого подключен к входу тpетьего инвеpтоpа, выход котоpого подключен к втоpому входу пеpвого элемента И и тpетьему входу втоpого элемента И.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3