CN103674302A - 一种测量燃气温度场旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种测量燃气温度场的旋转装置。包括旋转体、测量感头支杆、热电偶、电动机和传动机构。旋转体是通过电动机驱动减速齿轮带动旋转。温度信号通过A/D板采样用总线连接进入计算机。采用旋转体组件结构，进行转动测量，通道截面堵塞面积≤1.5％，加强测温感头支杆的强度，从而保证了每个测点的位置度，提高了测温感头支杆位置度的准确性。从而可以节省人力和时间。

Description

一种测量燃气温度场旋转装置

技术领域

本发明涉及一种燃气温度场测量装置，尤其涉及一种测量燃气温度场的旋转装置。

技术背景

温度场的测量，一般用于微型温度场测量，对于加热系统的排气截面温度场测量，在加热设备行业中也经常使用，主要是按照截面燃气温度场测量要求，把测温感头按照截面要求测点位置采用插入式，固定位置测量。对于精度要求很高的高温燃气温度场测量，要求测点较多，插入式测量会增大排气截面的堵塞比，会造成测量结果偏离实际，误差较大，如分批测量时间长，效果差，而且效率低下，工作人员劳动强度大。对于一些特殊装置的温度场测量来说，如对航空和航天设备上的温度场测量，采用插入温度场测量方法已不能适用。在现有技术200620036779.3《旋转式自动测量装置》专利中采用步进电机通过减速传动机构带动测量机构转动，其测量装置包括信号采集机构、测控仪器、计算机和数字电压表。测控仪包括通道译码电路、继电器切换电路、步进电机控制电路和I/O卡板进入计算机，其旋转式温度信号采集机构包括步进电机、减速器、热电偶和支架；步进电机的动力输出轴与减速器的动力输入轴连接，支架与减速器输出轴连接，热电偶安装在支架上，支架包括三个支臂，各支臂上安装5支热电偶，通过步进电机带动减速装置驱动旋转机构转动进行测量。对于被测量的燃气通道直径较大，气流流速大、温度很高的工况，支架上的支臂很长，稳定性较差，会造成较大的测量误差。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述技术难题，需要解决旋转测温装置的结构形式，设计出能够稳定的测量燃气温度场的旋转装置。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种测量燃气温度场旋转装置，包括测量采集组件、驱动组件、控制系统；其中测量采集组件包括旋转体、测量感头支杆、热电偶测点，驱动组件包括电动机、传动机构，控制系统包括电动机控制器、位置传感器、位置传感器信号、电动机控制信号、热电偶输出信号。传动机构包括电动机传动轴、减速齿轮机构、旋转体传动轴。减速齿轮机构至少是一对圆锥形减速齿轮，含有主传动齿轮、传动齿轮，安装在齿轮箱内。电动机传动轴与主传动齿轮相连接，旋转体传动轴的输入端与传动齿轮相连接，旋转体传动轴输出端连接在旋转体加强筋的中心；由电动机通过电动机传动轴驱动主传动齿轮与传动齿轮啮合减速传动，由旋转体传动轴带动旋转体旋转。

所述的旋转体是一种圆环形，由旋转体加强筋支撑，旋转体加强筋为一种圆环平板。为减少通道的截面堵塞面积，在旋转体加强筋的圆环平板上冲成圆孔或方孔的形状。

所述的测温感头支杆用感头支杆安装座固定安装在旋转体外部径向位置，测温感头支杆整体伸入被测气流中；测温感头的数量一般按照截面堵塞比≤1.5％设计，至少安装有1支测温感头支杆，一般安装为4支，采用对称安装。

所述的测温感头支杆为一种梳状形式，测温感头支杆的梳状齿内安装有热电偶测点，每支测温感头支杆一般安装有7个热电偶测点，测温感头支杆的梳状齿取向正对被测气流方向。

对于被测量燃气截面直径大于500mm以上的通道，旋转体也可以是正对被测气流方向的圆锥体；其加强筋可以是一个长方形平板，中间冲压成V形或者W形、半圆形；测温感头支杆可以对称安装6、8或≥10支；每支测温感头支杆可以安装≥8个热电偶测点。

所述的每个热电偶测点的分别固定安装在测温感头支杆的梳齿顶部进行测量，热电偶测点的连线从测温感头支杆引出后，固定在旋转体和旋转体加强筋上，进行分组集束后进入传动轴中心孔引出；再通过热电偶输出信号线进入控制系统连入外部计算机。

安装有电动机控制器，在电动机传动轴上安装有位置传感器，位置传感器与电动机传动轴设有联动装置，电动机控制器主要为电动机、位置传感器提供电源和提供控制信号；针对测定测温感头支杆当前处在的具体角度位置，控制系统通过位置传感器信号获得测温感头支杆的位置信号，及时进行调正校准测温感头支杆范围内；控制系统按原已设定的角度通过驱动电动机控制信号控制电动机转动行程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

①按照燃气温度场测量点数量要求，使用转动装置进行测量，通道截面堵塞面积≤1.5％；

②采用旋转体组件结构，加强了测温感头支杆的强度，从而保证了每个测温感头支杆的位置度，提高了测温感头支杆位置度的准确性。

③测温感头支杆采用对称结构，可以有重复检查各测量点的温度值，起到对热电偶相互校对作用，可验证温度场测量值的准确性和重复性。

附图说明：

图1为一种温度场旋转测量装置系统示意图。

1-测量采集组件2-驱动组件3-控制系统4-位置传感器信号5-电动机控制信号6-热电偶输出信号线7-传动机构

图2为测温感头布置示意图。

8-旋转体9-测温感头支杆10-热电偶测点引线11-旋转体传动轴12-旋转体加强筋

图3为图2中测温感头示意图

13-感头支杆安装座14-热电偶测点

图4为传动单元示意图

15-电动机16-电动机控制器17-电动机传动轴18-主传动齿轮19-传动齿轮20-位置传感器21-减速齿轮机构

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明做进一步详述。以下实施只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1、图2、图3和图4所示，一种温度场旋转测量装置包括：测量采集组件1、驱动组件2、控制系统3。测量采集组件1包括旋转体8、测温感头支杆9、热电偶测点14，驱动组件2包括电动机15、传动机构7，控制系统3包括电动机控制器16、位置传感器20、位置传感器信号4、电动机控制信号5、热电偶输出信号6。其中传动机构7包括电动机传动轴17、减速齿轮机构21和旋转体传动轴11。其中减速齿轮机构21至少是一对圆锥形减速齿轮，含有主传动齿轮18、传动齿轮19，安装在齿轮箱内；电动机传动轴17与主传动齿轮18相连接，旋转体传动轴11的输入端与传动齿轮19相连接；旋转体传动轴11另一端连接在旋转体加强筋12的中心。由电动机15通过电动机传动轴17驱动主传动齿轮18与传动齿轮19啮合减速传动，由旋转体传动轴11带动旋转体8旋转。

所述的旋转体8是一种圆环状，由旋转体加强筋12支撑，旋转体加强筋12为一种圆环平板，为减少通道的截面堵塞面积，在旋转体加强筋12的圆环平板上冲成圆孔或方孔的形状。对于被测量燃气截面直径大于500mm以上的通道，旋转体8也可以是正对被测气流方向的圆锥体；其加强筋可以是一个长方形平板，中间冲压成V形或者W形、半圆形。

所述的测温感头支杆9为一种梳状形式，用感头支杆安装座13固定安装在旋转体8的外部径向位置上，一般为对称安装4支测温感头支杆9，测温感头支杆9整体伸入被测气流中。测温感头支杆9的梳状齿内安装有热电偶测点14，每支测温感头支杆9一般安装有7个热电偶测点14，测温感头支杆9的梳状齿取向正对被测气流方向。

所述的数据采集是与测温感头支杆9的数量和热电偶测点14的数量及每次旋转体9转动角度相关，对于一个旋转体8上安装有4个测温感头支杆9，每支测温感头支杆9上装有7个热电偶测点14，驱动电动机15在每旋转一个位置即可获得28点温度测量点，当驱动电机旋转90°时，每次转动一个位置为5°，每个位置停留13秒，共18次(5分钟内)完成一个截面测量共获得504点的温度场。旋转一周360°时，不超过20分钟，可以重复得到4组数据进行校验。

对于不同的燃气通道直径或燃气温度场的要求可以调整安装测温感头支杆9和热电偶测点14的数量，至少可以安装1支测温感头支杆9或者在测温感头支杆9内安装1个热电偶测点14；对于燃气通道直径大于500mm或燃气温度场要求测量精度等级高的可以安装6、8或≥10支测温感头支杆9；或者在每支测温感头支杆9内可以安装≥8个热电偶测点14。

所述的每个热电偶测点14的分别固定安装在测温感头支杆9的梳齿顶部进行测量，每个热电偶测点引线10从测温感头支杆9内引出后，固定在旋转体8旋转体加强筋12上，进行分组集束后进入旋转体传动轴11中心孔引出，再通过热电偶输出信号线6进入控制系统3连入外部计算机。

安装有电动机控制器16，在电动机传动轴17上安装有位置传感器20，位置传感器20与电动机传动轴17设有联动装置，电动机控制器16主要为电动机15、位置传感器20提供电源和提供控制信号；针对测定测温感头支杆9当前处在的具体角度位置，控制系统3通过位置传感器信号4获得测温感头支杆9的位置信号，及时进行调正；控制系统3按原已设定的角度通过驱动电动机控制信号5控制电动机15转动行程。

Claims (6)

1.一种测量燃气温度场旋转装置，包括：测量采集组件1、驱动组件2、控制系统3；其中测量采集组件1包括旋转体8、测温感头支杆9、热电偶测点14，驱动组件2包括电动机15、传动机构7，控制系统3包括电动机控制器16、位置传感器20、位置传感器信号4、电动机控制信号5、热电偶输出信号6，传动机构7包括电动机传动轴17、减速齿轮机构21和旋转体传动轴11；减速齿轮机构21至少是一对圆锥形减速齿轮，含有主传动齿轮18、传动齿轮19，安装在齿轮箱内；电动机传动轴17与主传动齿轮18相连接，旋转体传动轴11的输入端与传动齿轮19相连接；由电动机15通过电动机传动轴17驱动主传动齿轮18与传动齿轮19啮合减速传动，由旋转体传动轴11带动旋转体8旋转；其特征在于：旋转体8是一种圆环形，由旋转体加强筋12支撑，旋转体加强筋12为一种圆环平板，旋转体传动轴11另一端连接在旋转体加强筋12的中心；测温感头支杆9用感头支杆安装座13固定安装在旋转体8的外部径向位置上，测温感头支杆9整体伸入被测气流中。

2.根据权利要求1所述的测量燃气温度场旋转装置，其特征在于：为减少通道的截面堵塞面积，在旋转体加强筋12的圆环平板上冲成圆孔或方孔的形状。

3.根据权利要求1所述的测量燃气温度场旋转装置，其特征在于：所述的测温感头支杆9为一种梳状形式，在旋转体8外部径向位置上一般对称安装4支测温感头支杆9，每支测温感头支杆9上安装有7个热电偶测点14，测温感头支杆9的梳状齿取向正对被测气流方向。

4.根据权利要求1或3所述的测量燃气温度场旋转装置，其特征在于：所述的每个热电偶测点14的分别固定安装在测温感头支杆9的梳齿顶部进行测量，每个热电偶测点引线10从测温感头支杆9内引出后，固定在旋转体8和旋转体加强筋12上，进行分组集束后进入旋转体传动轴11中心孔引出，再通过热电偶输出信号线6进入控制组件3联入外部计算机。

5.根据权利要求1所述的测量燃气温度场旋转装置，其特征在于：对于不同的燃气通道直径或燃气温度场的要求可以调整安装测温感头支杆9和热电偶测点14的数量，按照截面堵塞比≤1.5％设计，至少可以安装1支测温感头支杆9或者在测温感头支杆9内安装1个热电偶测点14；对于燃气通道直径大于500mm可以安装6、8或≥10支测温感头支杆9，在每支测温感头支杆9内可以安装≥8个热电偶测点14。

6.根据权利要求1所述的测量燃气温度场旋转装置，其特征在于：对于被测量的燃气截面直径大于500mm以上的通道，旋转体8也可以是正对被测气流方向的圆锥体；其加强筋可以是一个长方形平板，中间冲压成V形或者W形、半圆形。

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