CN109959463A - 一种快响应冗余膜式热电偶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快响应冗余膜式热电偶，包括滞止罩，滞止罩一侧设有进气口，滞止罩上端设有出气口，滞止罩一侧安装接线座，接线座上设有接线口，滞止罩内腔还设有固定座，且固定座一端接线座一侧连接，固定座两侧与滞止罩内侧之间填充高温水泥，固定座内部设有引线保护管，且引线保护管内部穿有引线，固定座另一端连接三明治结构，且三明治结构与引线连接，本发明结构设计新颖，传感器响应快，测温范围大，测量精度高，为目前新一代大功率燃气轮机国产化提供必备检测手段，满足燃气轮机技术发展的需求。
Description
技术领域
本发明涉及热电偶技术领域，具体为一种快响应冗余膜式热电偶。
背景技术
燃气轮机作为新型船舶动力设备，被誉为工业上的皇冠明珠，是一个国家综合实力的体现，对提升海洋运输能力、改善能源结构和实现环境可持续发展具有重要意义，而燃气轮机排气温度影响燃机的输出功率和热效率，温度控制最终在于控制燃气轮机进气温度。利用燃气轮机进气温度和燃气轮机排气温度的关系，测量燃气轮机排气温度，间接求得燃气轮机进气温度，从而达到控制燃机输出功率和热效率。
为延长燃气轮机排气温度检测传感器的使用寿命,一般将传感器置于保护套管中，在测温过程中,传感器要感知被测介质温度的变化，必须与被测介质建立热平衡，因保护套管质量较大,将使这一过程变长，即这种传感器具有较长的响应时间，不能瞬间感受变化的温度并有效地跟踪温度变化，传感器的输出需要较长时间才能达到稳态。而在燃气轮机温度控制系统中,由于传感器的测量滞后,使得传感器检测到的输出信号与系统的实际被测温度不同,即使将检测到的信号控制得再好,系统的实际被测温度仍存在较大的超调，严重影响调节器品质，所以，必须对传感器的输出进行后处理，设计动态补偿环节。只有真正地提高传感器的热响应特性，才可能满足瞬间动态测温的要求。
目前克服检测滞后的常规方法,一是设置补偿环节，将传感器的动态特性可以用低阶方程来表示，使补偿环节传递函数的零点与传感器传递函数的极点相同，通过零极点抵消的方法实现动态补偿。二是选择时间常数小的传感器，然而国内温度产品市场上还未有合适的快响应温度传感器可供选择燃气轮机内部温度如果超过了燃机热通道受热部件的承受范围，那么会导致严重缩短受热部件的使用寿命，更严重的会导致发生大型故障，造成一定的经济损失甚至人员伤亡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快响应冗余膜式热电偶，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快响应冗余膜式热电偶, 包括滞止罩，所述滞止罩一侧设有进气口，所述滞止罩上端设有出气口，所述滞止罩一侧安装接线座，所述接线座上设有接线口，所述滞止罩内腔还设有固定座，且所述固定座一端接线座一侧连接，所述固定座两侧与滞止罩内侧之间填充高温水泥，所述固定座内部设有引线保护管，且所述引线保护管内部穿有引线，所述固定座另一端连接三明治结构，且所述三明治结构与引线连接，所述引线连接电气仪表。
优选的，所述三明治结构包括上基板、下基板和电极基板，所述上基板和下基板均采用超薄三氧化二铝陶瓷片，所述电极基板设置在上基板和下基板之间。
优选的，所述电极基板包括基板本体，所述基板本体中心为镂空结构，所述镂空结构上方设置第一热电偶电极，所述镂空结构下方设置第二热电偶电极，所述第一热电偶电极包括第一热电偶负极和第一热电偶正极，所述第一热电偶负极和第一热电偶正极顶端连接处为第一热电偶热结点；所述第二热电偶电极包括第二热电偶负极和第二热电偶正极，所述第二热电偶负极和第二热电偶正极顶端连接处为第二热电偶热结点；所述第一热电偶电极和第二热电偶电极均有铂铑材质制成。
优选的，还包括刚玉管，所述刚玉管设置在高温水泥之间，且所述刚玉管一端与固定座连接，所述刚玉管内部安装有偶丝保护管，所述偶丝保护管内穿有电偶丝，所述电偶丝端部设有热节点。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明结构设计新颖，传感器响应快，测温范围大，测量精度高，为目前新一代大功率燃气轮机国产化提供必备检测手段，满足燃气轮机技术发展的需求。
（2）本发明采用的三明治结构可实现感温点小热容量和小体积，保证传感器的快响应技术要求，同时，热电偶三角形结构设计，可最大限度实现抗环境振动和热气流冲击能力，实现传感器结构的强壮型设计。
（3）本发明中，基板本体的正反面上都设有两对热电极，形成了冗余结构，提高了测量的精度，同时也避免了在测量过程中由于某个电极出现故障而无法完成测量的情况。而基板本体上的镂空结构，是为了减少通过基板本体从第一热电偶传递到第二热电偶上的热量，避免两对热电偶互相影响而造成测量结果的不准确。
附图说明
图1为本发明实施例一结构示意图；
图2为本发明三明治结构爆炸图；
图3为本发明三明治结构电极基板结构示意图；
图4为本发明实施例二结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种快响应冗余膜式热电偶, 包括滞止罩1，所述滞止罩1一侧设有进气口2，所述滞止罩1上端设有出气口3，所述滞止罩1一侧安装接线座4，所述接线座4上设有接线口5，所述滞止罩1内腔还设有固定座6，且所述固定座6一端接线座4一侧连接，所述固定座6两侧与滞止罩1内侧之间填充高温水泥7，所述固定座6内部设有引线保护管8，且所述引线保护管8内部穿有引线9，所述固定座6另一端连接三明治结构10，且所述三明治结构10与引线9连接，所述引线9连接电气仪表；三明治结构10包括上基板11、下基板12和电极基板13，所述上基板11和下基板12均采用超薄三氧化二铝陶瓷片，所述电极基板13设置在上基板11和下基板12之间。本发明采用的三明治结构可实现感温点小热容量和小体积，保证传感器的快响应技术要求，同时，热电偶三角形结构设计，可最大限度实现抗环境振动和热气流冲击能力，实现传感器结构的强壮型设计。
本实施例中，电极基板13包括基板本体14，所述基板本体14中心为镂空结构15，所述镂空结构15上方设置第一热电偶电极16，所述镂空结构15下方设置第二热电偶电极17，所述第一热电偶电极16包括第一热电偶负极18和第一热电偶正极19，所述第一热电偶负极18和第一热电偶正极19顶端连接处为第一热电偶热结点20；所述第二热电偶电极17包括第二热电偶负极21和第二热电偶正极22，所述第二热电偶负极21和第二热电偶正极22顶端连接处为第二热电偶热结点23；所述第一热电偶电极18和第二热电偶电极19均有铂铑材质制成。本发明中，基板本体的正反面上都设有两对热电极，形成了冗余结构，提高了测量的精度，同时也避免了在测量过程中由于某个电极出现故障而无法完成测量的情况。而基板本体上的镂空结构，是为了减少通过基板本体从第一热电偶传递到第二热电偶上的热量，避免两对热电偶互相影响而造成测量结果的不准确。
实施例二：
如图4所示，滞止罩1一侧设有进气口2，所述滞止罩1上端设有出气口3，所述滞止罩1一侧安装接线座4，所述接线座4上设有接线口5，所述滞止罩1内腔还设有固定座6，且所述固定座6一端接线座4一侧连接，所述固定座6两侧与滞止罩1内侧之间填充高温水泥7，所述固定座6内部设有引线保护管8，且所述引线保护管8内部穿有引线9，还包括刚玉管24，所述刚玉管24设置在高温水泥7之间，且所述刚玉管24一端与固定座6连接，所述刚玉管24内部安装有偶丝保护管25，所述偶丝保护管25内穿有电偶丝26，所述电偶丝26端部设有热节点27，所述引线9连接电气仪表。刚玉管上开有气孔，气体进入滞止罩后能通过刚玉管上的气孔到达热电偶电极的表面，而电偶丝末端与引线连接，引线接入电气仪表中，从而完成对气体温度的测量。
综上所述，本发明结构设计新颖，传感器响应快，测温范围大，测量精度高，为目前新一代大功率燃气轮机国产化提供必备检测手段，满足燃气轮机技术发展的需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种快响应冗余膜式热电偶, 包括滞止罩（1），其特征在于：所述滞止罩（1）一侧设有进气口（2），所述滞止罩（1）上端设有出气口（3），所述滞止罩（1）一侧安装接线座（4），所述接线座（4）上设有接线口（5），所述滞止罩（1）内腔还设有固定座（6），且所述固定座（6）一端接线座（4）一侧连接，所述固定座（6）两侧与滞止罩（1）内侧之间填充高温水泥（7），所述固定座（6）内部设有引线保护管（8），且所述引线保护管（8）内部穿有引线（9），所述固定座（6）另一端连接三明治结构（10），且所述三明治结构（10）与引线（9）连接，所述引线（9）连接电气仪表。
2.根据权利要求1所述的一种快响应冗余膜式热电偶，其特征在于：所述三明治结构（10）包括上基板（11）、下基板（12）和电极基板（13），所述上基板（11）和下基板（12）均采用超薄三氧化二铝陶瓷片，所述电极基板（13）设置在上基板（11）和下基板（12）之间。
3.根据权利要求2所述的一种快响应冗余膜式热电偶，其特征在于：所述电极基板（13）包括基板本体（14），所述基板本体（14）中心为镂空结构（15），所述镂空结构（15）上方设置第一热电偶电极（16），所述镂空结构（15）下方设置第二热电偶电极（17），所述第一热电偶电极（16）包括第一热电偶负极（18）和第一热电偶正极（19），所述第一热电偶负极（18）和第一热电偶正极（19）顶端连接处为第一热电偶热结点（20）；所述第二热电偶电极（17）包括第二热电偶负极（21）和第二热电偶正极（22），所述第二热电偶负极（21）和第二热电偶正极（22）顶端连接处为第二热电偶热结点（23）；所述第一热电偶电极（18）和第二热电偶电极（19）均有铂铑材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种快响应冗余膜式热电偶，其特征在于：还包括刚玉管（24），所述刚玉管（24）设置在高温水泥（7）之间，且所述刚玉管（24）一端与固定座（6）连接，所述刚玉管（24）内部安装有偶丝保护管（25），所述偶丝保护管（25）内穿有电偶丝（26），所述电偶丝（26）端部设有热节点（27）。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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