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某型發(fa)動(dong)機(ji)試車測量(liang)渦(wo)輪后(hou)(hou)排氣(qi)溫(wen)度時, 采(cai)用了雙路(lu)熱電(dian)(dian)偶進行(xing)測量(liang), 每支熱電(dian)(dian)偶殼體(ti)內裝有兩(liang)個(ge)完全相同(tong)但在線(xian)(xian)路(lu)上相互(hu)獨(du)立的(de)(de)熱電(dian)(dian)偶, 構成獨(du)立的(de)(de)兩(liang)組電(dian)(dian)路(lu)。一(yi)路(lu)經過溫(wen)度修(xiu)正器修(xiu)正后(hou)(hou)到(dao)(dao)指針(zhen)表УТ-7А, 供飛行(xing)員監視發(fa)動(dong)機(ji)參數(shu);另一(yi)路(lu)到(dao)(dao)綜(zong)合電(dian)(dian)子調節器КРД-99Б, 對(dui)低壓渦(wo)輪后(hou)(hou)燃(ran)氣(qi)溫(wen)度進行(xing)自動(dong)控制。發(fa)動(dong)機(ji)試車時, 還(huan)將未經過修(xiu)正的(de)(de)熱電(dian)(dian)偶輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓 (與(yu)經修(xiu)正器到(dao)(dao)指針(zhen)表的(de)(de)為同(tong)一(yi)組熱電(dian)(dian)偶) , 通過數(shu)據采(cai)集模塊(kuai)(kuai)進行(xing)A/D轉換后(hou)(hou)輸(shu)入(ru)計算機(ji), 經軟(ruan)件對(dui)測量(liang)系統(tong) (傳感器、線(xian)(xian)路(lu)、數(shu)據采(cai)集模塊(kuai)(kuai)等(deng)) 的(de)(de)非線(xian)(xian)性進行(xing)補(bu)償, 以提(ti)高測量(liang)系統(tong)的(de)(de)精確度, 并在監控電(dian)(dian)腦上顯示(shi)渦(wo)輪后(hou)(hou)排氣(qi)溫(wen)度 (T4) 。

工藝文件要求, 數據采集系統顯示的T4與綜合電子調節器測量的渦輪后排氣溫度 (T4КРД) 相(xiang)差(cha)不(bu)大(da)于5℃。但在實際(ji)試車(che)過程(cheng)中, 往(wang)往(wang)發現溫(wen)度相(xiang)差(cha)較大(da), 無(wu)法滿足工藝(yi)要求, 且兩者之(zhi)間(jian)的差(cha)值隨大(da)氣條件的變化而(er)變化, 造(zao)成反復(fu)校驗和重復(fu)試車(che), 嚴重拖延試車(che)周期, 燃料消(xiao)耗(hao)量平均每臺增(zeng)加將(jiang)近5T, 同時(shi)也(ye)給發動機的性(xing)能計(ji)算帶來不(bu)利影響。

本文通過研究T4КРД和T4測量的(de)系統工作原理、接線方(fang)式(shi)、校驗方(fang)法(fa)(fa), 找出引起二(er)者(zhe)溫度相(xiang)差超(chao)過±5℃的(de)原因, 對試車臺(tai)測量線路進行必要改造, 確定了科學的(de)校驗方(fang)法(fa)(fa)。

測量誤差大的原因可能(neng)涉及以下三(san)個(ge)方面。

綜合電(dian)子調節器的T4測量(liang)通道輸入電(dian)阻低、負(fu)載能(neng)力弱, 易受外接導線電(dian)阻值的影(ying)響。導線電(dian)阻越(yue)大, 測量(liang)精度越(yue)差。

數(shu)據采集系(xi)統在測(ce)量(liang)線路(lu)中增加了K型熱電偶專(zhuan)用模塊(kuai) (帶冷端溫度補償(chang)) , 其輸入電阻大、負載能力強, 不會(hui)受補償(chang)導線電阻的影響(xiang)。數(shu)據采集系(xi)統T4校(xiao)驗方法不正確(que)是導致(zhi)測(ce)量(liang)不準(zhun)確(que)的原因之一。

由于發動機上連接T4與T4КРД的兩個插頭(tou)離(li)發動機(ji)(ji)殼(ke)體的距離(li)不(bu)同(tong)(tong), 如果沒有采用K型熱電(dian)偶專(zhuan)用插頭(tou), 發動機(ji)(ji)工(gong)作產生的高溫輻射會(hui)導致插頭(tou)兩端(duan)溫度略(lve)有不(bu)同(tong)(tong), 如圖1所(suo)示(shi), A≠A', 不(bu)符合中間(jian)溫度定律(lv), 是產生測量誤差(cha)的原因之一(yi)。

從補(bu)償(chang)導(dao)(dao)線到綜合電子(zi)調節器 (或數據(ju)采(cai)集系(xi)統的(de)(de)溫度補(bu)償(chang)模(mo)塊) 之間的(de)(de)連接(jie)導(dao)(dao)線采(cai)用(yong)的(de)(de)是普通(tong)測(ce)(ce)量導(dao)(dao)線, 在實際(ji)應用(yong)中(zhong), 因安裝位置不同, 普通(tong)導(dao)(dao)線兩端(duan)存在溫度差 (T3>T3') , 是產生測(ce)(ce)量誤差的(de)(de)另(ling)一個原因。

最初的(de)(de)校(xiao)驗(yan)(yan)方法(fa)是(shi), 先用玻璃溫(wen)(wen)度(du)(du)計測量試(shi)(shi)車間大氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du), 在(zai)發動機T4插頭(tou)的(de)(de)1、4腳(jiao)輸入校(xiao)驗(yan)(yan)點的(de)(de)毫伏值 (用校(xiao)驗(yan)(yan)點的(de)(de)毫伏值減去試(shi)(shi)車間大氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du)換算出來(lai)的(de)(de)毫伏值) 。這種方法(fa)忽視了熱電偶的(de)(de)冷端是(shi)由(you)溫(wen)(wen)度(du)(du)補(bu)償模(mo)塊進行補(bu)償, 與大氣(qi)(qi)條(tiao)件無關, 由(you)于數(shu)據采集模(mo)塊安裝在(zai)試(shi)(shi)車臺(tai)(tai)操縱間, 因此應考慮操縱間的(de)(de)大氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du) (而不是(shi)試(shi)(shi)車間的(de)(de)大氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du)) 。雖然要求每(mei)(mei)臺(tai)(tai)次都必須(xu)校(xiao)驗(yan)(yan)一次, 但(dan)每(mei)(mei)臺(tai)(tai)發動機試(shi)(shi)車周期較長, 試(shi)(shi)車間早晚溫(wen)(wen)差有時在(zai)0~10℃間變化, 因此會(hui)嚴重干擾測量系統的(de)(de)精(jing)確性, 增加(jia)校(xiao)驗(yan)(yan)次數(shu)。

1) 發動機(ji)測(ce)溫點距離儀(yi)表(biao) (冷端) 近40m, 為(wei)了(le)減(jian)小線阻, 將綜合電子(zi)調節器原來(lai)的單根(gen)補償(chang)導線并(bing)聯為(wei)3根(gen), 使線阻由原來(lai)的24Ω減(jian)小到8Ω。

2) 將電(dian)路(lu)中的普通航空電(dian)氣(qi)插頭更換為K型熱電(dian)偶(ou)專用插頭, 避免了因不同連接點環境溫度(du)的不同而造成的測量(liang)誤(wu)差。

3) 將(jiang)接線排 (T3、T3’兩點) 到綜合(he)電子調節器(qi)插頭以及到數據采集的(de)溫(wen)度補償模塊之間的(de)普通導(dao)線更換為補償導(dao)線。

考(kao)慮到試車臺操縱間安(an)裝了空調, 環境溫度易(yi)受(shou)人為(wei)因素影(ying)響(xiang)。另外, 現場采用(yong)的(de)溫度補(bu)償模塊精度高、線性(xing)好(hao)、穩定性(xing)高, 在(zai)此(ci)基礎上, 制(zhi)定了新的(de)T4通(tong)道校驗方法(fa)。

1) 查明模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)輸入(ru)(ru)、輸出(chu)(chu)(chu)關系(xi), 利(li)用(yong)模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)線性特點, 計算出(chu)(chu)(chu)模(mo)塊(kuai)(kuai)輸出(chu)(chu)(chu)的(de)電壓值與溫度的(de)關系(xi)。例如, 某(mou)K型熱電偶模(mo)塊(kuai)(kuai) (帶冷端溫度補償(chang)) 的(de)輸入(ru)(ru)為0~1000℃, 輸出(chu)(chu)(chu)為0~10V, 可以(yi)得出(chu)(chu)(chu)每0.1V對應10℃。

2) 啟動數(shu)據(ju)采集(ji)系統, 調定好試(shi)車臺操縱間(jian)空調設備的溫(wen)度 (盡量關閉(bi)門窗, 利于保持環境(jing)溫(wen)度恒(heng)定) 。預熱30min, 待(dai)模(mo)塊和環境(jing)溫(wen)度穩定后, 用短接線短接模(mo)塊的輸(shu)入端, 在數(shu)據(ju)采集(ji)系統校驗狀(zhuang)態下(xia), 查看采集(ji)到(dao)的信號值, 如為0.2V, 則表(biao)明模(mo)塊補償了20℃的熱電(dian)偶(ou)冷端溫(wen)度。

3) 去(qu)掉模塊輸入端的短接線(xian)(xian), 輸入K型熱(re)電偶(ou)校(xiao)驗(yan)點(dian)的標準溫(wen)度(du), 減(jian)去(qu)冷(leng)端溫(wen)度(du)。例(li)如, 校(xiao)驗(yan)5 0 0℃ (20.644m V) , 短接時冷(leng)端補(bu)償計算為20℃ (0.798m V) , 則輸入19.846m V, 在數據采(cai)集(ji)軟(ruan)件(jian)校(xiao)驗(yan)窗口的標準值中輸入500, 穩定后(hou)(hou)點(dian)擊采(cai)樣按鈕。依此類(lei)推(tui), 輸入其(qi)他校(xiao)驗(yan)點(dian), 最(zui)后(hou)(hou)進行(xing)曲(qu)線(xian)(xian)擬合(he), 得到一條溫(wen)度(du)與毫伏(fu)值的對應關系曲(qu)線(xian)(xian), 按照此曲(qu)線(xian)(xian), 當低(di)壓渦輪后(hou)(hou)排氣溫(wen)度(du)出現時, 即可準確測量該溫(wen)度(du)。

4) 校(xiao)(xiao)驗完成后, 需檢(jian)(jian)查(cha)校(xiao)(xiao)驗過程中模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)溫度(du)補(bu)償(chang)是否(fou)發(fa)生了變化, 可再次短接模(mo)塊(kuai)(kuai)輸入端, 檢(jian)(jian)查(cha)采集(ji)到的(de)電壓是否(fou)在許可范圍內(nei), 一般校(xiao)(xiao)驗前后的(de)溫度(du)差不應大于1℃。

改造完成后, 用現場溫度校驗儀模擬不同溫度對系統進行了反復試驗, 結果顯示測量精度滿足工藝要求。在不同時段, 不同大氣溫度條件下, 對數據采集系統測量的T4和綜合電子調節器測量的T4КРД進行檢查, 兩個(ge)通道(dao)的準確度符合工藝(yi)要求, 其差值由原來的8~15℃縮小到3℃以(yi)下, 完(wan)全(quan)滿足了(le)試車(che)性(xing)能計算(suan)、調(diao)整的需要。

經過一(yi)年來(lai)近40臺次(ci)的試(shi)車使用, 該測(ce)溫系統的測(ce)量(liang)(liang)誤差均在2~3℃以(yi)內, 大(da)大(da)提高了調整效率。改進(jin)后的測(ce)量(liang)(liang)系統工(gong)作穩定可靠, 原來(lai)每(mei)個臺次(ci)都(dou)需要重新校驗(yan)的T4測(ce)溫通道, 現在三個月校驗(yan)一(yi)次(ci), 減少(shao)了儀表校驗(yan)工(gong)作量(liang)(liang), 保證了試(shi)車進(jin)度。

另外, 由于數據采集系統的(de)溫(wen)(wen)度補償模塊對測(ce)量誤(wu)差有較大影響, 建議定期對模塊及其配套(tao)的(de)溫(wen)(wen)度補償電阻(zu)進行成套(tao)校驗, 檢查其補償的(de)溫(wen)(wen)度是(shi)否準確, 輸(shu)出線(xian)性是(shi)否滿足要求。