Устройство для измерения параметров газового потока

Полезная модель относится к области измерительной техники, к испытаниям всех типов газотурбинных двигателей, а именно к измерению параметров газового потока таких как: эмиссии вредных веществ, уровня дымления, эмиссии нелетучих твердых частиц.
Известно устройство для измерения параметров газового потока (FR№3021741, МПК F01KD25/00, G01K13/02, G01M15/106, публ.24.11.2017), содержащее измерительное устройство, корпус и соединенную с ним штангу, выполненное с возможностью установки напротив выхода проточного тракта и с возможностью регулировки положения устройства относительно газового потока и среза сопла.
Недостатком прототипа является отсутствие поддержания температуры пробы в заданном диапазоне температур для повышения качества замера, отсутствие возможности перемещения точки замера по всей площади газового потока.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемой полезной модели и не может быть реализовано при использовании прототипа, является низкое качество замеров газового потока и отсутствие возможности отбора пробы по всей площади газового потока с помощью одного устройства измерения, а также поддержания заданного значения температуры пробы на всем участке пробоотборной линии.
Технический результат заключается в получении замера параметров газового потока в различных точках, с высокой точностью и в режиме реального времени при помощи одного устройства измерения параметров.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения параметров газового потока, содержащем корпус и соединенную с ним штангу, выполненном с возможностью установки напротив выхода проточного тракта и с возможностью регулировки положения устройства относительно газового потока, измерительное устройство, расположенное на корпусе, согласно полезной модели, дополнительно содержится переходник, а на конце штанги на переходнике установлен пробоотборный насадок, выполненный сменным, выполнена двухконтурная обогреваемая пробоотборная линия, расположенная вдоль штанги от пробоотборного насадка до измерительного устройства, с установленными на ней термопарами, на корпусе дополнительно установлен подогреватель, на который подается воздух для обогрева второго контура.
Кроме того, согласно полезной модели, пробоотборный насадок выполнен с возможностью измерения эмиссии газообразных вредных веществ.
Кроме того, согласно полезной модели, пробоотборный насадок выполнен с возможностью измерения уровня дымления.
Кроме того, согласно полезной модели, пробоотборный насадок выполнен с возможностью измерения эмиссии нелетучих твердых частиц.
В предлагаемой полезной модели, в отличии от прототипа, выполнение пробоотборного насадка сменным позволяет проводить различные замеры, такие как измерение эмиссии газообразных вредных веществ, измерение уровня дымления и измерение эмиссии нелетучих твердых частиц.
Выполнение подогревателя на корпусе обеспечивает поддержание значения температуры пробы газа от точки замера до измерительного устройства регистрации параметров в заданном диапазоне
Двухконтурная система позволяет равномерно обогревать транспортировочную линию, по которой идет газовый поток, для получения точных параметров.
Размещение термопар по всей длине штанги позволяет регулировать температуру подаваемого воздуха в контуре обогрева.
Количество и расположение термопар на штанге выбирается из условия обеспечения контроля параметров температуры пробы и равномерного распределения по всей длине.
На фиг. 1 представлено устройство для измерения параметров газового потока с продольным вырезом в части штанги;
На фиг. 2 – изображено устройство, установленное на роботизированный комплекс;
На фиг. 3 – изображено устройство, размещенное напротив выхода проточного канала;
На фиг. 4 – изображено расположение термопар на устройстве;
На фиг. 5 – изображен сменный насадок;
На фиг. 6 – Эллипсоидная форма штанги в поперечном сечении.
Устройство для измерения параметров газового потока (без позиции), содержит корпус 1 и соединенную с ним штангу 2. Штанга 2 имеет эллипсоидную в поперечном сечении удобообтекаемую форму, расширяющуюся от конца штанги до корпуса, благодаря которой нагрузка на штангу от потока не превышает 200 кгс, а также повышается запас жесткости для восприятия усилий и моментов при нахождении в зоне действия газового потока. Устройство выполнено с возможностью установки напротив выхода проточного тракта 3 и с возможностью регулировки положения устройства относительно газового потока, что позволяет производить отбор пробы газа на различных расстояниях от сопла и в плоскости, параллельной срезу сопла в любой заданной точке. Дополнительно на конце штанги на переходнике 8  установлен пробоотборный насадок 4, выполненный сменным, для обеспечения замера необходимого параметра (измерения эмиссии газообразных вредных веществ, измерения уровня дымления и измерения эмиссии нелетучих твердых частиц), каждый пробоотборный насадок имеет заданный диаметр d отверстия: для измерения эмиссии газообразных вредных веществ диаметр d в диапазоне от 2 до 4 мм; для измерения уровня дымления и эмиссии нелетучих твердых частиц диаметр d в диапазоне от 5 до 7 мм. На корпусе 1 дополнительно выполнен подогреватель 6, который нагревает воздух перед подачей в штангу. Дополнительно выполнена двухконтурная обогреваемая пробоотборная линия, первый 9 и второй 10 контуры расположены внутри штанги 2 и корпуса 1, первый контур 9 расположен от пробоотборного насадка 4 до измерительного устройства 5, по которому идет газовый поток, второй контур 10 расположен на расстоянии 1/3 штанги от насадка 4 до подогревателя 6, на который подается воздух для обогрева первого контура. Выполнение второго контура позволяет поддерживать температуру внутри первого контура для обеспечения заданного значения отбираемой пробы внутри транспортировочной линии. Для контроля температуры пробы газа по всей длине пробоотборной линии расположены термопары 11.
Проанализировав различные измерения, было принято решение создать устройство, интегрируемое в роботизированный комплекс. В настоящее время на предприятии эксплуатируется устройство отбора проб выхлопных газов, установленное на промышленном роботе 7 и применяющееся при сертификационных и инженерных испытаниях. Разработанное и внедренное устройство для измерения параметров газового потока, обеспечивает поддержание температуры пробы от точки замера до системы регистрации в заданных температурных пределах согласно требований стандартов ИКАО. Спроектированное устройство для измерения параметров газового потока крепится непосредственно на фланце руки робота-манипулятора  с возможностью установки напротив выхода проточного тракта и с возможностью регулировки положения устройства относительно газового потока, что позволяет производить отбор пробы газа на различных расстояниях от сопла и в плоскости, параллельной срезу сопла в любой заданной точке и имеет длину, позволяющую исключить попадание узлов робота в зону действия потока горячих газов. Информация о температурном состоянии устройства и параметрах отбираемой пробы газа отображается на экране монитора пульта управления двигателем в реальном времени. Для визуального отображения параметров на экране реализована мнемосхема технологического процесса, статическое изображение устройства, показывающие элементы оборудования, панель управления в виде “кнопок” и измеряемые параметры. Предусмотрен как ручной, так и автоматический режим поддержания заданного значения температуры отбираемой пробы газа.
Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет получать замеры параметров газового потока с высокой точностью и в режиме реального времени и расширить функциональные возможности устройства.