[发明专利]一种发动机叶尖传感器高温性能验证系统及方法

说明书

本发明的公开了一种发动机叶尖传感器高温性能验证系统及方法，系统包括通风控制模块、电参数测量模块、温度测量模块、数据处理模块和高温加热装置，所述高温加热装置包括通孔、炉膛和保温层，炉膛内温度可控制在25‑1600℃的变化，模拟探头表面工作环境温度，待测叶尖传感器放置于所述炉膛内，叶尖传感器探头端部两侧、探头及叶尖传感器线缆处均设有热电偶，所述热电偶与电参数测量模块和数据处理模块电连接，电参数测量模块和数据处理模块分别与数据处理模块连接，炉膛内还设有与所述通风控制模块相连的出气管和进气管，用于模拟实际安装环境下发动机机匣壁和保温层之间的气流环境。

技术领域

本发明属于传感器精密测量技术领域，尤其涉及一种发动机叶尖传感器高温性能验证系统及方法。

背景技术

工业现场中高速旋转转子叶片动态参数对保障大型旋转设备的运行安全和工作效率至关重要。叶片动态参数如叶片振动、叶尖间隙等可为判断转子运行状态和故障特征提供直观依据，对于提高大型旋转设备研制水平、验证设计性能参数具有实际的理论和应用价值。目前，GE、P&W、Rolls-Royce等航空发动机制造企业以及NASA、美国联邦航空管理局(FAA)、美国海军空中作战中心(NAWC)等研究机构投入巨大资源致力于转子叶片动态参数的应用研究。

基于此实际应用要求，生产出了用于检测叶片动态参数的叶片振动(叶尖振动)、叶尖间隙的非接触传感器，统称为叶尖传感器，叶尖传感器包括但不限于电容传感器、电涡流传感器以及光纤传感器。基于非接触测量原理，将叶尖传感器安装在涡轮机机匣上，传感器探头直接径向对准转子叶片叶尖扫过位置，根据传感器测量原理，即可实时获得叶片振动、叶尖间隙等数据。该种非接触测量方法简便经济，是发动机转子叶片在线检测技术的发展趋势。

同时，由于工业现场中叶片工作于高温环境下，探头表面温度变化范围从常温至1600℃，探头后端温度受冷却流道影响，可控制在常温至500℃，因此针对压气级(最高650℃)、涡轮级叶片(最高1600℃)，叶尖传感器都要有一定的耐高温能力，保证其在上述高温环境下工作持续稳定和准确。为解决目前叶尖传感器的高温性能在正式用于工业现场前无法进行验证的重大问题，确保其在工业现场能够长期、稳定、准确、高效工作。在安装前进行叶尖传感器高温性能验证是非常有必要的。目前还没有专门对叶尖传感器高温性能进行验证的装置及方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种发动机叶尖传感器高温性能验证系统及方法，通过本发明能精确验证叶尖传感器高温工作时的性能，解决目前叶尖传感器的高温性能在正式用于工业现场前无法进行验证的重大问题，为后续工业现场的应用提供可靠依据，减少返工和报废，降低生产成本，提高工作效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种发动机叶尖传感器高温性能验证系统，包括通风控制模块、电参数测量模块、温度测量模块、数据处理模块和高温加热装置，所述高温加热装置包括通孔、炉膛和保温层，炉膛内温度可控制在25-1600℃的变化，模拟探头表面工作环境温度，待测叶尖传感器放置于所述炉膛内，叶尖传感器探头端部两侧、探头及叶尖传感器线缆处均设有热电偶，所述热电偶与电参数测量模块和数据处理模块电连接，电参数测量模块和数据处理模块分别与数据处理模块连接，炉膛内还设有与所述通风控制模块相连的出气管和进气管，用于模拟实际安装环境下发动机机匣壁和保温层之间的气流环境，进气管可控制进25-500℃的热空气，出气管负责排气，这样可以把传感器驱动电缆附近的环境温度保持在设定值25-500℃范围内，从而模拟各类型工业现场环境。

一种发动机叶尖传感器高温性能验证方法，包括以下步骤：

(1)进行叶尖传感器有限元高温热仿真：