基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法技术

本申请提供了一种基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法，通过将管路中的气压能通过涡轮机转换为机械能，并通过测量发电机的相关参数来测量管路工作介质的压力损失和温度损失。

【技术实现步骤摘要】
基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法
本申请设计航空
，具体提供一种基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法。
技术介绍
现有的管路压力与温度损失测量方法中，通过传感器将采集的压力、温度信号转换为相同频率的电信号，通过信号放大器利用试验测试数据采集系统将测量的信号处理成对应的压力、温度值。该测量方法的不足是需要在管路出口周向截面安装较多的传感器，对管路系统的流动会造成一定的影响，同时，由于安装传感器需要一定的体积空间，对于出口直径较小的管路，或者具有变径特征的管路不易于测量传感器安装。由于测量系统安装造成的偏差对数据结果会造成一定的影响，因此存在系统测量数据精度无法保证的不足，而且仅适合出口直径较大的管路，对于管径较小的管路就不适用。另外，上述测量方法中由于传感器对环境温度较为敏感，在温度较高的环境下进行测量时影响传感器的使用寿命，使用范围相对较窄。涉及到不同流动介质的管路压力与温度损失测量时，无法做到兼顾，在应用上具有一定的局限性。
技术实现思路
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种基于发电机的管路工作介质的压力损失和温度损失测量方法，包括：将管路的一端与设有可调流量阀的气源出口连接，另一端与涡轮机连接，将所述涡轮机的输出轴与发电机连接；给定所述涡轮机的单位质量流量做功、所述可调流量阀的流量参数、设计点所述涡轮机的进口温度、所述涡轮机的相对物理转速以及所述涡轮机的涡轮前压力；获取所述发电机的输出电压和输出电流，并根据所述输出电压和所述输出电流计算所述发电机的实际输出功率；根据所述实际输出功率，计算所述涡轮机的第一输出功率；根据所述涡轮机的所述第一输出功率，计算所述涡轮机的进口总温；获取所述涡轮机的出口总温、出口总压，获取所述涡轮机的进口温度、相对物理转速以及涡轮前压力；根据所述涡轮机的进口总温，计算所述涡轮机的相对换算转速和所述涡轮机的换算流量；在涡轮特性图上采用牛顿插值法，获取所述涡轮机的相对换算转速下的涡轮落压比数组和效率数组；在所述涡轮落压比数组和所述效率数组中插值，获取所述涡轮机的换算流量下的涡轮落压比和效率；根据所述涡轮落压比和所述效率，计算所述涡轮机的第二输出功率；根据第一输出功率和第二输出功率，计算所述涡轮机的涡轮功残差；判断所述涡轮功残差是否小于设定阈值；若所述涡轮功残差小于所述设定阈值，根据所述涡轮机的进口总温，计算所述涡轮机的涡轮进口总压；根据所述涡轮机的进口总温和所述涡轮机的进口温度，计算所述管路出口的总温损失，以及，根据所述涡轮机的进口总压和所述涡轮机的出口总压，计算所述管路出口的总压损失。根据本申请的至少一个实施例，还包括：若所述涡轮功残差不小于所述设定阈值，则重新计算所述涡轮机的第二输出功率，直到所述涡轮功残差小于所述设定阈值。根据本申请的至少一个实施例，还包括：调节所述可调流量阀的流量参数，重复权利要求1中的步骤，获得在不同的所述可调流量阀的流量参数下的所述管路出口的总温损失和总压损失；根据所述管路出口的总温损失和总压损失，绘制所述管路出口的总温损失和总压损失随所述可调流量阀的流量参数变化的曲线。根据本申请的至少一个实施例，所述发电机的所述实际输出功率按下式计算：Pd＝U*I/cosΦ，其中，Pd为发电机的实际输出功率，U为发电机的输出电压，I为发电机的输出电流，cosΦ为发电机的功率因数。根据本申请的至少一个实施例，所述根据所述实际输出功率，计算所述涡轮机的第一输出功率，包括：通过在涡轮特性图中插值得到所述涡轮机的第一输出功率。根据本申请的至少一个实施例，所述根据所述涡轮机的所述第一输出功率，计算所述涡轮机的进口总温，包括：所述涡轮机的进口总温按照下式进行计算：Pt＝Wa*Lt，其中，Pt为涡轮机的第一输出功率，Wa为可调流量阀的流量参数，Lt为涡轮机的单位质量流量做功，Cp为比定压热容，Tt3为涡轮机的进口总温，π为涡轮落压比，ηT为涡轮的膨胀效率，pt3为涡轮机前总压，pt4为涡轮机后总压，k为常数。根据本申请的至少一个实施例，所述根据所述涡轮机的进口总温，计算所述涡轮机的相对换算转速和所述涡轮机的换算流量，包括：按照下式计算所述涡轮机的相对换算转速：其中，n_cor为涡轮机的相对换算转速，n_r为涡轮机的相对物理转速，Tt3为涡轮机的进口总温；按照下式计算所述涡轮机的换算流量：其中，Wa_cor为涡轮机的换算流量，Wa为可调流量阀的流量参数，Tt3为涡轮机的进口总温，Pt2为气源出口的总压。根据本申请的至少一个实施例，所述根据第一输出功率和第二输出功率，计算所述涡轮机的涡轮功残差，包括：按照下式计算所述涡轮功残差：E＝(Lt_new-Lt)/Lt，其中，E为涡轮功残差，Lt_new为涡轮机的第二输出功率，Lt为涡轮机的第一输出功率。根据本申请的至少一个实施例，所述根据所述涡轮机的进口总温，计算所述涡轮机的涡轮进口总压，包括：按照下式计算所述涡轮机的涡轮进口总压：其中，Wa_cor为涡轮机的换算流量，Wa为可调流量阀的流量参数，Tt3为涡轮机的进口总温，为涡轮机的涡轮进口总压。根据本申请的至少一个实施例，所述根据多个所述涡轮机的进口总温，计算所述管路的总温损失量，包括：按照下式计算所述总温损失量：ΔT＝T1-T2，其中，ΔT为总温损失量，T1为涡轮机的进口总温，T2为涡轮机的出口总温；所述根据多个所述涡轮机的进口总压，计算所述管路的总压损失量，包括：按照下式计算所述总压损失量：ΔP＝P1-P2，其中，ΔP为总压损失量，P1为第涡轮机的出口总压，P2为涡轮机的进口总压。本申请实施例提供的管路工作介质的压力和温度损失测量方法中，无需在管路中安装压力及温度传感器，即可直接获得管路出口的压力与温度参数，同时可通过计算获得管路的效率，达到数据精确、可靠性高、适用范围广并且能够满足任意管径与走向的管路损失测试的目的，并且操作简便，实用性好。附图说明图1是本申请实施例提供的管路工作介质的压力损失和温度损失测量装置的结构示意图；图2是本申请实施例提供的第一涡轮特性图；图3是本申请实施例提供的第二涡轮特性图。其中：1、气源设备；2、可调流量阀；3、测试管路；4、涡轮机；5、发电机；6、数据采集装置；7、电源。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法，其特征在于，包括：将管路的一端与设有可调流量阀的气源出口连接，另一端与涡轮机连接，将所述涡轮机的输出轴与发电机连接；给定所述涡轮机的单位质量流量做功、所述可调流量阀的流量参数、设计点所述涡轮机的进口温度、所述涡轮机的相对物理转速以及所述涡轮机的涡轮前压力；获取所述发电机的输出电压和输出电流，并根据所述输出电压和所述输出电流计算所述发电机的实际输出功率；根据所述实际输出功率，计算所述涡轮机的第一输出功率；根据所述涡轮机的所述第一输出功率，计算所述涡轮机的进口总温；获取所述涡轮机的出口总温、出口总压，获取所述涡轮机的进口温度、相对物理转速以及涡轮前压力；根据所述涡轮机的进口总温，计算所述涡轮机的相对换算转速和所述涡轮机的换算流量；在涡轮特性图上采用牛顿插值法，获取所述涡轮机的相对换算转速下的涡轮落压比数组和效率数组；在所述涡轮落压比数组和所述效率数组中插值，获取所述涡轮机的换算流量下的涡轮落压比和效率；根据所述涡轮落压比和所述效率，计算所述涡轮机的第二输出功率；根据第一输出功率和第二输出功率，计算所述涡轮机的涡轮功残差；判断所述涡轮功残差是否小于设定阈值；若所述涡轮功残差小于所述设定阈值，根据所述涡轮机的进口总温，计算所述涡轮机的涡轮进口总压；根据所述涡轮机的进口总温和所述涡轮机的进口温度，计算所述管路出口的总温损失，以及，根据所述涡轮机的进口总压和所述涡轮机的出口总压，计算所述管路出口的总压损失。...

【技术特征摘要】
1.一种基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法，其特征在于，包括：将管路的一端与设有可调流量阀的气源出口连接，另一端与涡轮机连接，将所述涡轮机的输出轴与发电机连接；给定所述涡轮机的单位质量流量做功、所述可调流量阀的流量参数、设计点所述涡轮机的进口温度、所述涡轮机的相对物理转速以及所述涡轮机的涡轮前压力；获取所述发电机的输出电压和输出电流，并根据所述输出电压和所述输出电流计算所述发电机的实际输出功率；根据所述实际输出功率，计算所述涡轮机的第一输出功率；根据所述涡轮机的所述第一输出功率，计算所述涡轮机的进口总温；获取所述涡轮机的出口总温、出口总压，获取所述涡轮机的进口温度、相对物理转速以及涡轮前压力；根据所述涡轮机的进口总温，计算所述涡轮机的相对换算转速和所述涡轮机的换算流量；在涡轮特性图上采用牛顿插值法，获取所述涡轮机的相对换算转速下的涡轮落压比数组和效率数组；在所述涡轮落压比数组和所述效率数组中插值，获取所述涡轮机的换算流量下的涡轮落压比和效率；根据所述涡轮落压比和所述效率，计算所述涡轮机的第二输出功率；根据第一输出功率和第二输出功率，计算所述涡轮机的涡轮功残差；判断所述涡轮功残差是否小于设定阈值；若所述涡轮功残差小于所述设定阈值，根据所述涡轮机的进口总温，计算所述涡轮机的涡轮进口总压；根据所述涡轮机的进口总温和所述涡轮机的进口温度，计算所述管路出口的总温损失，以及，根据所述涡轮机的进口总压和所述涡轮机的出口总压，计算所述管路出口的总压损失。2.根据权利要求1所述的基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法，其特征在于，还包括：若所述涡轮功残差不小于所述设定阈值，则重新计算所述涡轮机的第二输出功率，直到所述涡轮功残差小于所述设定阈值。3.根据权利要求2所述的基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法，其特征在于，还包括：调节所述可调流量阀的流量参数，重复权利要求1中的步骤，获得在不同的所述可调流量阀的流量参数下的所述管路出口的总温损失和总压损失；根据所述管路出口的总温损失和总压损失，绘制所述管路出口的总温损失和总压损失随所述可调流量阀的流量参数变化的曲线。4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法，其特征在于，所述发电机的所述实际输出功率按下式计算：Pd＝U*I/cosΦ，其中，Pd为发电机的实际输出功率，U为发电机的输出电压，I为发电机的输出电流，cosΦ为发电机的功率因数。5.根据权利要求1至3中任一项所述的基于发电机的管路工作介质的压力和温度损失测量方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：马松，张志伟，黄磊，李吉阳，刘方兴，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21