一种高温环境压力测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高温环境压力测量系统，包括计算机、采集器、控制单元、温度传感器、测试对象、传感器冷却装置、氮气截止阀和压力传感器；其中，传感器冷却装置包括具有中空腔体的冷却热交换结构，该冷却热交换结构的中空腔体分为内外两个腔体，且外腔体被间隔为底部连通的两部分，冷却热交换结构的周向上设置有穿过一部分外腔体并与内腔体相连通的温度传感器安装座，以及穿过另一部分外腔体并与内腔体相连通的氮气供给管；温度传感器的输出端分别连接采集器的输入端和控制单元的输入端，控制单元的输出端连接氮气截止阀的控制端，压力传感器的输出端连接采集器的输入端，采集器的输出端连接计算机的输入端。

A high temperature environmental pressure measurement system

The invention discloses a high temperature pressure measurement system, including computer, data acquisition, control unit, temperature sensor, sensor test object, cooling device, nitrogen cut-off valve and a pressure sensor; the sensor cooling device comprises a hollow cavity cooling heat exchange, the heat exchange hollow cavity structure is divided into internal and external two cavities, and the outer cavity is communicated with the bottom part of the interval is two, cooling heat exchange structure is arranged on the circumferential part through the outer cavity and the temperature sensor is communicated with the inner cavity of the mounting base, and through the other part of the external cavity and is communicated with the inner cavity of the gas supply pipe; temperature sensor the input terminal and the control unit is respectively connected with the input end of the collector, the output control unit end control valve connected with a nitrogen pressure end. The output end of the sensor is connected with the input end of the collector, and the output end of the collector is connected to the input end of the computer.

【技术实现步骤摘要】
一种高温环境压力测量系统
：本专利技术涉及一种压力测量系统，尤其涉及一种高温环境压力测量系统。
技术介绍
：压力是工业生产过程中的重要参数之一，为了保证生产安全可靠运行，必须对压力进行监测和控制。工业生产、生活和科研领域中的压力通常属于瞬态参量，即所研究的工质压力随时间时刻变化，具有动态特征。例如内燃机、燃气轮机、汽轮机、火箭发动机中的压力基本都是动态的，枪炮的膛压及爆炸冲击波均是动态压力，各种工业控制设备和动力机械中的液压、气动装置的脉冲压力也是动态压力。因此需要进行工质动态压力的测量，以研究其流体力学特性。现有高温环境流体工质动态压力测量系统主要由压力传感器、采集器以及较长的引压导管组成，引压导管主要是用来降低被测工质的温度。受限于现有压力传感器的最高工作温度限制，引压导管的长度与高温工质基本呈正比增加，即被测量工质温度越高，引压导管长度越长。但动态压力测量的误差与引压导管长度呈反比，引压导管越长测量误差越大。尤其对于高频非稳态脉动流动工质，采用较长的引压导管后，压力传感器所测量的压力信号与流体工质真实压力信号之间的幅频和相频分析结果存在较大的差别。
技术实现思路
：为了减小现有高温环境下非稳态流体工质动态压力测量的误差，本专利技术提出一种高温环境压力测量系统。本专利技术中采用了自适应预置冷态氮气的压力传感器冷却技术，当压力传感器测量端温度高于传感器最高工作温度时，控制单元输出控制指令打开氮气截止阀，引入略高于测试环境压力的冷态氮气，待氮气充满测试管路后再关闭氮气截止阀截断冷态氮气流路，测试管路中充满的冷态氮气即可有效阻止高温工质对传感器的热冲击作用，提高了压力传感器的热适应性；此外本专利技术中的压力传感器冷却结构采用了冷态水高速循环冷却及高温工质侧肋片增强冷却技术，可缩短高温被测工质的冷却距离，减小冷却结构长度几何尺寸，进而提高冷却结构的固有动态特性，减小传感器所测量的压力信号与流体工质真实压力信号之间的幅频和相频差异。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案来实现：一种高温环境压力测量系统，包括计算机、采集器、控制单元、温度传感器、测试对象、传感器冷却装置、氮气截止阀和压力传感器；其中，传感器冷却装置包括具有中空腔体的冷却热交换结构，该冷却热交换结构的中空腔体分为内外两个腔体，且外腔体被间隔为底部连通的两部分，冷却热交换结构的顶部设置有与一部分外腔体相连通的冷却水入口管，以及与另一部分外腔体相连通的冷却水出口管，内腔体的顶部设置有传感器安装座，底部设置有引压导管，冷却热交换结构的周向上设置有穿过一部分外腔体并与内腔体相连通的温度传感器安装座，以及穿过另一部分外腔体并与内腔体相连通的氮气供给管；温度传感器设置在温度传感器安装座内，压力传感器设置在传感器安装座内，测试对象内被测工质通过引压导管通入传感器冷却装置的内腔体，温度传感器的信号输出端分别连接采集器的输入端和控制单元的输入端，控制单元的输出端连接氮气截止阀的控制端，压力传感器的输出端连接采集器的输入端，采集器的输出端连接计算机的输入端，氮气截止阀设置在氮气供给管上。本专利技术进一步的改进在于，氮气供给管的安装位置高于温度传感器安装座的安装位置。本专利技术进一步的改进在于，冷却热交换结构的周向上还设置有冷却装置安装座。本专利技术进一步的改进在于，冷却装置安装座采用法兰和螺纹安装两种形式。本专利技术进一步的改进在于，引压导管采用总压引压导管和静压引压导管两种，分别用来测量被测工质的总压和静压。本专利技术进一步的改进在于，传感器安装座通过螺纹连接设置在内腔体的顶部，引压导管通过螺纹连接设置在内腔体的底部。本专利技术进一步的改进在于，冷却热交换结构包括同轴心布置的冷却腔外壁和冷却腔内壁，设置在冷却腔外壁顶部和冷却腔内壁顶部的冷却腔盖板，以及设置在冷却腔外壁底部和冷却腔内壁底部的冷却腔底板，其中，冷却腔内壁与冷却腔盖板和冷却腔底板之间形成内腔体，冷却腔外壁和冷却腔内壁与冷却腔盖板和冷却腔底板之间形成外腔体，该外腔体通过冷却腔隔板间隔为两部分，一部分为左半圆形冷却流路，另一部分为右半圆形冷却流路，左右半圆形冷却流路通过冷却腔隔板与冷却腔底板之间形成相连通的左冷却流路孔和右冷却流路孔。本专利技术进一步的改进在于，冷却腔内壁圆形内表面上等角度均匀布置有若干长条形换热肋片。本专利技术进一步的改进在于，内腔体为圆柱形腔体，外腔体为圆环形腔体。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提出的一种高温环境压力测量系统，采用预填冷态氮气的方法，可防止压力传感器测量端面直接受到被测高温工质的热冲击作用，提高了传感器的热适应能力；在被测工质流路侧设计有长条形换热肋片、被测工质流路外侧设计有冷却水通道，可提高被测高温工质冷却效率，加快被测工质热量的散失，缩短了被测工质引压流路的长度，提高了冷却装置的固有动态特性，减小了传感器所测量的压力信号与被测工质真实压力信号之间的幅频和相频差异；在冷却装置被测工质流路上设计了流体工质温度测点，并结合控制单元实现了冷却氮气自动供给与关闭，进一步提高了压力传感器的热防护作用，可达到高温环境下压力的长时间测量效果。进一步，氮气供给管的安装位置高于温度传感器安装座，这主要由于被测工质是从冷却装置下端流向上端，当温度传感器感受到被测工质温度超限时，即刻打开氮气截止阀，冷却氮气充入传感器测量端，可有效阻止高温被测工质接触传感器测量元件。此外所设计的流体工质温度测点可监测压力传感器测量端流体工质的实时温度，方便用户掌握压力传感器的实时工作环境，并可为压力传感器损坏失效的原因分析提供有效试验数据。进一步，氮气供给管及氮气截止阀，可在试验测试前预先引入略高于测试环境压力的冷态氮气，待测试开始时截断冷态氮气流路，测试管路中预先充满的冷态氮气即可有效阻止高温工质对传感器的直接热冲击作用，提高了压力传感器的热适应性。进一步，引压管的螺纹连接方式方便引压管的拆卸与安装，可实现冷却装置总压或静压测量功用。进一步，通过左右半圆形冷却流路对冷却腔内壁进行冷却，加快了高温被测工质传递给冷却腔内壁的热量散失；通过长条形换热肋片加强了高温被测工质与冷却腔内壁的换热效率。上述均提高了被测高温工质的冷却效率，加快被测工质热量的散失，缩短了被测工质引压流路的长度，提高了冷却装置的固有动态特性，减小了传感器所测量的压力信号与被测工质真实压力信号之间的幅频和相频差异，降低了高温环境下非稳态流体工质动态压力测量误差。附图说明：图1是本专利技术总集成图；图2是本专利技术螺纹安装方式压力传感器冷却装置带总压引压导管的等轴测图；图3a是图2所示的压力传感器冷却装置的俯视图，图3b是图3a的A-A向剖视图；图4a是图2所示的压力传感器冷却装置的正视图，图4b是图4a的A-A向剖视图，图4c是图4a的B-B向剖视图；图5是本专利技术法兰安装方式压力传感器冷却装置带总压引压导管的等轴测图；图6是本专利技术压力传感器冷却装置带静压引压导管的正视图；其中：1、计算机；2、采集器；3、控制单元；4、温度传感器；5、测试对象；6、传感器冷却装置；7、氮气截止阀；8、压力传感器8；9、冷却水入口管；10、传感器安装座；11、冷却水出口管；12、温度传感器安装座；13、冷却装置安装座；14、冷却热交换结构；15、引压导管；16、氮气供给管；17、冷却腔隔板；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温环境压力测量系统，其特征在于，包括计算机(1)、采集器(2)、控制单元(3)、温度传感器(4)、测试对象(5)、传感器冷却装置(6)、氮气截止阀(7)和压力传感器(8)；其中，传感器冷却装置(6)包括具有中空腔体的冷却热交换结构(14)，该冷却热交换结构(14)的中空腔体分为内外两个腔体，且外腔体被间隔为底部连通的两部分，冷却热交换结构(14)的顶部设置有与一部分外腔体相连通的冷却水入口管(9)，以及与另一部分外腔体相连通的冷却水出口管(11)，内腔体的顶部设置有传感器安装座(10)，底部设置有引压导管(15)，冷却热交换结构(14)的周向上设置有穿过一部分外腔体并与内腔体相连通的温度传感器安装座(12)，以及穿过另一部分外腔体并与内腔体相连通的氮气供给管(16)；温度传感器(4)设置在温度传感器安装座(12)内，压力传感器(8)设置在传感器安装座(10)内，测试对象(5)内被测工质通过引压导管(15)通入传感器冷却装置(6)的内腔体，温度传感器(4)的信号输出端分别连接采集器(2)的输入端和控制单元(3)的输入端，控制单元(3)的输出端连接氮气截止阀(7)的控制端，压力传感器(8)的输出端连接采集器(2)的输入端，采集器(2)的输出端连接计算机(1)的输入端，氮气截止阀(7)设置在氮气供给管(16)上。...

【技术特征摘要】
1.一种高温环境压力测量系统，其特征在于，包括计算机(1)、采集器(2)、控制单元(3)、温度传感器(4)、测试对象(5)、传感器冷却装置(6)、氮气截止阀(7)和压力传感器(8)；其中，传感器冷却装置(6)包括具有中空腔体的冷却热交换结构(14)，该冷却热交换结构(14)的中空腔体分为内外两个腔体，且外腔体被间隔为底部连通的两部分，冷却热交换结构(14)的顶部设置有与一部分外腔体相连通的冷却水入口管(9)，以及与另一部分外腔体相连通的冷却水出口管(11)，内腔体的顶部设置有传感器安装座(10)，底部设置有引压导管(15)，冷却热交换结构(14)的周向上设置有穿过一部分外腔体并与内腔体相连通的温度传感器安装座(12)，以及穿过另一部分外腔体并与内腔体相连通的氮气供给管(16)；温度传感器(4)设置在温度传感器安装座(12)内，压力传感器(8)设置在传感器安装座(10)内，测试对象(5)内被测工质通过引压导管(15)通入传感器冷却装置(6)的内腔体，温度传感器(4)的信号输出端分别连接采集器(2)的输入端和控制单元(3)的输入端，控制单元(3)的输出端连接氮气截止阀(7)的控制端，压力传感器(8)的输出端连接采集器(2)的输入端，采集器(2)的输出端连接计算机(1)的输入端，氮气截止阀(7)设置在氮气供给管(16)上。2.根据权利要求1所述的一种高温环境压力测量系统，其特征在于，氮气供给管(16)的安装位置高于温度传感器安装座(12)的安装位置。3.根据权利要求1所述的一种高温环境压力测量系统，其特征在于，冷却热交换结构(6)的周向上还设置有冷却装置安...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖俊峰，李晓丰，王玮，王峰，
申请(专利权)人：华能国际电力股份有限公司，西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11