高温部件的测温方法技术

本发明专利技术涉及一种高温部件的测温方法，其包括：获取与高温部件邻近的静止部件的壁温值和/或腔温值；根据静止部件的壁温值和/或腔温值，通过机器学习方法获得流经静止部件的冷气流参数；以及判断高温部件在换热过程中是否考虑固体间辐射换热，如果考虑固体间辐射换热，则结合对流换热过程、固体间辐射换热过程与冷气侧参数，获得高温部件壁温。本发明专利技术利用现有温度测点，基于机器学习方法得到相关冷气流参数，考虑导热过程、对流换热过程及辐射换热过程对高温部件的影响，进行实时温度间接测量；该方法较为简单、耗时短，无需额外硬件测量设备，可进行快速、高精度的实时监测，且避免超温的风险。的风险。的风险。

【技术实现步骤摘要】
高温部件的测温方法


[0001]本专利技术涉及测温
，尤其涉及一种高温部件的测温方法。

技术介绍

[0002]燃气轮机在实际工作时，除固体之间的导热以及固体表面与流体间的对流换热外，还存在辐射传热。由于不同部件间存在较大温差，不同工况及不同位置的高温部件对距离较近且无遮挡的低温部件固体，以及对其所在环境均存在辐射作用，辐射热量不可忽略。
[0003]此外，对于某些暴露于主流内的高温部件来说，布置温度测点进行壁温实时监控难度较大，而实时监测高温部件壁温是否超温又关系到发动机的安全，对于发动机的寿命及性能评估有重要意义。相关技术中，间接测量高温部件壁温的方法，采用迭代计算等方法进行评估，往往需要复杂的设备支持或耗时较长的仿真计算等。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一些实施例提出一种高温部件的测温方法，用于缓解测温困难的问题。
[0005]本专利技术的一些实施例提供了一种高温部件的测温方法，其包括：
[0006]获取与高温部件邻近的静止部件的壁温值和/或腔温值；
[0007]根据静止部件的壁温值和/或腔温值，通过机器学习方法获得流经静止部件的冷气流参数；以及
[0008]判断高温部件在换热过程中是否考虑固体间辐射换热，如果考虑固体间辐射换热，则结合对流换热过程、固体间辐射换热过程与冷气侧参数，获得高温部件壁温。
[0009]在一些实施例中，在将对流换热过程、固体间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合之前，进一步判断是否考虑空间辐射换热，如果不考虑空间辐射换热，则将对流换热过程、固体间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合，获得高温部件壁温。
[0010]在一些实施例中，在将对流换热过程、固体间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合之前，进一步判断是否考虑空间辐射换热，如果考虑空间辐射换热，则将对流换热过程、固体间辐射换热过程、空间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合，获得高温部件壁温。
[0011]在一些实施例中，所述将对流换热过程、固体间辐射换热过程、空间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合，获得高温部件壁温，采用如下公式实现：
[0012][0013][0014][0015][0016]根据上述四个公式，求解T1和T2，T1和T2为选取的高温部件两个表面的壁温值；
[0017]其中，J1、J2、J3分别为高温部件的高温表面、低温表面、以及空间环境对应的有效辐射；
[0018]Eb1、Eb2、Eb3分别为高温部件的高温表面、低温表面、以及空间环境的辐射力；
[0019]ε1、ε2为选取的高温部件的两个表面所用材料的发射率；
[0020]X
1,2
,X
1，3
,X
2，3
分别为高温部件的高温表面对与低温表面的角系数、高温部件的高温表面对环境空间的角系数、低温表面对环境空间的角系数；
[0021]T1、T2分别为选取的高温部件的两个表面的壁温；
[0022]h1、h2、h3、h4分别为选取的高温部件的四个表面的对应换热系数；
[0023]S1、S2、S3、S4分别为选取的高温部件的四个表面的表面积；
[0024]T
c1out
、T
c1in
分别为向高温部件输送冷气的第一通道的出口气流温度及入口气流温度；
[0025]T
c2out
、T
c2in
分别为向高温部件输送冷气的第二通道的出口气流温度及入口气流温度；
[0026]Tf为使高温部件表面温度增高的热源温度。
[0027]在一些实施例中，如果不考虑固体间辐射换热，则将高温部件的对流换热过程与冷气侧参数进行结合，获得高温部件壁温。
[0028]在一些实施例中，所述根据静止部件的壁温值和/或腔温值，通过机器学习方法获得流经静止部件的冷气流参数，包括：根据静止部件的壁温值和/或腔温值获得数据库，利用随机拆分数据集，将全部数据分为训练集与测试集，根据输入的数据个数使用包含三层隐藏层的BP神经网络，并设定初始学习率，通过机器学习方法，获得冷气流参数。
[0029]在一些实施例中，在高温部件和静止部件的温度高于第一预设值，且不同部位的温差大于第二预设值的情况下，考虑固体间辐射换热；其中，第一预设值和第二预设值为根据经验选取的温度值。
[0030]在一些实施例中，在高温部件和静止部件的温度高于第三预设值，向环境空间进行热辐射的情况下，考虑空间辐射，其中，第三预设值为根据经验选取的温度值。
[0031]在一些实施例中，所述高温部件包括航空发动机的转子。
[0032]基于上述技术方案，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0033]在一些实施例中，高温部件的测温方法利用现有温度测点，基于机器学习方法得到相关冷气流参数，考虑导热过程、对流换热过程及辐射换热过程对高温部件的影响，进行实时温度间接测量；该方法较为简单、耗时短，无需额外硬件测量设备，可进行快速、高精度的实时监测，且避免超温的风险。
附图说明
[0034]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0035]图1为根据本专利技术一些实施例提供的高温部件的测温方法的流程示意图；
[0036]图2为根据本专利技术一些实施例提供的涉及辐射部分的等效网络示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的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专利技术保护范围的限制。
[0039]实际运行的发动机部件壁温除导热及对流影响外，高温部件辐射作用不可忽略，如何准确快速的进行高温部件的壁温监测对于发动机安全稳定运行意义重大。相关技术中，间接测量高温部件的壁温的迭代计算方法，需复杂设备支持或耗时较长，无法进行高温部件的壁温的实时监测。
[0040]基于此，本公开一些实施例提供了一种高温部件的测温方法，无需额外硬件测量设备支持，结合对流换热及辐射换热过程，间接测量高温部件的壁温，方法简单，可在发动机运行时实时监测高温部件的壁温变化情况。
[0041]如图1所示，在一些实施例中，高温部件的测温方法，其包括以下步骤：
[0042]获取与高温部件邻近的静止部件的壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温部件的测温方法，其特征在于，包括：获取与高温部件邻近的静止部件的壁温值和/或腔温值；根据静止部件的壁温值和/或腔温值，通过机器学习方法获得流经静止部件的冷气流参数；以及判断高温部件在换热过程中是否考虑固体间辐射换热，如果考虑固体间辐射换热，则结合对流换热过程、固体间辐射换热过程与冷气侧参数，获得高温部件壁温。2.如权利要求1所述的高温部件的测温方法，其特征在于，在将对流换热过程、固体间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合之前，进一步判断是否考虑空间辐射换热，如果不考虑空间辐射换热，则将对流换热过程、固体间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合，获得高温部件壁温。3.如权利要求1所述的高温部件的测温方法，其特征在于，在将对流换热过程、固体间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合之前，进一步判断是否考虑空间辐射换热，如果考虑空间辐射换热，则将对流换热过程、固体间辐射换热过程、空间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合，获得高温部件壁温。4.如权利要求3所述的高温部件的测温方法，其特征在于，所述将对流换热过程、固体间辐射换热过程、空间辐射换热过程与冷气侧参数进行结合，获得高温部件壁温，采用如下公式实现：公式实现：公式实现：公式实现：根据上述四个公式，求解T1和T2，T1和T2为选取的高温部件两个表面的壁温值；其中，J1、J2、J3分别为高温部件的高温表面、低温表面、以及空间环境对应的有效辐射；Eb1、Eb2、Eb3分别为高温部件的高温表面、低温表面、以及空间环境的辐射力；ε1、ε2为选取的高温部件的两个表面所用材料的发射率；X
1，2
，X
1，3
，X
2，3
分别为高温部件的高温表面对与低温表面的角系数、高温部件的高温表面对环境空间的角系数、...

【专利技术属性】
技术研发人员：高妍，葛宣鸣，汪乐，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：