涡轮机械领域应用的一种测温技术

分类：

学习营

浏览量：

【试验工程师·公益学习营】第三期第5讲

【试验工程师·公益学习营】第三期第5讲于2020年4月17日如期举行，分享主题为《涡轮机械领域应用的一种测温技术》，讲师是瑞风协同具有十年涡轮机械测试技术研究经验的测试技术工程师丁建。

丁建在本期课程中，重点围绕以下六个方面为大家进行讲解：涡轮机械概述、测量涡轮动叶温度的必要性、多种测温技术介绍、涡轮动叶测温所面临的挑战、光学高温计设计和优化历程、光学高温计的应用现状和发展。

涡轮机械是个很宽广的领域，相关的试验涉及众多学科和领域非常复杂。试验过程中需要依靠先进的测试手段获取真实可靠的数据，来对试验件的性能功能进行验证和评估。涡轮机械（叶轮机械）是带有叶轮的旋转机械，而旋转机械主要指依靠旋转动作完成特定功能的机械。典型的旋转机械有汽轮机、燃气轮机、离心式和轴流式压缩机风机、泵、水轮机发电机、航空发动机等，广泛应用于电力、石化、冶金和航空航天等部门。其中燃气轮机有压气机、燃烧室、透平/涡轮三大核心部件。

以航空发动机和燃气轮机为例，涡轮动叶温度测量十分重要。

当前涡轮动叶高温测量所面临的挑战如下：

1、燃气轮机高温高转速要求，测试设备寿命和可靠性是否足够

2、燃气轮机一次测试测点众多，测试设备能否一次覆盖更多测点

3、测试设备如何提供实时准确的测量

4、测试设备怎样不干扰燃机工作

5、测试设备如何长期重复使用

6、购置和应用成本、试验准备时间的考虑

常用的涡轮动叶高温测量方法如热电偶、测温晶体、示温漆和荧光测温等，已不能完全应对以上挑战，而光学高温计则能够解决如上问题。光学高温计是非接触测温技术的典型代表，具有灵敏度高、分辨率高、可靠性强、响应时间短、不干扰热流等优点，拥有热电偶和示温漆等其他测温技术所无法替代的作用。光学高温计具有五大主要特性，即驱动机制的设计、探头光路的设计、冷却机制的设计、专业的定制化设计和安全性的设计。

光学温度计已在燃气轮机领域使用40余年，能适应更苛刻的发动机环境，并能逐步测量到因更复杂的冷却设计而产生的温度梯度等细节。因此，世界上绝大多数燃气轮机厂家都在原型机测量中使用光学高温计来测量涡轮或透平动液温度分布，以便更好的改善机组可靠性，提升燃机性能。在国外，光学温度计能够在发动机热端部件的表面温度测量中发挥重要作用，为设计提供有效有用的试验数据支撑。在国内，光学温度计在涡轮表面温度的测量中发挥着重要作用，极大地丰富了该领域的测试方法和手段，为设计提供有效、有用的试验数据支撑。