ПОДБОР ОСНОВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УЗЛОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ

SELECTION OF THE MAIN FUNCTIONAL UNITS OF THE INTELLIGENT SYSTEM FOR GAS TEMPERATURE MEASUREMENT

Fidus Bikbaev

student, Department of Electronic Engineering, Ufa State Aviation Technical University,

Russia, Ufa

АННОТАЦИЯ

В работе выполнен подбор основных функциональных узлов интеллектуальной системы измерения температуры газов газотурбинной установки, он обеспечивает высокую точность измерения температуры, что подтверждается малой погрешностью измерений.

ABSTRACT

The paper proposes the selection of the main functional units of the intelligent system for measuring the temperature of a gas turbine plant. it provides high accuracy of temperature measurement, which is confirmed by a low level of measurement error.

Ключевые слова: интеллектуальная система измерения температуры, самокалибровка, газотурбинные установки, элементная база.

Keywords: intelligent temperature measurement system, self-calibration, gas turbine plants, element base.

Надёжность и долговечность работы газотурбинных установок зависит от уровня температуры, поэтому разработка самокалибрующихся интеллектуальных средств измерения температуры является актуальной задачей.

В работе [1] представлена разработка структурной схемы интеллектуальной системы измерения температуры газотурбинной установки.

Целью работы является подбор элементной базы к разработанной схеме.

На рисунке 1 представлена принципиальная схема интеллектуальной системы измерения температуры. Для реализации данной схемы были подобраны основные функциональные узлы: термоэлектрический преобразователь (термопара), блок калибровки, состоящий из образцового элемента и нагревателя, преобразователь тока в напряжение, операционный усилитель, микроконтроллер, источник опорного напряжения, интерфейс, блок охлаждения, транзисторный ключ, питание. Разработана плата преобразования сигналов от датчиков, составлен алгоритм работы канала интеллектуальной системы измерения температуры газов ГТУ.

В качестве термоэлектрического преобразователя предложена вольфрамренивая термопара ВР5/20 [2], т.к. она имеет верхний предел диапазона измерения до 2500 ℃ - самый высокий верхний предел диапазона измерения из представленных термопар. Образцовым элементом принят платиновый температурный датчик типа  PT100 серии ТК [3], т.к. он имеет верхний предел диапазона  измерения  до  600 ℃ - самый высокий верхний предел диапазона  измерения  из представленных термометров сопротивления, а  роль нагревателя  выполняет нихромовый провод Х20Н80 [4], который является  одним из самых жаростойких сплавов нихрома. Преобразователь тока в напряжение С2-29В-0.062-249 Ом ± 0.05 %. Операционный усилитель (ОУ) четырёхканальный TSZ124. Микроконтроллер ATmega16 со встроенным аналогово-цифровым преобразователем, который является современным АVR-микроконтроллером. В качестве источника опорного напряжения выбран высокоточный ИОН VRE3050JS. Вследствие большой дальности связи и хорошей помехоустойчивости выбран интерфейс RS-485 для передачи данных между микроконтроллером и персональным компьютером. В качестве микросхемы приемопередатчика выбираем MAX485. Блоком охлаждения принят вентилятор постоянного тока AFB0912HH, который будет обеспечивать быстрое охлаждение блока калибровки. Транзисторный ключ: биполярный NPN транзистор TIP29. Блок питания AC/DC TXL 060-12S для однополярного напряжения питания +12 В. К блоку питания подключается DC/DC преобразователь THN 15-2421WI, который преобразует однополярное напряжение питания +12 В в ± 5 В для двуполярного напряжения питания ± 5 В.

Подобранная элементная база обеспечивает высокую точность измерения температуры, что подтверждается низким уровнем погрешности измерений.

Рисунок 1. Принципиальная схема интеллектуальной системы измерения температуры

Список литературы:

1. Бикбаев Ф.М. Разработка структурной схемы интеллектуальной системы измерения температуры // Студенческий: электрон. научн. журн. 2022. № 26(196). URL: https://sibac.info/journal/student/196/261790 (дата обращения: 20.07.2022)
2. Улановский А.А. Опыт использования вольфрамрениевых термопар ВР5/20 в высокотемпературной термометрии [Электронный ресурс] / А. А. Улановский. – Режим доступа : http://temperatures.ru/pdf/Ulanovsky-1.pdf, свободный. – Загл. с экрана.
3. Температурные датчики типа PT100 (Термосопротивления) [Электронный ресурс] / Каталог товаров компании ООО «Амитрон-ЭК» – . – Режим доступа : https://amitron-ek.ru/catalog/5683/?SHOWALL_3=1, свободный. – Загл. с экрана.
4. Нихром Х20Н80 [Электронный ресурс] / Каталог товаров компании ООО «Торговый Дом Сеток» – . – Режим доступа : https://td-mc.ru/material/nihrom-h20n80, свободный. – Загл. с экрана.
5. Пустынников, С. В. Теоретические основы электротехники [Текст] : учеб. пособие / С. В. Пустынников, А. Г.Сипайлов, Е. Б.Шандарова – Томск.: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. – 92 с.