MX100在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室溫度場(chǎng)測(cè)試中的應(yīng)用

　　燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的氣體為工質(zhì)帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程是，壓氣機(jī)（即壓縮機(jī)）連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮;壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)猓S即流入燃?xì)馔钙街信蛎涀鞴Γ苿?dòng)透平葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn);加熱后的高溫燃?xì)獾淖鞴δ芰︼@著提高，因而燃?xì)馔钙皆趲?dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動(dòng)時(shí)，需用起動(dòng)機(jī)帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨(dú)立運(yùn)行后，起動(dòng)機(jī)才脫開。

　　燃?xì)廨啓C(jī)由壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)馔钙降冉M成。燃燒室和透平不僅工作溫度高，而且還承受燃?xì)廨啓C(jī)在起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，因溫度劇烈變化引起的熱沖擊，工作條件惡劣，故它們是決定燃?xì)廨啓C(jī)壽命的關(guān)鍵部件。為確保有足夠的壽命，除了對(duì)這兩大部件中工作條件最差的零件如火焰筒和葉片等須用鎳基和鈷基合金等高溫材料制造外，對(duì)燃燒室的燃燒控制也是延長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵。

2.測(cè)試要求

　　為了監(jiān)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的燃燒狀態(tài)，同時(shí)提高燃燒室的燃燒效率并減少NOx的排放，需要對(duì)燃燒室的出口溫度場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控并將出口溫度值傳送到燃燒控制系統(tǒng)。

　　測(cè)試燃機(jī)燃燒系統(tǒng)布置采用環(huán)形布置方式，共由20個(gè)燃燒室構(gòu)成。本次測(cè)試采用了200支熱電偶，每10支熱電偶為1組，共20組。將20組熱電偶均勻放置于燃燒室出口溫度場(chǎng)中，如下圖所示:

　　除了硬件系統(tǒng)以外，測(cè)試系統(tǒng)對(duì)軟件方面也提出很高的要求，具體要求如下:

　　1） 溫度最小采樣周期為500ms;

　　2） 所測(cè)的200點(diǎn)溫度都要采集，當(dāng)燃機(jī)起動(dòng)未進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，顯示畫面能夠動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示溫度的變化值，此時(shí)數(shù)據(jù)不用記錄;當(dāng)燃機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，手動(dòng)操作進(jìn)行采集溫度場(chǎng)溫度分布數(shù)據(jù)，僅需對(duì)該時(shí)間點(diǎn)溫度進(jìn)行采集。此外，該測(cè)試系統(tǒng)還需向控制系統(tǒng)提供信號(hào)（通過MX100的AO模塊），因此程序需實(shí)現(xiàn)將每10支熱電偶的平均值（共20路）送到AO模塊進(jìn)行輸出，信號(hào)形式為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。由于所測(cè)溫度值較高，熱電偶絲容易熔斷，10支熱電偶求平均值時(shí)需將斷偶點(diǎn)剔除;

　　3） 報(bào)表形式應(yīng)與實(shí)際的溫度分布形式類似。文件保存輸出形式采用excel表格形式，一次采集存一個(gè)文件;報(bào)表文件自動(dòng)地保存到事先設(shè)置好的文件保存路徑下，文件名可以指定;

　　4） 能夠顯示每10點(diǎn)熱電偶的平均值、最高溫度值、最低溫度值及最高與最低溫度差值;當(dāng)計(jì)算每支熱電偶10點(diǎn)溫度的平均值時(shí)，不符合溫度范圍的溫度值點(diǎn)要進(jìn)行剔除，不參與運(yùn)算;

　　5） 能夠顯示每一環(huán)形截面（每一環(huán)形截面20點(diǎn)，共10個(gè)環(huán)形截面）20點(diǎn)平均值、最高溫度值、最低溫度值及最高與最低溫度差值;

　　6） 能夠找出整個(gè)溫度場(chǎng)的最高溫度點(diǎn)并以紅色顯示（200點(diǎn)環(huán)形陣中）。能夠顯示整個(gè)溫度場(chǎng)200點(diǎn)平均值、最高溫度值、最低溫度值及最高與最低溫度差值;

3.測(cè)試方案

　　測(cè)試系統(tǒng)采用橫河電機(jī)DAQMASTER系列中MX100數(shù)據(jù)采集器，200點(diǎn)溫度采集使用通用AI模塊MX110-UNV-M10，AO輸出使用MX120-VAO-M08。系統(tǒng)共使用20塊AI和8塊AO模塊，系統(tǒng)共由四個(gè)機(jī)架構(gòu)成，PC與設(shè)備之間的通訊全部采用以太網(wǎng)通訊方式，系統(tǒng)構(gòu)成圖如下圖所示:

　　對(duì)MX100的配置使用了橫河電機(jī)提供的MXLOGGER軟件。MXLOGGER最多可以連接20臺(tái)MX100，最大連接通道數(shù)可以達(dá)到1600通道。軟件還提供了240個(gè)運(yùn)算通道，程序用運(yùn)算通道實(shí)現(xiàn)了每10支熱電偶的平均值（共20路）及熱電偶出現(xiàn)斷偶情況后求平均值時(shí)需斷偶點(diǎn)剔除的要求，并將求得的平均值通過比例換算轉(zhuǎn)換為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通過AO模塊進(jìn)行輸出。

　　由于MXLOGGER的報(bào)表功能不能滿足測(cè)試要求，我們采用了Excel進(jìn)行報(bào)表輸出。我們通過MXLOGGER提供的DDE服務(wù)器，方便的將MXLOGGER測(cè)得的數(shù)據(jù)傳送到Excel中，并通過Excel提供的VBA編程功能完成了測(cè)試需求中的報(bào)表輸出要求。具體軟件系統(tǒng)架構(gòu)如下:

4.報(bào)表輸出

　　報(bào)表輸出是基于Excel進(jìn)行輸出的，系統(tǒng)進(jìn)行在線的數(shù)據(jù)采集，當(dāng)點(diǎn)擊報(bào)表鍵時(shí)系統(tǒng)將在線的數(shù)據(jù)傳送到Excel中，在Excel里再進(jìn)行數(shù)據(jù)的離線分析。報(bào)表格式按照要求都已經(jīng)提前編輯完成，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送到Excel中后，Excel自動(dòng)的按照編輯完成的格式輸出報(bào)表。報(bào)表輸出例，如下圖所示: