一种涡轮进出口流速测量装置及总温标定方法

本发明涉及涡轮增压器，更具体的说是涉及一种涡轮进出口流速测量装置及总温标定方法。

背景技术：

1、随着内燃机汽车保有量的逐年增加，每年内燃机汽车消耗了大量的化石燃料，加剧了能源危机。涡轮增压器作为降低内燃机燃料消耗的有效技术手段广泛应用于内燃机车。涡轮增压器出厂装车前需要对涡轮增压器的性能进行全面测试。热效率作为涡轮增压器的一项重要技术指标，对于提高内燃机车的性能尤为重要。热效率的检测通常采用间接计算的方法获得，而涡轮的进出口流速、进出口总温为热效率计算过程中必不可少的测量参数。

2、传统的涡轮进出口流速测量装置包含差压式流量计和涡街流量计。差压式流量计的准确性并不稳定，容易受到安装和流体冲击的影响，导致测量数据的准确性下降；涡街流量计抗震性能比较差，外来振动会使它产生测量误差，且对测量脏污介质适应性较差。涡轮出口流速较大、压力变化剧烈、流体冲击性强、发动机高负荷工况时涡轮出口污染物（尤其是颗粒物）浓度大，导致差压式流量计和涡街流量计的测量误差较大。

3、涡轮进出口总温的检测通常采用总温传感器获得，总温传感器检测温度的误差主要由热电偶附近的传热损失引起。气流流速越大，热电偶附近的传热损失越严重，导致检测的误差越大。由于涡轮进出口流速较大，即使采用总温传感器，在热电偶处的气体流速依然较高，导致较高的总温测量误差。

4、因此，如何提高涡轮进出口气体流速测量的准确性，同时提高抗外界环境干扰能力，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供一种涡轮进出口流速测量装置及总温标定方法，以至少解决上述背景技术中提到的部分技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一方面，本发明实施例提供了一种涡轮进出口流速测量装置，包括：压力容器、管道、电晕放电装置和电流感应装置；

4、所述管道的首端与所述压力容器连接；所述压力容器外接高压气源；

5、所述管道的首端至末端之间依次安装有电晕放电装置和电流感应装置；且所述电晕放电装置和所述电流感应装置之间相隔预设距离；

6、所述电晕放电装置和所述电流感应装置均连接有上位机，用于将各自的启动时间发送至所述上位机；

7、所述上位机用于根据所述电晕放电装置和所述电流感应装置的启动时间差，以及所述预设距离，获得所述管道中气体的流速。

8、进一步地，所述电晕放电装置包括电晕放电装置上电极、电晕放电装置下电极和高压直流电源；

9、所述电晕放电装置上电极通过导线与所述高压直流电源的正极连接；

10、所述电晕放电装置下电极通过导线与所述高压直流电源的负极连接；

11、所述高压直流电源通过数据传输线与所述上位机连接，用于将高压直流电源的第一启动时间发送至所述上位机。

12、进一步地，所述电晕放电装置上电极与所述电晕放电装置下电极之间的间距为0.5mm。

13、进一步地，所述电流感应装置包括电流感应上电极、电流感应下电极和电流表；

14、所述电流感应上电极通过导线与所述电流表的正极连接；

15、所述电流感应下电极通过导线与所述电流表的负极连接；

16、所述电流表通过数据传输线与所述上位机连接，用于将电流表的第二启动时间发送至所述上位机。

17、进一步地，所述电晕放电装置上电极与所述电流感应上电极的电极尖端在同一水平线，且位于所述管道的中心线。

18、进一步地，所述压力容器上安装有一号总温传感器；

19、所述管道上安装有二号总温传感器；且所述二号总温传感器的工作端位于所述管道的中心线上；

20、所述一号总温传感器和二号总温传感器均通过数据传输线与上位机连接。

21、进一步地，所述压力容器与所述管道均由绝热材料包裹。

22、进一步地，所述压力容器上设有压力容器进口和压力容器出口；

23、所述压力容器进口处安装有压力容器进口阀门；

24、所述压力容器出口处安装有泄压阀。

25、进一步地，所述管道的末端安装有管道阀门。

26、另一方面，本发明实施例还提供了一种涡轮进出口总温标定方法，应用于上述的涡轮进出口流速测量装置；该涡轮进出口总温标定方法包括：

27、打开压力容器进口阀门，利用外接的高压气源对所述压力容器进行施压；

28、当所述压力容器内的压力达到第一预设压强后，关闭所述压力容器进口阀门，并断开所述高压气源；

29、将所述压力容器静滞，待所述压力容器内部温度均匀分布后，先打开管道阀门，再打开泄压阀；并调节所述泄压阀的开度大小，使泄压阀的压力表度数为第二预设压强；

30、待气流稳定后，使用上位机记录一号总温传感器的总温度值和二号总温传感器的总温度值；

31、启动高压直流电源，使电晕放电装置上电极和电晕放电装置下电极之间产生等离子体，并利用上位机记录所述高压直流电源的第一启动时间；

32、利用上位机记录电流表的读数随时间的变化关系，将电流表读数大于0的时刻作为第二启动时间并记录；之后关闭所述泄压阀、所述高压直流电源和所述管道阀门；

33、基于上位机，根据所述第一启动时间和所述第二启动时间，获得时间差；根据所述时间差以及电晕放电装置和电流感应装置之间的预设距离，获得当前管道中气体的流速；

34、基于所述当前管道中气体的流速、一号总温传感器的总温度值和二号总温传感器的总温度值，获得当前流速下压力容器内和管道内的总温度值关系；

35、基于所述总温度值关系，获得管道内的总温修正参数。

36、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种涡轮进出口流速测量装置及总温标定方法，具有如下有益效果：

37、本发明基于电晕放电测量涡轮进出口气体流速，可以提高测量准确性，以及提高抗外界环境干扰能力。

38、本发明通过对总温传感器进行标定，可以获得更为准确的进出口总温。

39、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

40、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种涡轮进出口流速测量装置，其特征在于，包括：压力容器、管道、电晕放电装置和电流感应装置；

2.根据权利要求1所述的一种涡轮进出口流速测量装置，其特征在于，所述电晕放电装置包括电晕放电装置上电极、电晕放电装置下电极和高压直流电源；

3.根据权利要求2所述的一种涡轮进出口流速测量装置，其特征在于，所述电晕放电装置上电极与所述电晕放电装置下电极之间的间距为0.5mm。

4.根据权利要求2所述的一种涡轮进出口流速测量装置，其特征在于，所述电流感应装置包括电流感应上电极、电流感应下电极和电流表；

5.根据权利要求4所述的一种涡轮进出口流速测量装置，其特征在于，所述电晕放电装置上电极与所述电流感应上电极的电极尖端在同一水平线，且位于所述管道的中心线。

6.根据权利要求1所述的一种涡轮进出口流速测量装置，其特征在于，所述压力容器上安装有一号总温传感器；

7.根据权利要求1所述的一种涡轮进出口流速测量装置，其特征在于，所述压力容器与所述管道均由绝热材料包裹。

8.根据权利要求1所述的一种涡轮进出口流速测量装置，其特征在于，所述压力容器上设有压力容器进口和压力容器出口；

9.根据权利要求1所述的一种涡轮进出口流速测量装置，其特征在于，所述管道的末端安装有管道阀门。

10.一种涡轮进出口总温标定方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的涡轮进出口流速测量装置；该涡轮进出口总温标定方法包括：

技术总结
本发明公开了一种涡轮进出口流速测量装置及总温标定方法，涉及涡轮增压器技术领域，其中装置包括：压力容器、管道、电晕放电装置和电流感应装置；管道的首端与压力容器连接；压力容器外接高压气源；管道的首端至末端之间依次安装有电晕放电装置和电流感应装置；且电晕放电装置和电流感应装置之间相隔预设距离；电晕放电装置和电流感应装置均连接有上位机，用于将各自的启动时间发送至上位机；上位机用于根据电晕放电装置和电流感应装置的启动时间差，以及预设距离，获得管道中气体的流速；该装置基于电晕放电测量涡轮进出口气体流速，可以提高测量准确性，以及提高抗外界环境干扰能力。

技术研发人员：高建兵,王余枫,马朝臣,宋纪龙,付忠惠,黄俊峰,祁明旭,张虹
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15