燃气轮机的燃气温度测量系统、燃气轮机和温度测量方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体地，涉及一种燃气轮机的燃气温度测量系统和具有该测量系统的燃气轮机。

背景技术

相关技术中，为了保证测量的精度，燃气轮机的高温燃气一般采用耐高温热电偶进行温度测量，由于第一热电偶中含有铂、铑等贵金属，第一热电偶的成本较高。为了缩减第一热电偶的使用长度以降低成本，相关技术中也有采用将第一热电偶与补偿导线(廉价金属导线)相连的方式，但是补偿导线仅能够在一定环境温度内使用，当使用环境温度较高时，补偿导线的误差较大，温度测量的精度较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种用于燃气轮机的燃气温度测量系统，该用于燃气轮机的燃气温度测量系统能够避免测量环境温度较高的影响，温度的测量精度高，且成本低。

本发明实施例还提出一种应用上述用于燃气轮机的燃气温度测量系统的燃气轮机。

本发明实施例还提出一种应用上述用于燃气轮机的燃气温度测量系统的燃气轮机的燃气温度测量方法。

根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量系统包括密封盒，所述密封盒适于设在测量容腔内；隔热件，所述隔热件设在所述密封盒内；温度基准件，所述温度基准件设在所述隔热件上以通过所述隔热件与所述密封盒之间隔热；接头，所述接头设在所述温度基准件上，所述接头和所述温度基准件之间可导热；铠装导线，所述铠装导线的内端与所述接头相连，所述铠装导线的外端从所述密封盒内穿出且所述铠装导线与所述密封盒的盒壁之间密封；第一热电偶，所述第一热电偶用于安装在所述测量容腔内的温度测点位置，所述第一热电偶的导线密封地穿过所述密封盒的盒壁以与所述接头相连；第二热电偶，所述第二热电偶安装在所述温度基准件上并用于测量所述温度基准件的温度，所述第二热电偶的导线从所述密封盒内穿出且与所述密封盒的盒壁之间密封。

根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量系统，该燃气温度测量系统能够避免测量环境温度较高的影响，温度的测量精度高，且成本低。

在一些实施例中，所述密封盒包括盒体和盒盖，所述隔热件、所述温度基准件、所述接头均设在所述盒体内，所述盒体的一侧为敞口，所述盒盖可拆卸地密封安装在所述盒体的敞口位置。

在一些实施例中，所述盒体的敞口的端面和所述盒盖的一者上设有环形槽、另一者上设有环形凸缘，所述环形凸缘配合在所述环形槽内。

在一些实施例中，所述温度基准件和所述铠装导线的材质均为铜。

在一些实施例中，所述接头包括第一接头和第二接头，所述第一接头和所述第二接头相连，所述铠装导线的内端与所述第一接头相连，所述第一热电偶的导线与所述第二接头相连。

在一些实施例中，所述密封盒的盒壁上设有第一孔和第二孔，所述第一孔内配合有第一密封卡套，所述铠装导线密封穿过所述第一密封卡套，所述第二孔内配合有第二密封卡套，所述第一热电偶的导线密封穿过所述第一密封卡套。

在一些实施例中，所述接头有多个，多个所述接头均安装在所述温度基准件上，所述铠装导线有多个，多个所述铠装导线一一对应地与多个所述接头相连，所述第一热电偶有多个，多个所述第一热电偶一一对应地与多个所述接头相连。

在一些实施例中，多个所述第一热电偶分为多组，每一组均包括至少一个所述第一热电偶，每一组的所述第一热电偶用于对同一温度测点位置进行监测。

在一些实施例中，所述燃气温度测量系统还包括第三密封卡套，所述第三密封卡套位于所述盒体外侧，多个所述铠装导线均密封穿过所述第三密封卡套。

根据本发明实施例的燃气轮机包括排气管和温度测量系统，所述温度测量系统安装在所述排气管的出口位置处，所述温度测量系统为任一项实施例中所述的用于燃气轮机的燃气温度测量系统。

根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量方法包括以下步骤：将第一热电偶的探头安装在温度测点位置处；将密封盒安装在靠近温度测点的位置处；通过第一热电偶和铠装导线获得热电势V1，通过第二热电偶获得热电势V2；对所述热电势V1和所述热电势V2求和，并得到总热电势V3；对总热电势V3换算并得到温度测点的温度。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量系统的整体剖视示意图。

图2是根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量系统的盒体内结构示意图。

图3是根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量系统的密封盒的爆炸示意图。

图4是根据本发明实施例的燃气轮机的局部结构示意图。

附图标记：

燃气温度测量系统100；

密封盒1；盒体11；环形槽111；盒盖12；

隔热件2；

温度基准件3；

接头4；第一接头41；第二接头42；

铠装导线5；

第一热电偶6；

第二热电偶7；

第一密封卡套8；

第二密封卡套9；

第三密封卡套10；

排气管200。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量系统100(以下简称燃气温度测量系统100)包括密封盒1、隔热件2、温度基准件3、接头4、铠装导线5、第一热电偶6和第二热电偶7。

密封盒1适于设在测量容腔内。具体地，密封盒1内设有内腔，密封盒1的内腔相对密封。密封盒1用于安装在待测量温度的测量容腔内，测量容腔可以为高温容腔，高温容腔可以为温度高于100摄氏度的容腔，例如，测量容腔可以为燃气轮机的排气管200的管腔。

隔热件2设在密封盒1内。具体地，如图1所示，隔热件2可以为隔热板或隔热垫片，隔热件2固定在密封和的内腔内，隔热件2具有较好的隔热效果。

温度基准件3设在隔热件2上以通过隔热件2与密封盒1之间隔热。具体地，如图3所示，温度基准件3固定在隔热件2上，且温度基准件3与密封盒1的内壁不接触，由此，既实现了温度基准件3在密封盒1内的安装固定，也实现了温度基准件3和密封盒1之间的隔热。

接头4设在温度基准件3上，接头4和温度基准件3之间可导热。具体地，如图3所示，接头4可以为导线接头4或电连接器，接头4安装在温度基准件3上，且接头4与密封盒1的内壁不接触，接头4和温度基准件3之间具有较好的热传导作用，由此，接头4和温度基准件3的温度大体一致。

铠装导线5的内端与接头4相连，铠装导线5的外端从密封盒1内穿出且铠装导线5与密封盒1的盒壁之间密封。具体地，如图1所示，铠装导线5可以为铜导线，铠装导线5穿过密封盒1的盒壁，铠装导线5具有位于密封盒1内的内端和位于密封盒1外的外端，铠装导线5的内端与接头4电性相连，铠装导线5的外端用于与终端设备相连，终端设备可以为计算器等控制器。铠装导线5穿过密封盒1的盒壁的部分与盒壁密封相连，由此，保证了密封盒1的密封性。

需要说明的是，高温下铠装导线5产生的热电势可以忽略不计，由此，可以避免补偿导线高温下误差较大的情况，保证了温度测量的精度。

第一热电偶6用于安装在测量容腔内的温度测点位置，第一热电偶6的导线密封地穿过密封盒1的盒壁以与接头4相连。具体地，如图1所示，第一热电偶6包括探头和导线，第一热电偶6的探头位于密封盒1的外侧，且第一热电偶6的探头用于安装在测量容腔的温度测点位置处，第一热电偶6的导线密封穿过密封盒1的盒壁并与接头4电性相连。由此，如图2所示，第一热电偶6、接头4、铠装导线5沿着上下方向依次串联连接，经由第一热电偶6可以测量温度测点和接头4之间的热电势V1。需要说明的是，为了减小测量误差，第一热电偶6应为高温热电偶，例如，第一热电偶6可以为R型、B型、S型等热电偶。

第二热电偶7安装在温度基准件3上并用于测量温度基准件3的温度，第二热电偶7的导线从密封盒1内穿出且与密封盒1的盒壁之间密封。具体地，如图1所示，第二热电偶7包括探头和导线，第二热电偶7的探头位于密封盒1内并与温度基准件3相连，第二热电偶7的导线密封穿过密封盒1的盒壁并用于与终端设备电性相连。由此，经由第二热电偶7可以测量温度基准件3和终端设备之间的热电势V2。需要说明的是，为了降低成本，第二热电偶7可以采用廉价的金属热电偶，例如，第二热电偶7可以为K型、N型等热电偶。

需要说明的是，第二热电偶7可以设有一个以上，当第二热电偶7设有一个时，该第二热电偶7测量的数值即为温度基准件3和终端设备之间的热电势，当第二热电偶7有多个时，可以对多个第二热电偶7测量的数值求均值，该均值即为温度基准件3和终端设备之间的热电势。

根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量系统100，使用时，将第一热电偶6的探头安装在带测温的温度测点位置处，将燃气温度测量系统100的密封盒1安装在靠近温度测点的位置处，将铠装导线5和第二热电偶7的导线与终端设备电性连接，经由第一热电偶6测得热电势V1，经由第二热电偶7测得热电势V2，通过对热电势V1和热电势V2求和并换算即可得到温度测点的温度值。

由于铠装导线5产生的热电势可以忽略不计，从而避免了燃气温度测量系统100受温度影响而出现较大误差的情况，保证了测量精度。由于设置有密封盒1，第一热电偶6的导线仅需要连接至密封盒1处即可，避免了相关技术中需要将第一热电偶6的导线牵引出测量容器而造成第一热电偶6尺寸较长的情况，减小了第一热电偶6的耗材，进而降低了燃气温度测量系统100的整体成本。

另外，由于铠装导线5和接头4的连接位置、第一热电偶6和接头4的连接位置、第二热电偶7和温度基准件3的连接位置均设在密封盒1内，密封盒1具有防护效果，密封盒可在800摄氏度的环境内使用，且可以承受3兆帕的压力，从而避免了各连接位置受压损坏的情况，既保证了测量系统的稳定运行，也提高了测量系统的模块化和集成化，进而方便了安装和拆卸。

在一些实施例中，密封盒1包括盒体11和盒盖12，隔热件2、温度基准件3、接头4均设在盒体11内，盒体11的一侧为敞口，盒盖12可拆卸地密封安装在盒体11的敞口位置。具体地，如图3所示，密封盒1包括盒体11和盒盖12，盒体11为方盒状，盒盖12为矩形板，盒盖12可拆卸地安装在盒体11的敞口位置处，例如，盒盖12可以通过螺栓和螺母与盒体11连接固定。盒体11和盒盖12的设置方便了隔热件2、温度基准件3、接头4的安装、拆卸和检修。

隔热件2和温度基准件3可以均为矩形板状，隔热件2设在盒体11内并与盒体11的内盒底固定，例如，隔热件2也可以通过螺栓或螺钉与盒体11的底部可拆卸地连接。温度基准件3设在隔热件2背离盒底的侧面上，温度基准件3也可以通过螺栓或螺钉与隔热件2可拆卸地连接。

接头4为长方体状，接头4设在温度基准件3背离隔热件2的侧面上，接头4也可以通过螺栓或螺钉与温度基准件3可拆卸地连接。

优选地，盒体11和盖体通过螺栓连接固定，螺栓有多个，多个螺栓均设在盒体11的敞口的外周侧且沿着盒体11的敞口的周向间隔布置。保证了密封的均衡性和密封效果。

在一些实施例中，盒体11的敞口的端面和盒盖12的一者上设有环形槽111、另一者上设有环形凸缘(未示出)，环形凸缘配合在环形槽111内。如图3所示，环形槽111设在盒体11上，具体设在盒体11的敞口所在端面上，环形槽111为一圈闭合的环槽，且环形槽111环绕在敞口的外周侧。环形凸缘设在盒盖12上，环形凸缘为一圈闭合的凸起，环形凸缘的横截面形状与环形槽111的横截面形状适配，当盒盖12扣合在盒体11上时，环形凸缘会配合在环形槽111内。环形槽111和环形凸缘的设置一方面具有迷宫效果，增强了盒盖12和盒体11的密封性，另一方面还具有定位效果，保证了盒体11和盒盖12的装配精度。

在一些实施例中，温度基准件3和铠装导线5的材质均为铜。铜一方面具有较好的导热性，从而保证了温度基准件3和接头4之间的热传导作用，另一方面铜在高温环境下产生的热电势较小，可以忽略不计，从而保证了温度测量的精度。

在一些实施例中，接头4包括第一接头41和第二接头42，第一接头41和第二接头42相连，铠装导线5的内端与第一接头41相连，第一热电偶6的导线与第二接头42相连。具体地，如图2所示，接头4包括第一接头41和第二接头42，第一接头41和第二接头42均固定在温度基准件3上，且第一接头41和第二接头42沿着上下方向依次设置，其中第一接头41位于第二接头42的上方，铠装导线5设在接头4上方并与第一接头41电性连接，第一热电偶6设在接头4下方并与第二接头42电性连接。第一接头41和第二接头42之间可以采用插接配合的方式电性连接。

在一些实施例中，密封盒1的盒壁上设有第一孔和第二孔，第一孔内配合有第一密封卡套8，铠装导线5密封穿过第一密封卡套8，第二孔内配合有第二密封卡套9，第一热电偶6的导线密封穿过第一密封卡套8。

如图1和图2所示，第一孔设在密封盒1的上方侧壁上，第二孔设在密封盒1的下方侧壁上，第一孔内安装有第一密封卡套8，第二孔内安装有第二密封卡套9，第一密封卡套8和第二密封卡套9可以均为螺栓密封卡套。第一密封卡套8的外周侧与第一孔的孔壁密封相连，铠装导线5密封穿设在第一密封卡套8内，第二密封卡套9的外周侧与第二孔的孔壁密封相连，第一热电偶6的导线密封穿过第二密封卡套9。第一密封卡套8和第二密封卡套9的设置保证了密封盒1的密封性。

在一些实施例中，接头4有多个，多个接头4均安装在温度基准件3上，铠装导线5有多个，多个铠装导线5一一对应地与多个接头4相连，第一热电偶6有多个，多个第一热电偶6一一对应地与多个接头4相连。

如图2所示，接头4设有多个，多个接头4均设在温度基准件3上并沿着左右方向依次排布。铠装导线5和第一热电偶6也均设有多个，多个铠装导线5均一一对应地与多个接头4的上端电性连接，多个第一热电偶6的导线均一一对应地与多个接头4的下端电性连接。由此，可以得到多个第一热电偶6的测量数值，从而避免第一热电偶6较少时产生的误差，有利于保证测量精度。

在一些实施例中，多个第一热电偶6分为多组，每一组均包括至少一个第一热电偶6，每一组的第一热电偶6用于对同一温度测点位置进行监测。具体地，如图2所示，多个第一热电偶6可以分为三组，每一组第一热电偶6均包括三个第一热电偶6，每一组的三个第一热电偶6均用于对同一温度测点位置进行温度监测，由此，进一步保证同一温度测点位置的测量精度。另外，第一热电偶6分为多组可以同时对不同的温度测点进行温度监测，从而可以得到高温容器内不同位置的温度数据，丰富了数值的采集。

在一些实施例中，燃气温度测量系统100还包括第三密封卡套10，第三密封卡套10位于盒体11外侧，多个铠装导线5均密封穿过第三密封卡套10。具体地，如图1和图2所示，第三密封卡套10用于与测量容器的容器壁密封连接，多个铠装导线5均密封穿设在第三密封卡套10内，由此，一方面可以保证测量容器的密封性，另一方面还实现了对多个铠装导线5的收集整理，简化了铠装导线5的布置。

可以理解的是，在一些实施例中，第二热电偶7的导线也可以密封穿设在第三密封卡套10内。

下面参考附图描述根据本发明实施例的燃气轮机。

根据本发明实施例的燃气轮机包括排气管200和温度测量系统，温度测量系统安装在排气管200的出口位置处，温度测量系统可以为上述实施例中描述的用于燃气轮机的燃气温度测量系统100。

具体地，如图4所示，温度测量系统的第一热电偶6的探头可以安装排气管200的温度测点位置处，温度测量系统的密封盒1安装在排气管200内并靠近温度测点位置，温度测量系统的第三密封卡套10可以密封设在排气管200的管壁上，且温度测量系统的铠装导线5和第二热电偶7的导线均密封穿过第三密封卡套10，并与终端设备相连。

下面描述根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量方法。

根据本发明实施例的用于燃气轮机的燃气温度测量方法包括以下步骤：

S1：将第一热电偶6的探头安装在温度测点位置处。具体地，温度测点可以选在高温容器的容器内壁上，将第一热电偶6的探头固定在选定的温度测点位置即可。

S2：将密封盒1安装在靠近温度测点的位置处。

具体地，可以将密封盒1固定在高温容器的容器内壁上，固定的方式可以为螺栓、螺钉连接，也可以为焊接。密封盒1应设在距离温度测点较近的位置处。

S3：通过第一热电偶6和铠装导线5获得热电势V1，通过第二热电偶7获得热电势V2。

具体地，将铠装导线5和第二热电偶7均从高温容器内穿出并与终端设备相连，通过铠装导线5和第一热电偶6可以得到温度测点和密封盒1内接头4之间的热电势V1，通过第二热电偶7可以得到密封盒1内接头4和终端设备之间的热电势V2。

S4：对热电势V1和热电势V2求和，并得到总热电势V3。

具体地，终端设备内可以导入有相应程序，由此，终端设备可以自行对热电势V1和热电势V2进行求和，并得到总热电势V3。

S5：对总热电势V3换算并得到温度测点的温度。

具体地，可以将总热电势V3与高温热电偶分度表比对，从而得到总热电势V3所对应的温度数值，该温度数值即为选定的温度测点的温度数值。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。