способ отбора проб отработавших газов двигателя и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ отбора проб отработавших газов газотурбинного двигателя, при котором осуществляют отбор проб газа и их транспортировку по обогреваемой магистрали на анализ, отличающийся тем, что обогрев магистрали производят отработавшими газами двигателя, при этом заданную температуру поддерживают за счет подачи соответствующего количества этого газа.

2. Устройство для отбора проб отработавших газов газотурбинного двигателя, содержащее пробоотборник, прибор-анализатор и магистраль для соединения пробоотборника с прибором-анализатором, отличающееся тем, что оно снабжено заборником газа, установленным за турбиной двигателя и трубопроводом, а магистраль размещена в трубопроводе с зазором с образованием полости, сообщающейся на входе с заборником газа, а на выходе - через регулируемый кран с окружающим пространством.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытанию двигателей по определению экологических характеристик и, в частности, к отбору проб газов на выходе газотурбинного двигателя для определения состава выхлопных газов.

Известен способ отбора проб газа из выхлопной струи газотурбинного двигателя, в котором предусмотрен подогрев отбираемых проб газа в магистралях его транспортировки для повышения точности определения составляющих, например, CO, CO₂, NO_x, C_nH_m (несгоревших углеводородов) и др. [1].

Известен и другой способ отбора проб отработавших газов газотурбинного двигателя, при котором осуществляют отбор проб газа и их транспортировку по обогреваемой магистрали на анализ и устройство для его осуществления, содержащее отборник проб, прибор-анализатор и магистраль для соединения пробоотборника с прибором-анализатором [2].

Известный способ и устройство не предусматривают использование тепла выхлопных газов двигателя для обогрева магистрали.

Использование электроэнергии для нагрева трубопровода (магистрали), по которому транспортируются отобранные пробы газа, приводит к ее расходованию, а следовательно, и к дополнительным затратам при испытании двигателя во время отбора проб газа, усложнению системы отбора за счет выполнения требований по подводу электроэнергии (понижающие трансформаторы, регуляторы напряжения, электроизоляция и т.п.), понижению надежности, что является недостатком известных способов.

Техническим результатом данного изобретения является упрощение системы отбора проб газа, повышение надежности ее работы, уменьшение затрат электроэнергии при испытании двигателя во время отбора проб газа.

Для достижения технического результата в данном способе обогрев магистрали производят отработавшими газами двигателя, при этом заданную температуру поддерживают за счет подачи соответствующего количества этого газа, а данное устройство снабжено заборником газа, установленным за турбиной двигателя и трубопроводом, а магистраль размещена в трубопроводе с зазором с образованием полости, сообщающейся на входе с заборником газа, а на выходе - через регулируемый кран с окружающим пространством.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

За турбиной 1 газотурбинного двигателя 2 размещены пробоотборник 3 и заборник 4 газа. Пробоотборник 3 соединен магистралью (трубопроводом) 5 с прибором-анализатором 6 через регулируемый кран 7 и с окружающей средой (боксом, где размещен испытуемый двигатель) через кран 8. Магистраль 5 размещена с зазором в трубопроводе 9, образуя полость 10, которая на входе сообщена с заборником 4 газа, приемное окно которого обращено к турбине 1, а на выходе - через регулируемый кран 11 с окружающей средой (боксом). С наружной стороны трубопровод 9 покрыт теплоизоляцией 12. Для контроля за температурой стенки магистрали 5 на ней установлена термопара 13, показание с которой выведено на регистрирующий прибор 14.

Пробоотборник 3 может быть размещен внутри заборника 4 (фиг. 2), однако пробоотборник 3 может быть размещен и вне заборника 4.

Работает система отбора следующим образом.

После вывода двигателя 2 на режим, на котором будет производиться отбор проб газа, открывают кран 8 для заполнения и продувки магистрали 5 отбираемым газом, открывают кран 11 для подачи отработавшего газа (горючего) в межтрубную полость 10. Краном 11 устанавливают такой расход газа, который обеспечивает требуемый уровень температуры магистрали, замеряемой термопарой 13. После достижения стабильного уровня температуры, открывая кран 7, отбирают пробу газа в прибор 6, где производят его анализ.

В связи с тем, что при отборе проб газа на анализ для определения разных его компонентов требуется поддерживать разные уровни температур (например, для определения концентрации C_nH_m требуется поддерживать температуру 160 15^oC, а для CO, CO₂, NO_x - не менее 60^oC) по длине магистрали 5 может быть установлено одновременно несколько кранов 7, 11, термопар 13 и приборов 6, 14, что позволяет поддерживать разные уровни температур по длине магистрали, а следовательно, и отобрать одновременно несколько проб газа для определения разных компонентов. Это позволит сократить время испытания двигателя при отборе проб газа.

Способ отбора проб из отработавших газов двигателя и устройство для его осуществления позволяют упростить систему отбора, повысить надежность работы и уменьшить расход электроэнергии на испытание двигателя.