【摘 要】
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汽轮机转子作为汽轮机机组工作的核心部件之一,对其表面温度进行实时准确的监测关系到机组的工况调节和稳定运行。但由于现有测温设备无法对高速旋转中的汽轮机转子进行接触式测量,而非接触式红外测温设备又在真空、水雾、动态的汽轮机内部环境中测温效果不佳。此外,为避免破坏汽缸的应力结构,对测温探头的体积也有着严格的限制。为了有效解决上述问题,本文设计并实现了一套包括温度实时监测、数据处理、发射率修正、数据上传等
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汽轮机转子作为汽轮机机组工作的核心部件之一,对其表面温度进行实时准确的监测关系到机组的工况调节和稳定运行。但由于现有测温设备无法对高速旋转中的汽轮机转子进行接触式测量,而非接触式红外测温设备又在真空、水雾、动态的汽轮机内部环境中测温效果不佳。此外,为避免破坏汽缸的应力结构,对测温探头的体积也有着严格的限制。为了有效解决上述问题,本文设计并实现了一套包括温度实时监测、数据处理、发射率修正、数据上传等功能在内的小型化光纤型红外测温系统。首先,调研了国内外红外测温技术以及汽轮机环境下红外测温方法的研究现状,确定了本文的研究内容,阐明了红外测温的基本理论。其次,根据要求的测温位置及70～300℃的测温区间,确定了光纤型红外测温系统硬件设计方案。使用硒化锌镜头将接收的红外辐射聚焦并通过卤化银多晶红外光纤远距离传输至MLX90614红外测温模块进行检测,基于STM32F103微处理器进行了硬件的电路设计。再次,根据硬件设计对系统嵌入式软件总体功能进行规划。结合SMBus协议对MLX90614模块进行程序设计,通过对RAM读取实现实时温度的测量,对EEPROM的写入操作实现发射率修改,同时对系统显示、通信、滤波、人机交互以及主体函数进行程序编写和流程设计,综合实现系统整体功能。最后,进行了模拟汽轮机环境的辐射传热模型仿真,得到不同时刻和不同标靶温度下的仿真结果;搭建汽轮机工作模拟环境,对系统进行了标定实验和水蒸汽影响验证实验,通过对数据的分析拟合出分段函数;对由于光学系统损耗和水蒸汽环境造成的测量误差进行了修正,修正后测温结果精度在±10%以内。
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