本發(fā)明涉及壓縮機，尤其涉及一種往復式壓縮機軸瓦雙線熱電偶瞬態(tài)溫度測量方法。

背景技術：

1、往復式壓縮機作為石化行業(yè)的核心動設備，具有易燃易爆的特性。因此，對其進行實時溫度檢測是十分必要的。現(xiàn)有對于往復式壓縮機的測溫技術方案主要有：

2、現(xiàn)有技術方案(1)

3、電池供電的熱電阻測溫方法。采用插入式pt100熱電阻直接獲得軸瓦溫度，再將溫度參數(shù)由探頭頂部的天線發(fā)射給外部接收器。

4、現(xiàn)有技術方案(2)

5、紅外測溫技術。利用熱輻射來測量物體的溫度，是目前較為廣泛的使用的非接觸式測溫方式，具有不破壞壓縮機結構的特點，因此安全性較高。

6、現(xiàn)有技術方案(3)

7、基于聲表面波技術的無線測溫技術。聲表面波測溫技術原理是聲表面波元件通過改變其材料性質(zhì)，可以獲得不同的反射頻率，同時對環(huán)境的物理參數(shù)非常敏感。因此聲表面波可以較好的反映出壓縮機內(nèi)的熱力性能。

8、上述傳統(tǒng)的幾種往復式壓縮機軸瓦溫度測量方法中：

9、(1)電池供電的熱電阻測溫方式，由于是電池供電的插入時測溫。而電池本身是易燃易爆的，所以這種測溫方式有著很大的安全隱患。

10、(2)紅外測溫的方式雖然是非接觸式的測溫方式，但由于壓縮機缸體表面的灰塵等影響，以及缸內(nèi)并不是暴露的，所以其精確度較低。

11、(3)基于聲表面波技術的無線測溫技術，雖然聲表面波的反射可以較精確的反映出壓縮機缸內(nèi)的溫度，但由于其對環(huán)境的物理參數(shù)也較為敏感，所以對于往復式壓縮機的使用場景而言存在著較大的干擾。而且由于往復式壓縮機缸內(nèi)測溫的實時性較高，這種方法也無法很好的滿足其需求。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種往復式壓縮機軸瓦雙線熱電偶瞬態(tài)溫度測量方法，使用雙線熱電偶測量壓縮機軸瓦的實時溫度。雙線熱電偶具有精度高、實時性好、受周圍環(huán)境影響較小的特點，很適合于往復式壓縮機的使用場景。使用本方法測量往復式壓縮機的軸瓦溫度具有精度高、實時性好的特點，可以更好的指導后續(xù)的往復式壓縮機的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。

2、本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、一種往復式壓縮機軸瓦雙線熱電偶瞬態(tài)溫度測量方法，包括以下步驟：

4、s1.壓縮機軸瓦溫度測量：通過兩個直徑接近的細線熱電偶同時采集壓縮機軸瓦中兩個距離接近的測溫節(jié)點的實測瞬態(tài)溫度信號，基于交叉關聯(lián)系數(shù)判斷這兩個細線熱電偶的溫度歷程是否相同，從而判斷實測瞬態(tài)溫度是否準確；

5、s2.雙線熱電偶溫度補償：計算熱電偶時間常數(shù)和實測瞬態(tài)溫度信號的時間導數(shù)，通過低通濾波器對實測瞬態(tài)溫度信號進行濾波，并通過高斯光滑濾波器的高斯內(nèi)核卷積信號對實測瞬態(tài)溫度信號的時間導數(shù)中的高頻信號進行抑制，結合熱電偶時間常數(shù)、濾波后的實測瞬態(tài)溫度信號及其時間導數(shù)計算壓縮機軸瓦的真實瞬態(tài)溫度。

6、進一步地，步驟s1中，所述基于交叉關聯(lián)系數(shù)判斷這兩個細線熱電偶的溫度歷程是否相同包括：使用兩個相同線徑和相同結點大小的熱電偶進行驗證，并計算兩者的交叉關聯(lián)系數(shù)，當交叉關聯(lián)系數(shù)大于預設值時，則認為兩個熱電偶附近的溫度場和速度場之間的差別足夠小，即兩個細線熱電偶的溫度歷程相同。

7、進一步地，步驟s1中，所述交叉關聯(lián)系數(shù)的計算方法包括：

8、

9、式中：r12——交叉關聯(lián)系數(shù)，t′1——熱電偶t1的波動分量，t′2——熱電偶t2的波動分量。

10、進一步地，步驟s1中，兩個細線熱電偶安裝于在壓縮機軸瓦中間，不使用陶瓷管進行固定，僅使用導線支撐。

11、進一步地，兩個細線熱電偶通過有機硅密封膠進行粘貼，絲線置于兩層硅膠中間以起到絕緣的作用，底部四根導線使用高溫硅膠套管進行導線封裝絕緣。

12、進一步地，兩個細線熱電偶底部的四根導線兩兩距離較遠，中間使用硅膠絕緣，底部四根導線使用高溫硅膠套管進行導線封裝絕緣。

13、進一步地，步驟s2中，熱電偶時間常數(shù)的計算方法包括：

14、將熱電偶結點的能量平衡表示為：

15、

16、式中：ρ——熱電偶結點平均密度，kg·m-3；c——熱電偶結點平均比熱容，kj·(kg·k)-1；v——熱電偶結點體積，m3；h——熱電偶結點對流換熱系數(shù)，w·m-2·k-1；a——熱電偶結點表面積，m2；t——實測瞬態(tài)溫度，k；tg——真實瞬態(tài)溫度，k；

17、將真實瞬態(tài)溫度表示為：

18、

19、式中：τ為時間常數(shù)，且有：

20、

21、進一步地，熱電偶時間常數(shù)的計算方法還包括：

22、將兩個細線熱電偶對應的真實瞬態(tài)溫度表示為：

23、

24、通過最小二乘法減小真實瞬態(tài)溫度tg1和tg2之間的時均差別e：

25、

26、式中：n為每個熱電偶信號總的采樣數(shù)，上標i表示在時間點i/fs的采樣值，fs為采樣頻率；現(xiàn)將縮寫為∑，并且定義δt21＝t2-t1，d1＝d?t1/dt和d2＝d?t2/dt，從而將式(6)擴展為：

27、e＝∑(δt21)2+τ12(∑d12)+τ22(d22)-2τ1(∑d1δt21)+

28、2τ2(∑d2δt21)-2τ1τ2(∑d1d2)????????????????(7)

29、為了得到時均差別e的最小值，通過額外補充一個條件，使時均差別e對時間常數(shù)τ1和τ2的偏微分等于0，從而得到兩個細線熱電偶各自的時間常數(shù)：

30、

31、進一步地，高斯光滑濾波器的高斯內(nèi)核定義為：

32、g(t)＝exp(-λt2)??????????????????(9)

33、式中：λ——光滑因子，用于設置截止頻率；

34、式(9)用于對原始信號計算卷積，然后原始信號中的每一個數(shù)據(jù)都被一個以該數(shù)據(jù)為中心的一個數(shù)據(jù)段的加權平均值代替；通過調(diào)整光滑因子λ，原始信號中的高頻部分會在選取的數(shù)據(jù)段長度內(nèi)被平均化或者減??；光滑因子λ越小則越光滑，但截止頻率也越低；

35、將溫度信號用t(t)表示，則濾波后的信號表示為：

36、

37、進一步地，實測瞬態(tài)溫度信號的時間導數(shù)計算方法包括：使用卷積的交換律計算實測瞬態(tài)溫度信號的時間導數(shù)：

38、

39、式中：dg(t)/dt＝-2λtexp(-λt2)。

40、本發(fā)明的有益效果在于：

41、本發(fā)明使用雙線熱電偶測量壓縮機軸瓦的實時溫度，，由于雙線熱電偶是利用兩個直徑接近的細線熱電偶探針來測量瞬態(tài)溫度，當這兩個細線熱電偶測溫節(jié)點之間足夠接近時，可以認為他們所經(jīng)歷的溫度歷程相同，相當于兩個熱電偶同時測溫，因此精度得到了很好的保障。

42、雙線熱電偶具有精度高、實時性好、受周圍環(huán)境影響較小的特點，很適合于往復式壓縮機的使用場景。使用本方法測量往復式壓縮機的軸瓦溫度具有精度高、實時性好的特點，可以更好的指導后續(xù)的往復式壓縮機的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。