Температуру выхлопных газов - под контроль?

Иванов

Мне нравится этот форум!
Откуда
Москва
  Ознакомившись с материалами из одноимённой статьи технического директора АО «Авиагамма» Дмитрия Петрова, многие утвердятся во мнении о полезности установки на летательный аппарат с моторной установкой такого прибора, как указатель температуры выхлопных газов (ТВГ). Однако, в практике монтажа и эксплуатации этих приборов, сталкиваешься со многими, так сказать «нюансами», о которых речь пойдёт ниже.

В настоящее время, в Москве можно приобрести  различные приборы указатели ТВГ. Есть электронные и стрелочные, отградуированные в «градусах Цельсия» и «Фаренгейтах». Мой выбор остановился на приборе марки «AVIASPORT». Это двухстрелочный прибор, градуирован в градусах Цельсия, шкала от 400 до 900 [ch730]С. В комплекте поставляются два датчика (термопары) с жёсткими одножильными проводами диаметра жилы около 1,0 (мм) и около 2,5 (м) длиной. Термопары заделаны в стальные нержавеющие трубочки, запаянные в латунные штуцеры, и вворачиваются в штатно приваренные резьбовые втулки выхлопного коллектора мотора.
 
  Первый «нюанс» заключается  проводах. Существует две проблемы установки: - первая это длина проводов; - вторая -  обеспечение надёжного электрического контакта.

  Длина провода такова, что её часто не хватает для прокладки к указателю на приборной панели и непосредственному присоединению к клеммам прибора. К тому же весьма неудобно, а зачастую, при заделке в общий жгут проводки, невозможно выкрутить термопары из выхлопного коллектора, не «скрутив им голову». Весьма удобно иметь короткие «хвостики» проводки от термопары до разъёма в основном жгуте в районе моторамы.
  Электрический контакт тоже немаловажная вещь. Создаваемая термопарой разность потенциалов измеряется милли-вольтами, потому любые добавочные сопротивления в цепи датчик – указатель сильно искажают реальное значение температуры. На точность измерения так же могут оказывать влияние индуктивные электрические наводки, например от проводов зажигания, электропитания (при неисправности выпрямителя) или радиопередающей цепи. Потому, контакты проводников с клеммами должны быть надёжными и защищёнными от наводок и окисления. Вывод напрашивается сам собой – проводку выполнять экранированным проводом, а клеммы пропаивать. *( :) не путать «про-водку», «про-пивать»).
  Я предпочитаю как то вот так:
ФОТО 001
 
 
Дополнительно порекомендую сделать несколько спиральных витков ( 3 – 4 витка) небольшого диаметра ( 30 – 40 мм) на участке от термопары до первого загиба провода вдоль моторамы. Это здорово облегчает вворачивание и выворачивание термопар при обслуживании мотора, предохраняя провода от повреждения.

  Большинство применяемых для изготовления термопар сплавов можно припаивать только высокотемпературными припоями. Либо паять обычным оловянисто-свинцовым припоем «через медь», т.е. предварительно обмеднив провод.
  Если проводники многожильные, то можно обжимать их в клеммах разъёма без пропаивания, но в нашем случае пайки не избежать.
  Для этого. В дополнение к обычному набору для пайки, понадобится нехитрый, но очень полезный во многих случаях инструмент – газовый паяльник и высокотемпературный припой на основе меди с добавлением серебра.
  ФОТО 002
                                                        *****
*(Лирическое отступление) Собственно всё началось с того, что однажды я пытался выкрутить термопару из выхлопного коллектора, проводники которой были заделаны в общий жгут и, несмотря на достаточно длинный свободный конец гибкого многожильного провода, все-таки «свернул» его у самой заделки в нержавеющую трубочку. Выбор встал перед покупкой новой термопары ( порядка 2.500 р.) или ремонтом с приобретением соответствующего инструмента. Я предпочёл второй вариант и на те же деньги купил на «Митинском радиорынке» газовый паяльник (около 1000 р.), разные припои и флюсы (около 500 р.), газовый баллончик для заправки паяльника (около 80 р.), герметичные разъёмы ( по 50 р.шт.), 5 метров сигнального экранированного провода 4 х 0,35 (мм2), термоусадочные трубки, термостойкую стеклотканевую изоляцию разного диаметра, клеммы и что то ещё по мелочи.
  Полностью размонтировав датчик термопары и, разрезав наружную часть трубочки, обнаружилось, что гибкие многожильные провода припаяны медным припоем к двум жёстким одножильным проводникам (образующим собственно термопару), выходящим из заваренной нержавеющей трубочки и залитым в ней термостойкой мастикой.
  Предварительно потренировавшись в применении газового паяльника и медного припоя на различных проводниках и попробовав опаять медью многожильные концы проводов в стеклотканевой изоляции, запаял и залил мастикой повреждённую термопару и восстановил длину срезанной части трубочки, использовав высокотемпературный припой для нержавеющих сплавов. Это чем тот напоминало изготовление в домашних условиях форсуночной головки ЖРД. Как водится, с трепетом ждал момента испытания отремонтированной детали на моторе. Результат, как говорится, превзошёл ожидания. Различий с «заводской» термопарой не было никаких – показания градус в градус!

  Это был другой – цифровой электронный прибор с ЖК индикатором…
  Следующим этапом намечено самостоятельное изготовление термопар, поскольку остаётся только купить провод для термопары, мастику, выточить резьбовой штуцер и заварить конец нержавеющей трубочки [ch216]4 мм. Можно переделывать и штатные термопары (по 120 – 150 р.шт.), подпаивая к ним провода в термостойкой изоляции. В качестве указателя, можно использовать тарированный с данной термопарой милливольтметр с наклеенной размеченной в градусах шкалой. Но, это тема для отдельной «лабораторной работы».

                                                    *****
 
  Итак, начнём последовательно устанавливать приобретённый прибор «AVIASPORT» на наш аппарат.
  Как указывалось выше, сделав навивку провода 3 – 4 витка у термопары, прокладываем его до ближайшего места установки разъёма и… отрезаем лишний провод! *( :) теперь у нас есть много отличного провода для изготовления однотипных термопар!)
  ФОТО 003

  Электроразъём для соединения  предпочитаю такой – герметичный и удобный (производство компании «Tiko», он же «АМР», он же «МТА»)
  ФОТО 005

  Кончики провода зачищаем ножом, сделав круговой надрез изоляции и оголив провод около 7 мм длиной.
  ФОТО 007

  Затем, ВНИМАНИЕ! «белый» проводник облуживаем обычным оловянисто-свинцовым припоем с канифолью. Это потому, что он стальной – т.е. содержит в составе преобладающее количество железа, в чём легко убедиться с помощью магнита. Мы ещё вернёмся к этому вопросу.
  ФОТО 008

  А вот «зелёный» проводник будем опаивать медным припоем. Он из неизвестного нам сплава, который низкотемпературным припоем не облуживается. Для того чтобы стеклотканевая изоляция не разлохматилась и не обгорела, защищаем её, сначала обмотав тонким медным проводком ([ch216] 0,15 мм), затем надев на неё стеклотканевую теплоизоляцию подходящего диаметра ( около 4 - 5 мм).
  ФОТО 009
  ФОТО 010

  Для безопасности, паять лучше над керамической плиткой. Предварительно нанесём на провод флюс. Слегка нагрев кончик провода, окунаем его в флюс (ПВ-209 «бура»). И, разогрев провод до «температуры свечения», наносим на него медный припой.
  ФОТО 013
  ФОТО 014

  Обмеднённый кончик можно слегка припилить, удалив лишний припой, после чего он прекрасно облуживается обычным припоем с канифолью.
  ФОТО 015
  ФОТО 016

  После этого на провода надеваем термоусадочные трубки соответствующих диаметров и обжимаем облуженые кончики в клеммах. Пропаиваем с канифолью клеммы и проводники в обжимках. Не следует беспокоиться за «жёлтые» силиконовые резиночки, герметизирующие разъём, они нагрева от паяльника не боятся.
  ФОТО 017

  И вот, наконец, собираем датчик ТВГ с элегантным разъёмчиком.
  ФОТО 018
 
  Полагаю, подробности прокладки экранированного кабеля от разъёмов термопар до указателя можно опустить. Однако замечу, что перед приборной панелью я добавляю ещё один четырёхконтактный разъём для дальнейшего удобства монтажа и обслуживания приборов. Вопросами термокомпенсации можно не озадачиваться. Для нашей практики использования термопар и указателя ТВГ это не актуально. К тому же есть одно соображение, о котором ниже…

  Следующий «нюанс» *( :)не путать с «нонсенс») - определение типа термопар и их характеристики. В этом нам поможет таблица значений термо-ЭДС, электронный милливольтметр и фотоаппарат с функцией съёмки серией кадров или кинокамеры.
  Для начала закрепим термопары и наш газовый паяльник в удобном положении и месте. В его комплекте имеются различные насадки и сменные жала. Например вот так: :)
  ФОТО  096
  ФОТО  097

  Нам необходимо определить потери ЭДС в проводке от разъёма термопары до прибора – указателя ТВГ. Подключим к указателю милливольтметр и подогреем термопару до установившегося значения на индикаторе прибора. Абсолютная величина показаний значения не имеет.
  ФОТО  099

  Замеряем показания ЭДС на клеммах прибора и на разъёме термопары (минуя экранированную проводку). Разница соответствует потерям на сопротивление в проводах. Запишем это значение. В нашем случае оно составило 3 mv и на эту величину следует уменьшать табличные значения характеристики термопары. Т.е. если по табличной характеристике температуре 500 [ch730]С соответствует ЭДС 20 mv, то при тарировке указателя, следует выставлять положение стрелки 500 [ch730]С при значении ЭДС на клеммах прибора 17 mv. Полезно проверить эту разницу при разных температурах, соответствующих рабочему диапазону. Для каждого канала измерения поправка может быть разной. В нашем случае, отличие по каналам составило около 0,2 (mv), которым, с практической точки зрения, можно пренебречь.
  ФОТО  100

  Для этого потребуется подогреть термопару получше.
  ФОТО  101

  Итак, поправку на величину потерь в проводке мы определили, теперь следует разобраться в том, какому типу соответствует наша термопара и по какой характеристике следует проводить тарировку прибора. Вот тут-то начинается самое интересное!
  Как мы помним, один из проводников термопары стальной. Из всего многообразия термопар только тип «J» или «ТЖК» соответствует такому сочетанию. Но, при попытке оттарировать указатель по этой характеристике, обнаруживается явное несоответствие фактической температуры датчика и значений в mv на приборе! Так 29-ти (mv)-там, по характеристике «ТЖК» соответствует температура около 540 [ch730]С ( 29 табличное – 3 поправка = 26 измеряемое mv), наш указатель (пока) показывает «не важно что», но, по цвету светимости нагретого металла, температура датчика явно выше 650 [ch730]С!
  ФОТО 116
 
  Кстати сказать, что измерить реальную температуру нагретого датчика – не простая задача. Большинство доступных приборов для дистанционного измерения температуры объектов «фотопирометров» не предназначены для измерения температуры светимости или пламени. Направив точку лазерного указателя прибора на ярко-оранжевый кончик нагретой термопары, мы «исправно» получали показания 36 – 40 [ch730]С!
  В общем, «под пыткой огнём и водой» термопара «призналась», что она соответствует характеристике для типа «К» или «ТХА», «ТХА68». (Две крайние правые колонки на фото).
   ФОТО 115

  Однако, следовало доверять надписям на лицевой панели указателя: «Т.К.» - тип текмопары («К») и «36,5 mv» - значение ЭДС, соответствующее максимальному значению шкалы ( 900 [ch730]С ) :)
  ФОТО 110

  Ну вот, наконец-то, мы можем приступить к тарировке указателя. Характеристика с поправочным значением (b=3mv) у нас есть, тонкой приборной отвёрткой обзавелись (диаметр и ширина плоского жала 3 мм ), регулировочные отверстия на приборе мы нашли:
  ФОТО 106

  Можно делать это двумя способами:
- нагревать до установившейся температуры (показаний милливольтметра) и регулировать винтом переменного сопротивления внутри прибора положение стрелки до соответствующей температуры. Так последовательно пройти несколько значений в рабочем диапазоне;
- нагреть термопару до максимального значения (достаточно 700 – 800 [ch730]С), убрать пламя нагревателя и «снять кино про остывающее тело термопары». Затем покадрово просматривать весь диапазон изменения показаний стрелки и милливольтметра и их соответствие. Или наоборот – «снять кино про парящуюся в огне термопару». По среднему значению поправки (в градусах) откорректировать положение стрелки на любом установившемся режиме в районе рабочих температур (500 – 600 [ch730]С).
  ФОТО 004 101   - до коррекции
  ФОТО 004 102  - после
  AVI 004 135

  Я предпочёл динамику, а потом проверял в статике. С начала один, потом другой датчик. Получилось как то так:
  ФОТО 107
  ФОТО 108
 
  Затем проверим оба датчика на синхронность и одинаковость показаний. С этим несколько сложнее, но опытным путём перебора комбинаций удаётся расположить язычок пламени так, чтобы нагрев был одинаков. Следует учесть, что показания стрелки прибора нелинейны и для каждой шкалы эта нелинейность своя. Поэтому, при синхронном нагреве датчиков и одинаковом значении на милливольтметре на обоих каналах измерения, стрелки не всегда будут иметь одинаковые положения на шкале температуры:
  ФОТО 004 109
  ФОТО 004 110

  Вот теперь мы столкнулись с третьим «нюансом» - гистерезис показаний, погрешности и качество механической части прибора, которые, к сожалению, оставляют желать лучшего.
  Стрелки прибора залипают в «нулевом» положении. В динамике, при нагреве и остывании, при одинаковых показаниях милливольтметра, положение стрелок отличаются на два – три деления (20 – 30 [ch730]С).
  К счастью, вибрации, присутствующие на моторизованном аппарате, спасают ситуацию и удаётся подстроить работу прибора, чтобы можно было достаточно достоверно оценивать качественную картинку поведения ТВГ во время работы мотора. Таким образом признать, что со всеми «нюансами», этот прибор можно установить в приборную панель Вашего аппарата.  :)
  На видео видно поведение стрелки «без» и в присутствии «чудодейственных» вибраций руки оператора.
   AVI 004 133
   AVI 004 136



                                          ************
  В подготовке статьи использовались материалы "Бюро Авиационных Приключений", а так же:

«Температуру выхлопных газов - под контроль!» (статья АО "Авиагамма"):
http://www.aviagamma.ru/tvg.html

Термопары и их применение:
http://www.radioradar.net/hand_book/documentation/terpara.html

Таблица значений термоЭДС:
http://kipiya.ru/2008/04/04/tablica-termo-eds-standartnyx-termopar/
 
Полностью согласен с автором ветки , у прибора достаточно много тонкостей . Три года его использую , знал бы , поискал что- нибудь понадежнее и поточнее
 
Начнем с того, что удлинять термопары медью = катастрофическая ошибка. Все остальное тоже из разряда курьезов. Почитайте что такое температура холодного спая и разберитесь, почему термопары продают с такими длинными хвостами  ;).
 
разберитесь, почему термопары продают с такими длинными хвостами 
так в том то и дело ,что провода короткие на этих термопарах ...а сами приборы ...так себе .Купил в Гамме и пожалел -деньги на ветер  :'(
 
разберитесь, почему термопары продают с такими длинными хвостами 
так в том то и дело ,что провода короткие на этих термопарах ...а сами приборы ...так себе .Купил в Гамме и пожалел -деньги на ветер  :'(
Не важно где Вы купили прибор и термопары. Если ее нужно нарастить, то это делается специальным термопарным проводом, во избежание появления холодного спая в области температур, существенно отличающихся от температуры на разьеме прибора. Проведите простой эксперимент - поднесите зажигалку к месту такого наращивания и увидите как падает показываемая прибором температура.
А какие проблемы с прибором?
 
А какие проблемы с прибором? 
работает от щелчка ! в полёте один канал работает ,второй -нет ...позже оба работают и т.д.
Всё познаётся в сравнении ...MGL Avionics подсоеденил провода (причём удлинил припаянными  обычными )и...поехал ! и так уже больше 1000 часов
 
@ Старый Макс

А после удлинения проводов  кто то тарировал показания прибора ?))))
Или он живёт своейтрудовой , самостоятельной  жизнью ?) ;) :)
 
после удлинения проводовкто то тарировал показания прибора ?))))
Или он живёт своейтрудовой , самостоятельнойжизнью ?)
...конечно тарировали ,проверка проводится элементарно ,Геннадий  ;)...по утру перед запуском включаешь бортовую сеть и смотришь показания температуры (чуть правее видно температуру кулина ,т.е. охлаждающей жидкости )она должна совпадать с температурой выхлопа ...потому как за ночь всё охладилось до одинаковой температуры . На панели ещё есть диджитал термометр ,сверяем с ним  ;)-совпадает ,чудненько -можно лететь и верить  ;D
О точности показаний по цилиндрам можно судить по снимку ,малые обороты -3000 кулин-63 градуса ,выхлоп по 517 в каждом цилиндре .Не говорю ,что так надо делать(паять непаять) ...говорю о том КАК у нас  и что имеем  ;)
 

Вложения

  • 27_aprelja_2011_020__Medium__001.JPG
    27_aprelja_2011_020__Medium__001.JPG
    89,9 КБ · Просмотры: 247
@ Старый Макс

А после удлинения проводов  кто то тарировал показания прибора ?))))
Или он живёт своей трудовой , самостоятельной  жизнью ?) ;) :)
Ген, как ты себе это представляешь? Если спай где-то под капотом, прибор на холодную будет показывать одно, на горячую другое, а зимой и летом направление на восток. Если разница на спае и на клеммах по температуре = Х градусов, то и ошибка в показаниях будет Х градусов, но этот Х никому не известен. Нормальную термопару особо тарировать не нужно. Если все нормально собрано, то нужно только проконтролировать.

ЗЫ. Вода имеет температуру кипения не 100С на всякий случай. При разном давлении температура разная.
 
Охлаждающая жидкость из за того что находится под давлением не больше 1кг/см2 поднимается примерно до 110 градусов ( пишу по памяти)

Ген, как ты себе это представляешь? Если спай где-то под капотом, прибор на холодную будет показывать одно, на горячую другое, а зимой и летом направление на восток. Если разница на спае и на клеммах по температуре = Х градусов, то и ошибка в показаниях будет Х градусов, но этот Х никому не известен

Дима , все очень просто ! Именно составить и описать в отдельной таблице, график влияния внешних факторов )))) :)
 
Ген, это невозможно. При таком подключении образуется еще один термометр и показания термопары будут изменены на разницу температуры перехода на медь и температуры у прибора. В каких-то случаях разница будет минимальна, а в каких-то десятки градусов, причем может быть как в +, так и в -. Это не корректное подключение. Так делать не нужно.
 
Дима,
так я смеюсь )))) Я помню на АН2 увидев смотанный провод как то много лет тому спросил техника почему не укоротили))))
 
Было немного про термопары
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1267644391
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1192135587
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1251714896
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1227101776
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1235810228
и еще много чего.
Темы частью повторяются, частью перекрываются.

Может на сайте уже назрела необходимость создать каталоги тем по образцу
http://paraplan.ru/forum/viewpost.php?p=772292
или еще как-то систематизировать материал. Поиском, похоже, пользоваться не умеют многие.

А пока небольшое предложение оценить заготовку альтернативного входа на сайт
http://s-flycat.narod.ru/reaa.html

Попробуйте ввести в поиск слово "термопара".

:)
 
Назад
Вверх