Automatyczne stanowisko pomiarowe do badań charakterystyk pracy plazmotronów łukowych

W artykule przedstawiono rozwiązanie stanowiska pomiarowego, umożliwiającego badanie najważniejszych parametrów pracy plazmotronów. Opracowanie stanowiska badawczego jest niezbędne w celu pozyskiwania powtarzalnych danych z pomiarów parametrów pracy plazmotronów, optymalizacji ich konstrukcji, określenia bilansu energetycznego oraz ich cechowania, certyfikacji. Plazmotrony zasilane są energią elektryczną i gazem roboczym, a do ich chłodzenia stosuje się wodę. Parametry robocze plazmotronu zależą od wielu zmiennych związanych z ich geometrią, mocą, przepływem gazu roboczego i chłodzeniem. Stąd, aby określić wpływ poszczególnych zmiennych i ich wzajemne relacje, niezbędnym jest wykonanie wielu równoległych pomiarów. Pomiary poszczególnych wielkości fizycznych realizowane są przy użyciu specjalistycznych, zespolonych przyrządów pomiarowych, umieszczonych w szafie pomiarowej. Pozwala to na integrację wszystkich pomiarów i ich digitalizację w jednym miejscu. Aby wykonać pomiary w trakcie pracy plazmotronu, szafę wyposażono w złącza umożliwiające wpięcie jej układów pomiarowych w obwody mierzonego urządzenia. Dobrano metody pomiarów: napięcia (V), prądu pracy (A), mocy pobieranej z sieci (W), przepływu gazu roboczego dm3/min, przepływu i temperatury wody chłodzącej niezależnie dla anody i katody (dm3/s). Mierzone parametry pracy plazmotronu są jednocześnie zapisywane co 1 s i wizualizowane w programie w środowisku LabView, na ekranie komputera PC. System pomiarowy, na podstawie wielkości mierzonych, automatycznie wylicza bilans energetyczny, sprawność cieplną plazmotronu oraz inne istotne parametry eksploatacyjne urządzenia.

The paper, presents automated measurement system for investigation of key arc plasmatrons parameters. Automated measurement system allows to simultaneously and broadly investigate plasmatron work parameters. Collection of plasmatron operational data is required for optimization of theirs construction, efficiency determination, energy balance calculation, and calibration. Plasmatrons are powered with electrical energy and work gas, theirs cooling is carried out by water circuit. Work parameters of plasmatrons are depending on many factors, theirs geometry, power, gas flow and cooling. So to investigate influence of each factor, it is necessary to perform many simultaneous measurements. Each measurement of physical value is performed by specialist combined sensor, located in measurement cabinet. Such approach allows for integration of all the measurements and digitalization of collected data in one place. Measuremetns have to be performed during normal operation of plasmotron, to allow such action, the measurement cabinet is equipped with connections allowing to hook it up to the plasmatron circuits. Developed automated measurement system carries out key measurements of plasmatron parameters: voltage, amperage, power, flow of plasma gas, flow and temperature of cooling fluid for anode, and cathode. Measured values, are simultaneously stored each second, and visualized in application software developed in LabView, on PC. Based on collected data the software of automated measurement system calculates energy balance, efficiency, and other important parameters of plasmatorn during its exploitation.