摘要(yào):本文對航空發(fā)動機試車台燃(rán)油系統渦輪流(liú)量計 的工作原(yuan)理進行簡單說(shuo)明,詳細分析了(le)漩渦流、脈㊙️動流(liu)介🌐質🛀🏻粘度.介質(zhì)污染度和電磁(cí)幹擾等的外部(bu)因素對渦輪流(liú)量計測量🔴精度(dù)的影響，并逐-給(gěi)出了消除外🈲部(bu)影響因素的方(fang)法,對渦輪流量(liàng)計使用過程中(zhong)的注🤩意事項進(jin)行了詳細說明(míng),對航空發動機(jī)試車台燃油📱系(xi)統提升燃油流(liú)量的測量精度(dù)具有一定的指(zhǐ)導意義。
0引言
　　航(hang)空發動機試車(che)台燃油系統是(shì)試車台工藝系(xì)統的重👈要組成(cheng)部分,用于爲發(fā)動機提供所需(xū)壓力和流量♌的(de)持續不間斷的(de)燃油供應，一般(bān)具有調壓、過濾(lǜ)、計量⛹🏻‍♀️等功能🐪。
　　發(fā)動機燃油耗油(you)率作爲發動機(ji)性能評定的重(zhong)要參數之一，要(yao)🚶求燃油流量測(ce)量應盡可能地(dì)降低來🈲自外界(jiè)的💋影響💋、盡可能(néng)真🔴實地反映發(fā)動機實際燃油(yóu)消耗。雙轉子渦(wo)輪流量計作爲(wei)速度式流量測(cè)量儀表,其具有(yǒu)測量精🐇度高、測(ce)量範圍廣、抗幹(gàn)擾能力🐅強、脈沖(chòng)輸出等優點,被(bèi)廣泛應用于航(hang)空發動機試車(che)台燃油系統燃(ran)油流量測量,以(yǐ)滿足發動機燃(ran)油消耗實時測(ce)量的要求。
1渦輪(lún)流量計工作原(yuan)理
　　渦輪流量計(ji)主要由流量計(ji)殼體、渦輪轉子(zi)、渦輪轉♊子前後(hou)❤️導流器、壓緊圈(quān)、感應線圈和永(yǒng)久磁鐵等組成(chéng)。當燃油流經渦(wo)輪流量計時,管(guan)道内流動的燃(ran)油驅動渦🍓輪轉(zhuǎn)子軸向轉動，渦(wo)輪轉子轉速随(sui)燃油流🚶速的增(zeng)加而增加,渦輪(lún)轉子切割永久(jiu)磁鐵的磁力♊線(xiàn),感應線圈檢測(ce)到渦輪轉子的(de)電磁信号并轉(zhuǎn)換成可讀取的(de)頻率、電流或電(dian)壓信号,并将信(xin)号傳輸📱至後端(duan)儀表進行累計(ji)或顯示。
 
　　在理想工(gōng)作狀态下，渦輪(lún)流量計的體積(jī)流量qv與渦輪💚流(liú)量計輸出的信(xin)号脈沖頻率F之(zhi)間呈正比關系(xì)🛀，即:
 
式(shì)中:K爲渦輪流量(liàng)計儀表系數,L-1;F爲(wèi)渦輪流量計輸(shu)出的脈沖頻率(lǜ)。
　　理想工作狀态(tài)下，渦輪流量計(ji)的儀表常數K爲(wèi)定值，在🐪使用過(guò)程💛中渦輪流量(liàng)計的儀表常數(shù)與外部流狀态(tai)、流體黏度、流體(ti)🈚溫度、流體壓力(li)等呈函數關系(xi)👅,即K=f(qv、t、P、T)。
2渦輪流量計(jì)測量精度的外(wài)部影響因素
　　在(zai)實際使用過程(chéng)中,由于渦輪轉(zhuan)子的轉動慣量(liàng)、介🐕質來🚶流旋渦(wo)🐇、介質來流壓力(lì)波動、流量計及(ji)管道的❗振動👅、介(jie)質🌏來流污染度(du)、介質來流溫度(du)變化等影響,會(hui)造成渦輪流量(liàng)計精度測量誤(wù)差。
2.1漩渦流對渦(wo)輪流量計測量(liàng)精度的影響
　　當(dāng)燃油繞過障礙(ai)物如閥門、油濾(lǜ)、流量計時都會(hui)産生漩渦🌏流動(dòng)。爲保持渦輪流(liú)量計儀表系數(shu)K爲定值，流過渦(wō)輪流量計的來(lái)流速度應保持(chí)不變、減小來流(liu)速度🐪畸變,以💯消(xiāo)除漩渦流的影(yǐng)響。爲使流經渦(wō)輪流量計的介(jie)質來流速度畸(jī)變盡可能的小(xiao)，在渦輪流量計(jì)上下遊均設置(zhì)一定長度的直(zhi)管段,使介質🌐來(lái)流發展成爲層(ceng)流或水力光滑(huá)管的流型。
　　根據(jù)渦輪流量計上(shàng)遊直管段長度(dù)變化時儀表系(xì)數的變化情況(kuàng)研究,可知渦輪(lún)流量計上遊直(zhí)管段越長，旋渦(wo)流動📱對儀表常(cháng)數影響就越小(xiǎo)，在旋轉來流中(zhōng)的特性研究,正(zheng)旋🏃轉來流會使(shǐ)儀表常數偏大(da)🤞,而負旋轉則會(hui)使儀表常數偏(pian)小。如圖3所示。随(suí)着上遊直管段(duàn)長度的增加,漩(xuán)渦流動的旋轉(zhuan)流強度會随之(zhī)衰減;渦輪流量(liàng)計越靠近漩渦(wo)流動的源頭，渦(wo)輪流量計的精(jīng)度就越差。因此(ci),在安裝渦輪流(liú)量計🧑🏾‍🤝‍🧑🏼時,在流量(liang)計.上遊和🥵下遊(yóu)分别設置一🌈定(dìng)📞長度的直管段(duan)可以顯著削弱(ruò)漩渦流動，提高(gāo)渦輪流量計的(de)測量精度。
 
2.2脈動流對渦(wo)輪流量計測量(liàng)精度的影響
　　脈(mo)動流指流體在(zai)測量區域的流(liu)速是時間的函(hán)數,但在一個⛷️足(zu)夠長的時間段(duàn)内有一個相對(dui)穩定的平均值(zhi)。脈動流-般由齒(chi)輪泵、離心泵、壓(yā)力調節閥、電液(yè)伺服⛱️閥、電磁閥(fa)等的作動産🌈生(sheng)。脈動流産生的(de)來🌈源有多種，可(ke)來源于‼️往複旋(xuan)轉的機械部件(jiàn),如燃油增壓泵(bèng);可來源于管道(dào)或支架振動,如(rú)系統共振或😘支(zhi)架顫振;可來😄源(yuán)于壓力調節閥(fá)或流量控制閥(fá)的快速的壓力(lì)或流量調節;也(ye)可來源于流體(tǐ)管道閥門、節流(liú)噴嘴的周期性(xìng)作動;還可來源(yuan)于🥰系統節流孔(kong)闆、彎頭等幾何(hé)特征而引起的(de)流體振動和湍(tuan)流💃。如圖4燃油出(chu)口閥門作動引(yin)起的脈動流。
　　流(liú)量計來流存在(zài)脈動流，會導緻(zhi)流量計測量誤(wù)差增大,甚至輸(shū)🌐出頻率不穩定(ding)。對特定的渦輪(lún)流量計和不同(tóng)的脈動流,可通(tong)過🔆渦輪葉片旋(xuán)轉角加速度與(yǔ)脈動流各參數(shu)的關系計算出(chu)在脈🔅動周期内(nèi)各離散點所對(dui)應的渦輪葉片(piàn)的旋轉角加速(sù)度并生成脈動(dong)頻率😘曲線。
　　進口(kou)脈動流會導緻(zhì)渦輪流量計測(cè)量結果産生偏(pian)差，計算表明該(gāi)偏差爲正偏差(cha),即測量值比真(zhēn)值偏♈大。脈動流(liu)的頻率和振幅(fu)是渦輪流量計(jì)産生測量偏差(cha)的主要影🌂響因(yīn)素。當渦輪㊙️轉子(zi)葉片的角頻率(lü)與渦輪流量計(ji)進0脈動流的脈(mo)😄動頻率相等時(shí),渦輪流量計的(de)響✍️應曲線與輸(shu)入脈動曲線相(xiang)似,其測量結果(guo)接近真實值;當(dāng)渦輪流量計轉(zhuan)子葉片角📱頻率(lǜ)大于進0脈動流(liu)的脈動頻🙇🏻率時(shí),進0脈動流引起(qǐ)的測量偏差相(xiang)對較小，渦輪流(liú)量計測量偏差(cha)随進0脈動📞流的(de)脈動振幅增大(dà)而減小;當渦輪(lún)流量計轉子葉(yè)片角頻率小于(yú)進口脈動流的(de)脈動頻率時,進(jìn)0脈動流引起的(de)測量偏差相對(dui)較大,渦輪流量(liang)計測量偏💜差随(sui)進口脈動流的(de)振動振幅增大(dà)而增大。當流體(ti)介質中混入遊(yóu)離空氣，會進一(yi)步增大脈動流(liú)的脈動振幅。
2.3黏(nián)度對渦輪流量(liàng)計測量精度的(de)影響
　　被測流體(ti)黏度變化會影(ying)響渦輪流量計(ji)的儀表系數。被(bei)🌍測流體黏度會(hui)随流體溫度的(de)變化而變化,其(qi)雷諾數會相應(ying)變化,單位🐉流體(tǐ)經過渦輪流量(liang)計時流阻會相(xiàng)應改變,進而改(gai)變轉子葉片的(de)輸出頻率,造成(chéng)渦輪流量計儀(yí)表系數的變化(huà)(當粘度升高時(shi)🈲，渦輪流量計的(de)測量精度會略(lue)有下降)。(RP-3在20℃時的(de)粘度不小于1.25mm2/s)。在(zai)被測流體的溫(wēn)度變化區間大(dà)時,應考慮溫度(dù)變化❄️對渦輪流(liu)量計測量結果(guǒ)💞的影響,并進行(háng)溫度修正。
 
2.4燃油(you)污染度對渦輪(lun)流量計測量精(jing)度的影響
　　渦輪(lun)流量計爲高精(jing)度計量儀表,轉(zhuǎn)子葉片和流量(liang)計💁内表面♍的🚶表(biǎo)面粗糙度等級(ji)高。渦輪是高速(sù)機械🆚轉動部件(jian)✊，轉子葉片與殼(ké)體間隙很小。燃(rán)油中的顆粒雜(za)質會造成軸承(cheng)磨損及轉子卡(kǎ)滞,若雜質顆粒(li)❗吸附在轉子葉(yè)片表面，會增大(da)轉子葉片的轉(zhuǎn)動慣量。燃油中(zhōng)的遊離水分子(zǐ)會造成流量計(ji)内部鏽蝕,降低(di)轉子葉片和流(liu)量計内表面的(de)表面粗糙度等(deng)級。增大轉子葉(yè)片的轉動慣量(liang)以及低轉子葉(yè)片和🔴流量計内(nei)表面的表🔞面粗(cu)糙度等級，會🈲增(zeng)大流量計的響(xiǎng)應失真程度。
2.5電(diàn)磁幹擾對渦輪(lun)流量計測量精(jīng)度的影響
　　電磁(ci)幹擾通常由強(qiáng)電流或強電磁(ci)設備引起,發生(shēng)源通常有馬達(da)、電機、交流電源(yuán)等強電設備以(yi)及電力線纜、線(xiàn)🌈圈、發射器♊等電(diàn)磁輻射裝置,常(cháng)以電流場或磁(ci)場的形式出現(xian)。強電流或電磁(cí)會🛀對永久電磁(cí)鐵附近的磁場(chang)産生擾動或疊(dié)✍️加，使感應線圈(quān)對渦👉輪轉子的(de)感應信号發生(sheng)畸變,進而引起(qi)渦輪流量計輸(shu)出的頻🔴率、電壓(yā)或電流傳輸信(xin)号發生畸變,造(zao)成燃油流量顯(xiǎn)示波動。
3消除外(wai)部因素影響的(de)方法
　　針對外部(bu)因素對渦輪流(liu)量計測量精度(du)的影響,可以🚩從(cóng)✉️以下五個方面(mian)進行消除:
3.1保證(zhèng)渦輪流量計.上(shàng)下遊直管段長(zhǎng)度
①渦輪流量計(ji)上遊直管段及(ji)下遊直管段的(de)管道通徑與渦(wō)輪流量計的通(tōng)徑保持--緻。
②渦輪(lún)流量計.上遊直(zhi)管段的長度不(bu)應小于10倍的渦(wō)輪流量💋計通徑(jing)。
③渦輪流量計下(xià)遊直管段的長(zhǎng)度不應小于5倍(bèi)的渦輪流量計(ji)通徑。
④渦輪流量(liàng)計盡量使用流(liú)量計廠家推薦(jiàn)的上下遊直管(guǎn)段。
3.2消除脈動流(liu)影響
①加粗燃油(you)管道,降低管道(dào)内流速。
②流量計(jì)遠離作動部件(jiàn),降低脈動流影(yǐng)響。
③流量計前後(hòu)加整流器、軟管(guan)、過濾網、過濾器(qì)等部件,減弱或(huo)消除脈動流影(yǐng)響。
④系統作動部(bu)件和流量計可(kě)靠固定，減小振(zhèn)幅,消除系統🈲共(gong)振。
3.3校準過程控(kòng)制
①渦輪流量計(ji)在送檢過程中(zhōng)，應可靠封堵開(kāi)0部位，防止多餘(yú)📞物⭕進😍入渦輪流(liu)量計内部。
②渦輪(lún)流量計校準時(shí)校準介質盡量(liàng)使用滿足污染(rǎn)⁉️度要求💋的航🔞空(kōng)煤油。當無法使(shi)用航空煤油校(xiao)準時👅,應使💔用粘(zhan)度盡可能相近(jìn)的介質進行校(xiao)準,流量計使用(yong)前先進行内部(bù)沖洗。
③渦輪流量(liàng)計校準壓力、校(xiào)準溫度盡可能(neng)接近現場試驗(yan)🈚條件。
④渦輪流量(liàng)計使用前将流(liu)量計儀表系數(shu)、壓力修正系數(shù)和溫度修正系(xi)數等,更新至數(shu)據采集軟件。
3.4保(bao)證燃油污染度(du)等級
①在渦輪流(liú)量計來流管路(lù)增加滿足污染(rǎn)度等級要👉求和(he)自帶除🔱水功能(neng)的油濾。
②定期更(geng)換油濾濾芯。
③定(dìng)期化驗燃油系(xì)統内燃油的污(wū)染度等級。
④使用(yong)前在燃油系統(tǒng)的高點進行放(fàng)氣。
3.5降低電磁幹(gan)擾
①渦輪流量計(jì)應遠離電機、變(biàn)壓器等工作時(shi)産生強磁場的(de)設🧑🏾‍🤝‍🧑🏼備。
②渦輪流量(liang)計應單獨走線(xiàn),并使用屏蔽電(diàn)纜。
③渦輪流量計(ji)應可靠接地,并(bing)與轉換模塊共(gòng)地。
④渦輪流量計(ji)輸出的脈沖信(xìn)号應保持适度(du)的信噪比💞。
4渦輪(lun)流量計使用過(guò)程中的注意事(shì)項
　　爲消除外部(bu)影響對渦輪流(liú)量計測量精度(du)的影響,保證❌渦(wo)輪流量計測量(liàng)精度,在使用過(guò)程中應注意以(yi)下五點:
4.1渦輪流(liu)量計選型
　　渦輪(lún)流量計在選型(xíng)時,應綜合考慮(lü)測量介質、流量(liang)、流速、使用場景(jing)、測量精度等因(yin)素。測量介質的(de)粘度在渦輪流(liu)量計🌂的測量粘(zhan)😍度區間内。測量(liàng)介質的最大流(liu)量應在渦輪流(liú)量計最大測量(liang)範圍的60%-80%之間，必(bì)要時在渦輪流(liu)量計及前後直(zhí)🤟管段位置進行(háng)縮徑。測量介質(zhi)的工作溫度和(he)🏒環境溫度在渦(wō)輪流量計的介(jie)質溫度✨和環境(jìng)溫度範圍内,并(bìng)留有一定裕度(du)。渦輪流量計(殼(ké)體、前後導流器(qì)、渦輪轉子組件(jian))的選材✌️能耐受(shòu)測量介質的腐(fǔ)蝕。試車台燃油(yóu)系統渦輪流量(liang)計應使用防爆(bào)型🐆渦輪流💋量計(jì)。渦輪流量計精(jīng)度與測量系統(tǒng)精度的綜🍉合不(bú)确定度能滿足(zu)測量介質測量(liang)的☎️不确定度要(yao)📐求,并留有一定(dìng)裕度。
4.2渦輪流量(liàng)計安裝位置确(què)定
　　渦輪流量計(jì)确定安裝位置(zhì)時,應綜合考慮(lǜ)介質使用部位(wei)作動♍部件、周邊(bian)環境等因素。渦(wo)輪流量計的安(ān)裝🙇🏻位置應盡可(kě)能地靠近試車(che)台在試發動機(ji)，降低流體介質(zhi)傳導時間、降低(dī)系統響應時間(jian);應盡可能遠離(lí)系統作動部件(jiàn)(如增壓泵、調壓(ya)器、伺服作動👅閥(fa)等)并可靠固定(ding),降低脈動流、部(bù)件振動可能産(chan)生⭐的影響;應預(yù)留系統維護空(kong)間，方便渦輪流(liu)量💜計的拆裝和(hé)系統巡檢;應盡(jin)可能遠離電🥰磁(cí)線圈等強磁場(chang)設備、電機等大(da)功率用電設備(bei),降低電磁場對(duì)渦輪流量計輸(shu)出信号的幹擾(rao)。
4.3介質流體充分(fèn)放氣
　　爲消除燃(ran)油系統介質中(zhong)遊離空氣産生(sheng)的脈動流,試車(chē)台燃油系統應(ying)在油庫來油位(wèi)置設置自動放(fang)氣的燃油濾,并(bìng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼在試車台🥰靠近(jìn)在試發動機的(de)最高😘點設置放(fang)氣點,以消除系(xi)統中的遊離空(kōng)氣;系統設置增(zeng)壓泵的,應保證(zheng)泵前來油壓力(li)和管道通徑以(yǐ)降低油泵抽🥰吸(xī)過程造成局部(bù)燃油介質的飽(bǎo)和蒸🈲氣壓低于(yu)系統工作壓力(li),以避免燃油介(jie)質中産生🌈遊離(lí)空氣。
4.4渦輪流量(liang)計校準
　　渦輪流(liú)量計校準運輸(shū)過程中應對開(kai)0部位密封，防止(zhi)🌈多✏️餘物進入渦(wō)輪流量計内部(bù);整體可靠包裹(guo)，防止轉運過程(cheng)中的磕碰造成(chéng)渦輪流量計損(sǔn)傷。渦輪流量計(ji)在校準時，應選(xuǎn)用航空煤油進(jìn)行校準,當條件(jian)不具備時應盡(jin)可能選用粘度(dù)與航空煤油相(xiang)近🌂的介質進行(hang)校準,以避免因(yin)校準介質不同(tong)引入測🌈量精度(du)誤差。
4.5其他
　　燃油(yóu)系統設計時應(yīng)綜合考慮密封(feng)型式、管徑和管(guan)道布局。管道及(ji)渦輪流量計連(lián)接部位應選取(qu)适配🔞的密封型(xing)式和密封材料(liào)進行可靠密封(fēng);管道閥門選用(yong)球閥、閘閥等密(mì)封性能良好的(de)閥門型式和密(mi)封材料，以🈲避免(miǎn)系統🙇‍♀️的外漏和(he)内漏産生💞系統(tǒng)測量🌐誤差。根據(jù)經濟流速确定(ding)☁️主管道管徑,渦(wo)輪流量計和前(qián)後直管段的變(biàn)徑部位選用錐(zhuī)形擴口型式且(qiě)錐度角盡可能(néng)小。定期進行燃(ran)油系♈統污染度(du)檢查,确保介質(zhi)流體潔淨可用(yong)。
5結束語
　　通過上(shang)述分析，漩渦流(liu)、脈動流、介質粘(zhan)度、介質污染度(du)和電🛀磁幹擾等(deng)是渦輪流量計(jì)測量精度的主(zhu)要👄影響因素,在(zài)使📧用過程中應(yīng)從渦輪流量計(ji)選型、渦🔱輪流量(liàng)計安裝位置确(què)定、介質流體充(chong)分放氣等方面(mian)進行控制，以消(xiao)除外部因素的(de)影響，确保渦輪(lun)流👌量計測量精(jīng)度。

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