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                燃油流量计在非稳态下计量性▂能
                发布时间:2020-6-2 08:28:19

                摘要:在实际应用中,燃油流量计常会工作于非稳定】流量状态下,此时流量计的计量性能可能会发生变化。利用燃油动态流量∩标准装置,对科里奥利质量流量计和容积式〒刮板流量◥计分别进行非稳态流量试验,分析了非稳态流量环境对这两种流量计测量结果@ 的影响,并给出了使用和@ 校准建议。
                0引言
                  目前,实验室均是在稳态流卐量条件下,对流量计进行检■定或校准试验,即通过流量标准装置提供稳定的标准流量,将流量计的▽示值与标准流量值进行比较,计算误差,从而评价◆流量计的计量性能,例如:涡轮流量计◤检定规程要雨朱俊洲不知道求在特定流量点下进行试验,并且要求“在检定过程中︻,每调︼整一个流量点,都应待压力、温度、流量稳定后方可进行检定”山。然而实际工况中的流量往往是非稳态的,例如飞机在起△飞、爬升、俯冲、巡航、加力、滑翔、降落等飞行状态√时,发动机的耗油速率、耗油量均会发生急剧变化,燃油管道内会产生流●场变化和压力变化,因此有必要对流量计非稳态▃下的计量性能进行研究。
                  近年来,国内学者针对涡轮流量计和科里奥利质量流量进行▲了动态响应的理论分析和仿真口2-3,但相关试验々相对较少。本文利用燃油动态∴流量标准装置,对科里奥利两只手都握在了抓住她质量流量计和容积式刮板流量计分别进行非稳态流量试验。
                1流量计原理及数学模型
                1.1科里奧利质量流量计
                  科里奥利质量流量计基于科里奥利力效应,直接.测量流体的质量▓流量,简称科氏质量流量计(CoriolisMassFlowmeter,CMF)。该流量◥计内部设计有振动的测量管,流体在Ψ测量管中的流动相当于直线运动,而测量管的振动会产生一个角速度,由于振动是受到外加电磁场驱动的,有着固定的频≡率,因此,流体在管道中受到的科里奧↘利力仅与其质量和运动速度有关,而质量和运动速∮度及流速的乘积就是需要测量的质量流量,因此通过测量流体在管道》中受到的科里奧利力,便可以测量其质量流量。其数学更讶异了模型为

                  当流体流过◢振动的测量管时,在测量管中产◣生的科里奥利力会引起振动管发生微小变形,从而产生进口和出口的相位差,如图1所示。当╳流量为零时,即流体停滞不流动时,入口A和出口B处的ζ相位差为零。当有流ζ体流过时,测量管入口A处♂振动减速,出口B处∞振动加速,当质量流量增加时,相位差也增加,通过入口和出口的电磁★式相位传感器,即可知道今晚要到血族测量管子的振动相位。科里奥利质量流』量计的K系数就是质量流量与相位差的特征』数。

                1.2容积式流量人了计
                  容积流量计是一种利用定容积器件连续测量流体总↙量的仪表,亦称为正排量↙流量计(PositiveDisplace-mentFlowmeter,PDF)[4]。本试验选用的容积式刮板流量计的结构如图2所示,其结构∑由柱形计量腔体、一个阻塞转子(Blockingrotor)和两个「移动转子(Displace-mentrotors)构成。在转子转动的」一个周期内的任何位置,计量腔体、阻塞转子以及至少一个位移转子之间始终保持着连续的密封。

                  当流体通过流量计时㊣ ,会推动计量腔内部的转子转动,转动中的转子将流体分割,流体的流动与转子的转动同时进行。当流体进入计量腔●时,流体不断的被分割和测⌒量,与此同时前部的流体通过流量计△并进入下游管道。由于计量腔的容积是已知的,且阻塞转子的每一次〓旋转中通过流量计的体积量都是相①同的,通过测量转子的转数,即可得到通过流量计的累积流量。容积式流量计☉的理论公式为
                Q=Kn        (2)
                式中:Q为流体☉总量;K为仪表系数;n为分割流体机◆构的转数。

                2非稳态流量源
                  本次试验※所使用的标准装置为燃油动态流量标准装置,该装置采用主动式活塞体积管作为标准器,其扩展测量不确定度U=0.05%(k=2),原理如图4所示。

                  燃油动态流量标准装置的工作▓原理为:工作过程.中▓电机旋转,驱动滚珠丝杠带动标准体积管活塞左行,排出液卐体流经控制阀门及被检流量计后经过过滤器回到储油箱;同时,储油箱里的油经过下游管段进入标准体积管。本文通过设置电机的转速实Ψ 现非稳态流量,通过采集光栅值来确定活塞※的移动位置,由于截面积已就下线知,可准确计算得到标准流量值。.
                3试验结果分析
                  本次试验选用直管式科里奧利质量流量计和容积式刮板流量计作为试验对象,分别进行稳态流量试验和非稳态流量试验。试验流量计选型如表1所示。试验介质〖为航空燃油RP-3,密度约为780m'/h,运动粘〖度约为1.591mm2/s。
                3.1稳态下试验
                  在稳态流量下,参照ζ 国家检定规程分别对科里奧利质量ω 流量计和刮板流量计进行校准试验,得到的试】验数据如表2与表3所示。

                  试验数据表明,选用的科里奥利质量流量计和刮板流量○计在稳态流量下误差很小,具○有较好准确度。
                3.2非稳态下试验
                  调节燃油流量标准装置中的电机转速,使装置产生的流量按照一︽定的斜率逐渐变化,流量变化【如图5所示。

                  此时,对科里奥利质量流量计分别进行流量递增校准测试和流量递◤减校准测试,重复测试3次,得到试验数据如表4所示。
                同样的对刮板流量计分¤别进行流量递增校准测试和流量递减校准测试,重复测试3次,得到试验数据如表5所示。

                  上述试验数据表明,在瞬▆时流量qs连续增▆大的过.程中,科①里奥利质量流量计的仪表系数会减小,其显示流量值小于标准流量;在瞬时流量qs连续减小的过程中,科里奥利质量流量计的仪表系数会增大,其显示流量值大于标准流量。而她对于刮板流量计,无论瞬时流量№qs增大还是减小,其仪表系数未发生明显变№化。
                4结论
                   在非稳态流量条件下,容积式流量计的计量卐性能要优于科里奥利质量流量计,在非稳态流量※测量时,推荐优先选择容积式流量◎计。对科里奥利质量流量计进行检定或者校准试验时,要求标准装置必须提︾供稳定流量源,否则会产生非稳态下的测量误差。

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