摘要(yao):在實際應(yīng)用中，燃油(yóu)流量計 常(cháng)會工作于(yú)非穩定流(liu)量狀态下(xià)，此時流量(liàng)計的計量(liang)性能可能(neng)會發生變(bian)化。利用燃(rán)油動态流(liu)量标準🧑🏾‍🤝‍🧑🏼裝(zhuang)置，對科裏(li)奧利質量(liàng)流量計和(he)容積式刮(guā)闆流量計(ji)分别📱進行(hang)非穩态流(liu)量試驗，分(fèn)析了非穩(wěn)态流量🈲環(huán)境對這兩(liang)種流量📱計(ji)測量結果(guǒ)的影響🚩，并(bìng)給出了使(shǐ)用和校準(zhǔn)建議。
0引言(yán)
　　目前，實驗(yan)室均是在(zài)穩态流量(liang)條件下，對(dui) 流量計 進(jìn)行檢定或(huo)校準試驗(yan)，即通過流(liú)量标準裝(zhuang)置提供⛹🏻‍♀️穩(wěn)定的标準(zhǔn)流量，将流(liú)量計的示(shì)值與标準(zhun)流量值進(jìn)行比較🌈，計(ji)算誤差，從(cong)而評價流(liu)量計的計(jì)量性能❤️，例(lì)如: 渦輪流(liu)量計 檢定(ding)規程要求(qiu)在特定流(liu)量點下進(jìn)行試驗，并(bìng)且要👌求“在(zai)檢定✌️過程(chéng)中，每調整(zheng)一個流量(liang)點，都應待(dài)壓力😄、溫度(du)📞、流量穩定(dìng)🚶‍♀️後方可進(jìn)🔴行檢定”山(shān)。然而實際(jì)工況中的(de)流🔞量往往(wǎng)🈲是非穩态(tài)的，例如飛(fei)機在起飛(fēi)、爬升、俯沖(chong)、巡航、加力(li)、滑翔🏃🏻、降落(luò)等飛🥵行狀(zhuang)态時，發動(dong)機的耗油(yóu)速率、耗♍油(you)量均會發(fā)生急劇變(biàn)化，燃油管(guan)道内會産(chǎn)生流場變(bian)化和壓力(li)變化，因此(ci)有必要對(duì)流量計非(fēi)穩态下的(de)計量性能(neng)進行研究(jiu)。
　　近年來，國(guo)内學者針(zhēn)對渦輪流(liú)量計和科(ke)裏奧利質(zhi)量流量進(jin)行了動态(tai)響應的理(li)論分析和(hé)仿真口2-3，但(dan)🏃🏻‍♂️相關試驗(yàn)🤩相對較少(shǎo)🎯。利用燃油(yóu)動态流量(liàng)标準裝置(zhi)，對科裏奧(ào)利質量流(liú)量計和容(róng)積式刮闆(pǎn)流量計分(fen)🤞别進行非(fēi)穩态流量(liang)試驗。
1流量(liàng)計原理及(ji)數學模型(xíng)
1.1科裏奧利(li)質量流量(liang)計
　　科裏奧(ào)利質量流(liú)量計基于(yu)科裏奧利(li)力效應，直(zhí)接.測量流(liú)🌈體的質量(liang)流量，簡稱(chēng)科氏質量(liàng)流量計(CoriolisMassFlowmeter,CMF)。該(gai)流量計内(nei)部設計有(yǒu)振動的測(ce)量管，流體(ti)在測量管(guǎn)中的流動(dòng)相當于直(zhi)線運📧動，而(ér)測量管的(de)振動會産(chan)生一個角(jiǎo)速🙇🏻度，由于(yú)振動是受(shou)到外加電(diàn)磁💁場驅動(dong)的，有着固(gù)定的📱頻率(lǜ)，因此，流體(tǐ)在管道中(zhong)受到的科(kē)裏奧利力(lì)僅與其質(zhi)量和運動(dong)速❤️度有關(guan)，而質量和(hé)運☔動速度(dù)及流速的(de)乘積就💘是(shi)需要測量(liang)的質量流(liú)量，因此通(tong)過測量流(liú)體在管道(dao)中受到的(de)科裏奧利(li)力，便可以(yi)測量其質(zhì)量流量。其(qí)數學模型(xíng)爲

　　當流體(ti)流過振動(dong)的測量管(guǎn)時，在測量(liàng)管中産生(sheng)的💃🏻科裏奧(ào)利力會引(yǐn)起振動管(guǎn)發生微小(xiao)變形，從而(ér)産生進口(kǒu)和出口☁️的(de)相位差，如(rú)圖1所示。當(dang)流量爲零(líng)時，即流體(tǐ)停滞不流(liú)動時，入口(kou)A和出口B處(chu)的相位差(chà)爲零。當有(you)流體流過(guò)時，測量管(guǎn)入口A處振(zhèn)動減速，出(chū)口B處振動(dong)加速🔴，當質(zhi)量流量增(zēng)加時，相位(wèi)㊙️差也增加(jia)，通💞過入口(kǒu)和出口的(de)電磁式相(xiàng)位傳感器(qi)，即可測🌈量(liàng)管子的振(zhèn)動相位。科(kē)裏奧利質(zhì)量流量計(jì)的K系數就(jiu)是質量流(liu)量與相位(wèi)差🈚的特征(zheng)數。

1.2容積式(shi)流量計
　　容(rong)積流量計(ji)是一種利(li)用定容積(ji)器件連續(xu)測量流體(tǐ)總🙇‍♀️量的儀(yi)表，亦稱爲(wèi)正排量流(liu)量計(PositiveDisplace-mentFlowmeter，PDF)[4]。選用(yòng)的容積式(shì)刮闆流🌈量(liang)計的結構(gòu)如圖2所示(shi)，其結構由(you)柱形計量(liàng)腔體、一個(gè)阻塞轉子(zǐ)(Blockingrotor)和兩個✍️移(yí)動轉子(Displace-mentrotors)構(gou)成。在轉子(zi)轉動的一(yi)個周期内(nei)的任何位(wei)置，計量腔(qiang)體、阻塞🈲轉(zhuan)子以及至(zhi)少一個位(wèi)移轉子之(zhī)間始終保(bao)持着連續(xù)的密封。

　　當(dang)流體通過(guo)流量計時(shi)，會推動計(jì)量腔内部(bu)的轉子轉(zhuǎn)動，轉♊動中(zhōng)🙇‍♀️的轉子将(jiang)流體分割(gē)，流體的流(liú)動與轉子(zi)的轉動同(tóng)時進行。當(dang)流體進入(rù)計量腔時(shi)，流體不斷(duàn)的被🔞分割(gē)和測量，與(yu)此同時前(qián)部的流體(tǐ)通過流✍️量(liàng)計并進入(rù)下遊管♋道(dao)。由于計量(liàng)腔的容積(ji)是已知的(de)，且阻塞轉(zhuǎn)子的每一(yi)次旋轉中(zhōng)通過流量(liàng)計的體🌏積(jī)量都是相(xiàng)同的，通過(guo)測量轉🌏子(zi)的轉數，即(jí)可得到通(tōng)過流量計(ji)的累積流(liú)量。容積式(shi)流量計的(de)理論公式(shì)爲
Q=Kn　　　　　　　　(2)
式中:Q爲(wèi)流體總量(liang);K爲儀表系(xi)數;n爲分割(gē)流體機構(gou)的轉數。

2非(fei)穩态流量(liàng)源
　　本次試(shi)驗所使用(yòng)的标準裝(zhuang)置爲燃油(you)動态流量(liang)标準裝🔴置(zhi)👄，該裝🔞置采(cai)用主動式(shi)活塞體積(jī)管作爲标(biao)準器，其擴(kuo)展測量不(bú)确定度🤟U=0.05%(k=2)，原(yuan)理如圖4所(suo)示。

　　燃油動(dong)态流量标(biao)準裝置的(de)工作原理(lǐ)爲:工作過(guò)程🙇‍♀️.中電機(ji)旋轉，驅動(dòng)滾珠絲杠(gàng)帶動标準(zhǔn)體積管活(huo)塞左行🐅，排(pai)出液體流(liu)經控制閥(fa)門及被檢(jian)流量計後(hòu)經過過濾(lǜ)器回到儲(chu)油箱;同時(shi)，儲油箱裏(li)的油經過(guò)下遊管段(duàn)進入标準(zhun)體積管。通(tong)過設置電(diàn)機💁的轉速(sù)實現非穩(wen)态流🔴量，通(tong)過采集光(guāng)栅值來确(que)定活塞的(de)移動位置(zhi)，由于🌈截面(miàn)積已知，可(kě)準确計算(suàn)得到标準(zhǔn)流✨量值。.
3試(shi)驗結果分(fèn)析
　　選用直(zhí)管式科裏(li)奧利質量(liang)流量計和(hé)容積式刮(gua)闆⚽流量計(jì)作爲試驗(yàn)對象，分别(bie)進行穩态(tai)流量試驗(yàn)和非穩态(tài)流量試驗(yàn)。試驗流量(liang)計選型如(ru)表1所示。試(shi)驗介質爲(wèi)航空燃油(yóu)RP-3，密度約爲(wei)780m'/h，運✉️動粘度(dù)約爲1.591mm2/s。
3.1穩态(tài)下試驗
　　在(zài)穩态流量(liang)下，參照國(guó)家檢定規(guī)程分别對(dui)科裏奧利(lì)質量流量(liang)❄️計和刮闆(pǎn)流量計進(jìn)行校準試(shi)驗，得到的(de)試驗數據(ju)如表2與❤️表(biǎo)3所示。

　　試驗(yàn)數據表明(míng)，選用的科(kē)裏奧利質(zhi)量流量計(ji)和刮闆流(liu)量計📱在穩(wěn)态流量下(xià)誤差很小(xiǎo)，具有較好(hao)精度。
3.2非穩(wěn)态下試驗(yàn)
　　調節燃油(you)流量标準(zhǔn)裝置中的(de)電機轉速(su)，使裝置産(chan)生的流量(liang)按照一定(dìng)的斜率逐(zhú)漸變化，流(liú)量變化如(ru)圖5所示。

　　此(ci)時，對科裏(lǐ)奧利質量(liàng)流量計分(fèn)别進行流(liu)量遞增校(xiào)準測‼️試和(he)流量遞減(jiǎn)校準測試(shi)，重複測試(shì)3次，得到試(shì)驗數據如(ru)表4所示。
同(tong)樣的對刮(guā)闆流量計(jì)分别進行(hang)流量遞增(zēng)校準測💘試(shi)和流量遞(di)減校準測(cè)試，重複測(ce)試3次，得到(dao)試驗數據(ju)如💰表5所示(shì)。

　　上述數據(jù)表明，在瞬(shùn)時流量qs連(lián)續增大的(de)過.程中，科(kē)🔞裏奧利質(zhi)量流量計(ji)的儀表系(xi)數會減小(xiǎo)，其顯示流(liú)量值小于(yu)标準流量(liang);在瞬時流(liu)量qs連續減(jiǎn)小的過程(cheng)中，科裏奧(ào)利質量流(liu)量計的儀(yí)表系數會(hui)增大，其顯(xian)示流量值(zhi)大于标準(zhǔn)流量。而對(duì)✉️于刮闆流(liú)☎️量計，無論(lùn)瞬時流量(liang)qs增大還是(shì)減小，其儀(yí)表系數未(wei)發生明顯(xiǎn)變化。
4結論(lùn)
　　 在非穩态(tai)流量條件(jian)下，容積式(shì)流量計的(de)計量性能(néng)要優于👨‍❤️‍👨科(kē)裏🎯奧利質(zhì)量流量計(ji)，在非穩态(tài)流量測量(liang)時，推薦優(yōu)先選擇容(rong)積式☂️流量(liàng)計。對科裏(li)奧利質量(liàng)流量計進(jin)行檢定或(huò)者校準試(shi)驗時，要求(qiú)标準裝置(zhì)必須提供(gong)穩定流量(liàng)源，否則會(hui)🚶産生非穩(wěn)🔆态下的測(cè)量誤差。

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