摘要:本(ben)文對航空發(fā)動機試車台(tái)燃油系統渦(wo)輪流量計 的(de)工作原理進(jìn)行簡單說明(ming),詳細分析了(le)漩渦流、脈動(dong)流🐕介質粘度(dù).介質污染度(dù)和電磁幹擾(rao)等的外部因(yin)素🏃對渦輪流(liú)❄️量計測量精(jīng)度的影響，并(bing)逐-給出了消(xiāo)除外部影響(xiǎng)因素的🚶方法(fǎ),對渦輪流量(liang)計使用過程(chéng)中的注🏃‍♀️意事(shì)項進❤️行了詳(xiáng)細說明,對航(háng)⛹🏻‍♀️空發動機試(shì)車台燃油系(xì)統提升燃油(yóu)流量的測量(liang)精度具有💛一(yī)定的指導意(yi)✊義。
0引言
　　航空(kong)發動機試車(che)台燃油系統(tong)是試車台工(gōng)藝系統♌的㊙️重(zhong)要組成部分(fèn),用于爲發動(dòng)機提供所需(xū)壓力和流量(liang)✉️的持續不間(jiān)斷🔴的燃🚶‍♀️油供(gong)應，一般具有(you)調壓、過濾、計(ji)量等功能。
　　發(fa)動機燃油耗(hào)油率作爲發(fa)動機性能評(ping)定的重要參(cān)數♋之一，要求(qiu)燃油流量測(ce)量應盡可能(neng)地降低來自(zì)外界的影響(xiǎng)、盡可能真實(shí)地反映發動(dòng)機實際燃油(yóu)消耗。雙轉子(zǐ)渦輪流量計(jì)作爲速度式(shì)流量測量儀(yí)表,其具有測(cè)量精度高、測(cè)量範圍廣、抗(kang)幹擾能力強(qiang)、脈沖輸出等(deng)優點,被廣泛(fàn)應用于航空(kōng)發動機試車(che)台燃油系統(tong)燃油流量測(cè)量,以滿足發(fā)動機燃油🏃消(xiao)耗實時測量(liang)的要求。
1渦輪(lun)流量計工作(zuo)原理
　　渦輪流(liu)量計主要由(you)流量計殼體(ti)、渦輪轉子、渦(wō)輪轉子前後(hòu)導流器、壓緊(jin)圈、感應線圈(quān)和永久磁鐵(tie)等組💁成。當🔅燃(ran)油流經☂️渦輪(lun)流量計時,管(guan)道内流動的(de)燃油☀️驅動渦(wō)輪轉子軸向(xiang)轉動，渦輪🐪轉(zhuǎn)子轉速随燃(rán)油流速的增(zēng)加而增加,渦(wo)❌輪轉子切割(gē)永久磁鐵的(de)磁力線,感應(ying)線圈檢測到(dào)渦輪轉子的(de)電磁信号并(bing)轉換成可讀(dú)取的頻率、電(diàn)流或電壓信(xin)号,并将信号(hào)傳輸至後端(duan)儀㊙️表進行累(lei)計或顯示。
 
　　在理想工作(zuò)狀态下，渦輪(lun)流量計的體(tǐ)積流量qv與渦(wō)輪流💁量👣計輸(shu)出的信号脈(mo)沖頻率F之間(jian)呈正比關系(xi)，即:
 
式中:K爲渦(wō)輪流量計儀(yí)表系數,L-1;F爲渦(wō)輪流量計輸(shū)出的脈沖🎯頻(pín)率。
　　理想工作(zuo)狀态下，渦輪(lún)流量計的儀(yí)表常數K爲定(ding)值，在使用過(guo)程中渦輪流(liú)量計的儀表(biǎo)常數與外部(bù)流狀态、流體(ti)黏度、流體溫(wēn)度、流體壓力(li)等呈函數關(guan)系,即K=f(qv、t、P、T)。
2渦輪流(liu)量計測量精(jing)度的外部影(yǐng)響因素
　　在實(shí)際使用過程(cheng)中,由于渦輪(lun)轉子的轉動(dong)慣量、介質來(lai)流旋渦🔴、介質(zhi)來流壓力波(bo)動、流量計及(ji)管道的振動(dong)、介質🔴來流污(wu)染度、介質來(lái)流溫度變化(huà)等影響,會造(zao)成♈渦輪流量(liang)計精度測量(liang)㊙️誤差。
2.1漩渦流(liu)對渦輪流量(liang)計測量精度(du)的影響
　　當燃(rán)油繞過障礙(ài)物如閥門、油(yóu)濾、流量計時(shí)都會産🔴生漩(xuán)渦流動🐕。爲保(bao)持渦輪流量(liang)計儀表系數(shù)K爲定值，流過(guò)渦輪流量🍉計(jì)的來流速度(dù)應保持不變(bian)、減小來🔆流速(su)度☂️畸變,以消(xiāo)除漩渦流的(de)影響。爲使流(liú)經渦輪流量(liang)計的介質來(lai)流速度畸變(biàn)盡可能的小(xiao)，在渦輪流量(liàng)計上下遊均(jun)設置一定長(zhang)度的直管段(duan),使介質來流(liú)發展成爲層(ceng)流或水力光(guang)☀️滑管的流型(xíng)。
　　根據渦輪流(liú)量計上遊直(zhi)管段長度變(biàn)化時儀表系(xi)數的變化🈲情(qing)況研究,可知(zhi)渦輪流量計(jì)上遊直管段(duan)越長，旋渦流(liú)動對儀👅表常(cháng)數影響就越(yuè)小，在旋轉來(lai)流中的特性(xìng)研究,正旋轉(zhuan)來流會使儀(yi)表常數偏大(dà)💃,而負旋轉則(ze)會使儀表常(chang)數偏🈚小。如圖(tú)3所‼️示。随着上(shàng)🏒遊直管段長(zhang)度的增加,漩(xuan)渦流動的旋(xuán)轉流強度會(hui)随之衰減;渦(wo)輪流量計越(yue)靠近漩渦流(liu)動的源頭，渦(wō)輪流量計的(de)精度就越差(chà)⛷️。因此,在安👨‍❤️‍👨裝(zhuāng)渦輪流量計(jì)時,在流量計(jì).上遊和🍉下遊(yóu)分别設置一(yī)定長度的直(zhi)管段可以顯(xiǎn)著削弱漩渦(wō)流動，提高渦(wō)輪流量🧡計的(de)測量精度。
 
2.2脈動流對渦(wō)輪流量計測(cè)量精度的影(yǐng)響
　　脈動流指(zhǐ)流體在測量(liang)區域的流速(su)是時間的函(hán)數,但在一個(ge)足夠長的時(shi)間段内有一(yi)個相對穩定(dìng)的平均值。脈(mo)動流-般由齒(chi)輪泵、離心泵(bèng)、壓力調節閥(fá)、電液伺服閥(fa)、電磁閥等的(de)作動産生。脈(mò)動流産生的(de)來源有多種(zhong)，可來源于往(wang)複旋轉的機(ji)械部件,如燃(rán)油增壓泵;可(kě)來源于管道(dao)或支架振動(dong),如系統共振(zhèn)或支架顫振(zhèn);可來源于壓(yā)力調節閥或(huò)流量控制閥(fá)的快速的壓(ya)力或流量調(diào)節🛀🏻;也可來源(yuán)于流體管道(dào)閥門、節流噴(pēn)嘴的周期性(xing)作動;還可來(lai)源于系統節(jiē)流孔闆、彎頭(tou)等幾何特征(zheng)而引起❓的流(liu)體振動和湍(tuan)流。如圖4燃油(you)出口閥門作(zuo)動🈲引起的脈(mò)動流。
　　流量計(jì)來流存在脈(mo)動流，會導緻(zhi)流量計測量(liàng)誤差增大,甚(shen)至輸出頻率(lü)不穩定。對特(te)定的渦輪流(liú)量計和不同(tong)的脈動流,可(kě)通過渦輪葉(ye)片旋轉角加(jiā)速度與脈動(dòng)流各參數的(de)關系計算出(chu)在脈動周期(qi)内各🆚離散點(dian)所對應的渦(wō)輪葉片的📞旋(xuan)轉角加速度(du)并生🌈成脈動(dong)頻率曲線。
　　進(jìn)口脈動流會(huì)導緻渦輪流(liu)量計測量結(jié)果産生偏差(cha)，計算🔆表明該(gāi)偏差爲正偏(pian)差,即測量值(zhí)比真值偏大(dà)。脈☀️動流的頻(pin)率和振幅是(shì)渦輪流量計(ji)産生測量偏(piān)差的主要影(yǐng)響因素🈲。當渦(wo)輪轉子葉片(pian)的角頻率🈲與(yu)渦輪流❓量計(jì)進0脈動流的(de)脈動頻率相(xiàng)等時,渦輪💜流(liú)量計的響應(ying)曲線與輸㊙️入(ru)脈動曲線相(xiang)似,其測量🍉結(jié)果接近真實(shi)🈚值;當渦輪流(liu)量計轉子葉(yè)片角🌂頻率大(dà)于進0脈動流(liú)的⛱️脈動頻率(lǜ)時,進0脈動流(liú)引起的測量(liàng)偏差相對較(jiào)小，渦輪流量(liang)計測量偏差(chà)随進0脈動流(liu)的脈動振幅(fú)增大而減小(xiǎo);當渦輪流量(liàng)計轉子葉🔆片(piàn)角頻率小于(yu)進口脈動流(liú)的脈動頻率(lǜ)時,進0脈動流(liú)引起的測量(liang)偏差相對較(jiao)㊙️大,渦輪流量(liang)計測量偏差(chà)随進口脈動(dòng)流的振動振(zhèn)幅增大而增(zēng)大。當流體介(jiè)質中混😘入遊(you)離空氣，會進(jìn)一步增大🌈脈(mò)動流的脈動(dòng)振幅。
2.3黏度對(dui)渦輪流量計(ji)測量精度的(de)影響
　　被測流(liu)體黏度變化(huà)會影響渦輪(lún)流量計的儀(yi)表系數。被測(ce)流體黏度會(huì)随流體溫度(du)的變化而變(bian)化,其雷諾數(shu)會💃相應變化(hua),單位流體經(jīng)過渦輪流量(liàng)計時流阻會(hui)相應改🧑🏽‍🤝‍🧑🏻變,進(jin)而改變轉🌈子(zǐ)葉片🏃🏻‍♂️的輸出(chū)頻率🚶‍♀️,造成渦(wo)輪流量計儀(yí)表系數的變(bian)化(當粘度升(sheng)高時☔，渦輪流(liu)量計的測量(liàng)精度✏️會略有(you)下降☀️)。(RP-3在20℃時的(de)粘度不小于(yú)1.25mm2/s)。在被🛀測流體(tǐ)的溫度變化(hua)區間大時,應(ying)💁考慮溫度變(bian)化對渦輪流(liú)量計測量結(jie)果的影響,并(bing)進行溫度修(xiu)正。
 
2.4燃油污染(rǎn)度對渦輪流(liu)量計測量精(jing)度的影響
　　渦(wo)輪流量計爲(wei)高精度計量(liang)儀表,轉子葉(ye)片和流量計(jì)内表面的☎️表(biao)面粗糙度等(deng)級高。渦輪是(shì)高速機械💃🏻轉(zhuǎn)動部件，轉子(zi)葉片與殼體(tǐ)間隙很小。燃(rán)油中的顆粒(li)雜質會造成(cheng)🚩軸承磨損及(jí)轉子卡滞,若(ruò)雜質顆粒吸(xi)附在轉子葉(yè)片表面，會增(zeng)大轉子葉片(piàn)的轉動慣量(liang)。燃油中的遊(you)離水分子會(huì)造成流量計(ji)内部鏽蝕♉,降(jiàng)低轉子葉片(pian)和流量計内(nèi)表面的表面(miàn)粗糙度等級(ji)。增大轉🌈子葉(yè)片的轉動慣(guàn)量以及🌈低轉(zhuǎn)子葉片和😄流(liú)量計内表面(miàn)的表面粗糙(cao)度等級，會增(zēng)大流量計💜的(de)響應失真程(chéng)度。
2.5電磁幹擾(rǎo)對渦輪流量(liàng)計測量精度(du)的影響
　　電磁(cí)幹擾通常由(yóu)強電流或強(qiang)電磁設備引(yǐn)起,發生源通(tong)常有馬達、電(diàn)機、交流電源(yuan)等強電設備(bèi)以及電力線(xian)纜、線圈、發射(shè)器等電⛹🏻‍♀️磁輻(fú)射裝置,常以(yǐ)電流場或磁(ci)場的形式出(chū)現。強電流或(huo)電磁會對永(yong)久電磁🔞鐵附(fù)近的磁場産(chǎn)生擾動或疊(dié)加，使感應線(xian)圈對渦輪轉(zhuǎn)子的感應信(xìn)号發生畸變(bian),進而引🐆起渦(wō)輪流量計輸(shū)出的頻率、電(diàn)壓或電流傳(chuán)輸信号發生(shēng)畸變,造成燃(rán)油流㊙️量顯示(shi)波動。
3消除外(wài)部因素影響(xiǎng)的方法
　　針對(duì)外部因素對(duì)渦輪流量計(ji)測量精度的(de)影響,可以從(cong)以下五個方(fang)面進行消除(chú):
3.1保證渦輪流(liú)量計.上下遊(you)直管段長度(du)
①渦輪流量計(jì)上遊直管段(duan)及下遊直管(guǎn)段的管道通(tong)徑與渦輪流(liú)🏃🏻量計的通徑(jing)保持--緻。
②渦輪(lún)流量計.上遊(yóu)直管段的長(zhǎng)度不應小于(yú)10倍的渦輪🏃流(liú)量計通徑。
③渦(wō)輪流量計下(xià)遊直管段的(de)長度不應小(xiǎo)于5倍的渦輪(lún)☂️流量計通🌐徑(jing)。
④渦輪流量計(ji)盡量使用流(liú)量計廠家推(tui)薦的上下遊(yóu)💁直管段。
3.2消除(chú)脈動流影響(xiang)
①加粗燃油管(guan)道,降低管道(dao)内流速。
②流量(liàng)計遠離作動(dòng)部件,降低脈(mo)動流影響。
③流(liú)量計前後加(jiā)整流器、軟管(guan)、過濾網、過濾(lü)器等部件,減(jiǎn)弱或消除脈(mò)動流影響。
④系(xì)統作動部件(jiàn)和流量計可(ke)靠固定，減小(xiǎo)振幅,消除系(xì)統共振。
3.3校準(zhǔn)過程控制
①渦(wo)輪流量計在(zài)送檢過程中(zhong)，應可靠封堵(dǔ)開0部位，防🔴止(zhǐ)多💃餘☂️物進入(ru)渦輪流量計(jì)内部。
②渦輪流(liu)量計校準時(shi)校準介質盡(jin)量使用滿足(zu)污染度要求(qiú)的航🍉空煤油(you)。當無法使用(yong)航空煤油校(xiào)準時,應使用(yong)粘度盡可能(néng)相近的介質(zhi)進行校準,流(liú)量計使用前(qián)先進行内部(bu)沖洗。
③渦輪流(liu)量計校準壓(ya)力、校準溫度(du)盡可能接近(jìn)現場試👄驗條(tiao)件。
④渦輪流量(liàng)計使用前将(jiāng)流量計儀表(biǎo)系數、壓力修(xiū)正系數和溫(wen)度修正系數(shù)等,更新至數(shu)據采集軟件(jian)。
3.4保證燃油污(wu)染度等級
①在(zai)渦輪流量計(ji)來流管路增(zēng)加滿足污染(rǎn)度等級要求(qiu)和自帶除水(shuǐ)功能的油濾(lǜ)。
②定期更換油(yóu)濾濾芯。
③定期(qi)化驗燃油系(xi)統内燃油的(de)污染度等級(ji)。
④使用前在燃(rán)油系統的高(gao)點進行放氣(qì)。
3.5降低電磁幹(gan)擾
①渦輪流量(liàng)計應遠離電(dian)機、變壓器等(deng)工作時産生(sheng)強磁場的設(shè)🔞備。
②渦輪流量(liang)計應單獨走(zou)線,并使用屏(ping)蔽電纜。
③渦輪(lún)流量計應可(kě)靠接地,并與(yǔ)轉換模塊共(gong)地。
④渦輪流量(liàng)計輸出的脈(mò)沖信号應保(bao)持适度的信(xin)噪比。
4渦輪流(liú)量計使用過(guò)程中的注意(yi)事項
　　爲消除(chu)外部影響對(duì)渦輪流量計(jì)測量精度的(de)影響,保證渦(wō)輪流量計測(ce)量精度,在使(shǐ)用過程中應(yīng)注意🔅以下五(wu)點:
4.1渦輪流量(liàng)計選型
　　渦輪(lun)流量計在選(xuǎn)型時,應綜合(hé)考慮測量介(jiè)質、流量🏃、流速(sù)、使用場景、測(cè)量精度等因(yin)素。測量介質(zhi)的粘度在渦(wo)輪流量計的(de)測量粘度區(qū)間内。測量介(jiè)質的最大流(liu)量應在渦輪(lun)流量計最大(da)測量範圍的(de)60%-80%之間，必👣要時(shí)在渦✏️輪流量(liang)計㊙️及前後直(zhi)管段位置💔進(jìn)行縮徑🌏。測量(liàng)介質的❓工作(zuò)溫度和環境(jìng)溫度在渦輪(lún)流量計的介(jie)質溫度和環(huan)境溫度範圍(wei)内,并留有一(yī)定裕度。渦輪(lun)流量🔴計(殼體(tǐ)、前後導流器(qì)、渦輪轉子組(zǔ)件)的選材能(neng)耐受測量介(jiè)質的腐蝕。試(shì)車台燃油系(xì)統渦輪流量(liang)計應使用防(fang)爆型💰渦輪流(liú)量計。渦輪流(liu)量計精度與(yu)測量系統精(jing)度的綜合不(bú)确定度能滿(mǎn)足測量💛介質(zhì)測量的不确(que)定度要求,并(bing)留有一定裕(yu)度。
4.2渦輪流量(liang)計安裝位置(zhì)确定
　　渦輪流(liu)量計确定安(an)裝位置時,應(ying)綜合考慮介(jiè)質使用部位(wei)作動部件、周(zhou)邊環境等因(yīn)素。渦輪流量(liang)計的安裝位(wèi)置應盡😘可能(neng)💋地靠近試車(chē)台在試發動(dong)機，降低流體(tǐ)介質傳導時(shí)間、降低系統(tong)響應時間;應(yīng)盡可能遠離(li)系統作動部(bù)💋件(如增壓泵(beng)、調壓器、伺服(fu)作動閥等)并(bing)可靠固定,降(jiang)低脈🌈動流、部(bu)件振動可能(neng)産生的影響(xiang);應預留系統(tong)維護空間♻️，方(fāng)便渦輪流量(liang)計的🚶‍♀️拆裝和(he)系統巡檢;應(yīng)盡可👣能遠離(lí)電磁線圈等(děng)強磁場設備(bei)、電機等大功(gōng)率用電設備(bei),降低電💞磁場(chǎng)對渦輪流量(liang)計輸出信号(hao)的幹擾。
4.3介質(zhi)流體充分放(fàng)氣
　　爲消除燃(ran)油系統介質(zhi)中遊離空氣(qi)産生的脈動(dong)流,試車台✊燃(rán)✔️油系統應在(zai)油庫來油位(wèi)置設置自動(dong)放氣的燃油(yóu)濾,并在試🔞車(chē)台靠近在試(shi)發動機的最(zui)高點設置放(fang)氣點,以消除(chu)🌐系統中的遊(you)離空氣;系統(tǒng)設置增壓泵(bèng)的,應保證泵(beng)前來油壓力(lì)和管道通徑(jìng)以降低油泵(bèng)抽吸過程造(zao)成局部燃油(yóu)介質的飽和(hé)蒸🌂氣壓低于(yu)系統工作壓(ya)力,以避免燃(ran)油介質中産(chan)生遊離空氣(qì)。
4.4渦輪流量計(ji)校準
　　渦輪流(liu)量計校準運(yùn)輸過程中應(yīng)對開0部位密(mi)封，防止多餘(yú)物進入渦輪(lun)流量計内部(bù);整體可靠包(bāo)裹，防止轉✨運(yùn)過程中的磕(ke)碰造成渦輪(lún)流量計損傷(shang)。渦輪流量計(jì)🚶‍♀️在校準時，應(yīng)選用航空💘煤(mei)油進行校準(zhǔn),當條💞件不具(jù)備時應盡可(ke)能選用粘度(dù)與航空煤油(yóu)相近的介質(zhì)進行校準,以(yi)避免因校準(zhǔn)介質⭐不同引(yin)入測量精度(du)誤差。
4.5其他
　　燃(rán)油系統設計(ji)時應綜合考(kǎo)慮密封型式(shi)、管徑和管道(dao)布💃局。管道及(jí)渦輪流量計(jì)連接部位應(yīng)選取适配的(de)密封型式和(he)密封材料進(jìn)行可靠密封(feng);管道閥門選(xuǎn)用球閥、閘閥(fa)等密封性能(neng)良好的閥門(mén)型式和密封(feng)材料，以避免(miǎn)系統㊙️的外漏(lòu)和内漏産生(shēng)系統測量誤(wu)差。根據經濟(jì)流速确定主(zhu)管道管徑,渦(wo)輪流量計♉和(he)前後直管段(duàn)的變徑部位(wèi)選用錐形擴(kuò)口型式且錐(zhui)度角盡可能(néng)小。定期進行(háng)燃油系統污(wū)染度檢查,确(que)保介質流體(ti)潔淨🌐可用。
5結(jié)束語
　　通過上(shàng)述分析，漩渦(wo)流、脈動流、介(jiè)質粘度、介質(zhì)污染度和電(dian)磁幹擾等是(shì)渦輪流量計(ji)測量精度的(de)主要影響因(yīn)素,在使用過(guò)程中應從渦(wō)輪流量計選(xuan)型、渦輪流量(liang)計安裝位置(zhì)确定、介質流(liu)體充分放氣(qi)等方面進行(háng)控制，以消除(chu)❗外部因素的(de)影響，确保渦(wō)輪流量計測(ce)量精度。

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