摘要(yao):在實際應(yīng)用中，燃油(you)流量計 常(chang)會工作于(yu)非穩定流(liú)量狀态下(xià)，此時流量(liang)計的計🧡量(liang)性能可能(néng)會發生變(biàn)化。利用燃(ran)油動态流(liu)量标準裝(zhuāng)置🔅，對科🌈裏(lǐ)奧利質量(liang)流量計和(hé)容積式刮(guā)闆流量計(jì)分别進行(háng)非穩态流(liu)量試驗，分(fèn)析了非穩(wen)态流量🏃🏻環(huán)境對這兩(liang)種流量計(jì)測量結果(guo)的影響，并(bìng)給出了使(shi)用和校準(zhǔn)建議。
0引言(yan)
　　目前，實驗(yàn)室均是在(zai)穩态流量(liàng)條件下，對(duì) 流量計 進(jìn)行檢定或(huò)校準試驗(yàn)，即通過流(liú)量标準裝(zhuang)置提供穩(wen)定的标準(zhǔn)流量，将流(liu)量計的示(shi)值與标準(zhǔn)流量值進(jin)行比較🙇‍♀️，計(ji)算誤差，從(cong)而評價流(liú)量計的計(jì)量性能，例(lì)如: 渦輪流(liu)量計 檢定(dìng)規程要求(qiu)在特定流(liú)量點下進(jìn)行試驗，并(bing)且要求⚽“在(zai)檢定過程(chéng)中，每調整(zheng)一個流量(liàng)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(ji)工況中的(de)流量往往(wǎng)是非穩态(tai)的，例如飛(fēi)機在起飛(fēi)、爬升、俯沖(chong)、巡航、加力(li)、滑翔、降落(luò)等飛行狀(zhuàng)态時，發動(dong)機的💰耗油(you)速率、耗🐆油(you)量均會發(fa)生急劇變(biàn)化，燃油管(guan)道内會産(chan)生流場變(bian)化和壓力(lì)變化，因此(cǐ)有必要對(dui)流量計非(fēi)穩态💯下的(de)計量性能(neng)進行研究(jiu)。
　　近年來，國(guó)内學者針(zhen)對渦輪流(liú)量計和科(ke)裏奧利質(zhì)量㊙️流🤞量進(jìn)行了動态(tai)響應的理(lǐ)論分析和(hé)仿真口2-3，但(dan)相關試驗(yàn)相對較少(shao)。利用🌈燃油(yóu)動态流量(liang)标準裝置(zhì)，對科裏奧(ào)利質量流(liú)量計和容(róng)積式刮♍闆(pan)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(xing)
1.1科裏奧利(li)質量流量(liang)計
　　科裏奧(ao)利質量流(liu)量計基于(yu)科裏奧利(li)力效應，直(zhí)接.測量流(liu)體🌈的質量(liàng)流量，簡稱(cheng)科氏質量(liàng)流量計(CoriolisMassFlowmeter,CMF)。該(gāi)流量計内(nèi)部設計有(you)振動的測(ce)量管，流體(ti)在測量管(guǎn)中的流動(dòng)相當于直(zhí)線運動，而(ér)測量管的(de)振動會産(chan)生🈲一個角(jiao)速度，由于(yú)振動是受(shòu)到外加電(diàn)磁場驅動(dòng)的，有着固(gu)定的頻率(lü)，因此，流體(ti)在管道中(zhōng)受到的科(kē)裏🧡奧利力(li)僅與其🌈質(zhi)量和運動(dong)速度有關(guan)，而質量和(he)運動速度(dù)及流速的(de)乘積就是(shì)需要測❤️量(liang)的質量流(liu)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(zhi)量流量。其(qí)數學模型(xing)爲

　　當流體(tǐ)流過振動(dòng)的測量管(guǎn)時，在測量(liàng)管中産生(shēng)的科裏🈲奧(ao)利力會引(yin)起振動管(guǎn)發生微小(xiǎo)變形，從而(ér)産生進口(kou)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(chù)的相位差(chà)爲零。當有(yǒu)流體流過(guo)時，測量管(guan)入口A處振(zhèn)動減速，出(chu)口B處振動(dong)加速，當質(zhì)量流量❗增(zeng)加時，相位(wei)差也增加(jiā)，通過入口(kou)和出⁉️口的(de)電磁式相(xiang)位傳感器(qì)，即可測量(liàng)管子的振(zhèn)動相位。科(kē)裏奧利質(zhi)量流量計(ji)的K系數就(jiù)是📐質量流(liu)量與相位(wei)差♊的特征(zheng)數。

1.2容積式(shì)流量計
　　容(róng)積流量計(ji)是一種利(lì)用定容積(jī)器件連續(xu)測量流體(tǐ)總🌈量🏃🏻的🔱儀(yi)表，亦稱爲(wèi)正排量流(liú)量計(PositiveDisplace-mentFlowmeter，PDF)[4]。選用(yòng)的容積式(shì)刮闆流量(liàng)計的結構(gòu)如圖2所示(shì)，其結構由(yóu)柱形計量(liàng)腔體、一個(ge)阻👌塞轉子(zi)(Blockingrotor)和兩個移(yí)動轉子(Displace-mentrotors)構(gòu)成。在轉子(zi)轉動的一(yī)個周期内(nèi)的任何位(wèi)置，計量🐅腔(qiāng)體、阻塞⛱️轉(zhuǎn)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(dāng)流體通過(guò)流量計時(shi)，會推動計(ji)量腔内部(bù)的轉子轉(zhuan)動，轉動中(zhong)💁的轉子将(jiāng)流體分割(gē)，流體的流(liú)動與轉🎯子(zi)的轉動✍️同(tóng)時✂️進行。當(dāng)流體進入(rù)計量腔時(shí)，流體不斷(duàn)的被⛷️分割(ge)和測量，與(yǔ)此同時🐕前(qián)部的流體(ti)通過流量(liàng)計并進入(rù)下遊管💛道(dào)。由于計量(liàng)腔的容積(jī)是已知的(de)，且阻塞轉(zhuan)🍉子的每一(yī)次旋轉中(zhōng)通過流量(liang)計的體積(ji)量都是相(xiang)同的，通過(guò)測量轉子(zi)的轉數，即(ji)可🌈得到🔴通(tōng)過流量計(ji)的累積流(liu)量。容積式(shi)流🌈量計的(de)理論公式(shì)爲
Q=Kn　　　　　　　　(2)
式中:Q爲(wei)流體總量(liàng);K爲儀表系(xi)數;n爲分割(ge)流體機構(gòu)的轉數。

2非(fei)穩态流量(liàng)源
　　本次試(shì)驗所使用(yòng)的标準裝(zhuāng)置爲燃油(you)動态流量(liàng)标準裝置(zhì)，該裝💰置采(cai)用主動式(shi)活塞體積(ji)管作爲标(biao)準器，其擴(kuò)展測量不(bu)确定度🚶U=0.05%(k=2)，原(yuán)理如圖4所(suǒ)示。

　　燃油動(dong)态流量标(biāo)準裝置的(de)工作原理(lǐ)爲:工作過(guò)程.中電☎️機(jī)旋轉，驅動(dòng)滾珠絲杠(gàng)帶動标準(zhun)體積管活(huó)塞左行，排(pái)出液體流(liu)經控制閥(fá)門及被檢(jiǎn)流量計後(hou)經過過濾(lü)器回到儲(chǔ)油箱;同時(shí)，儲油箱裏(lǐ)的油經過(guò)下遊管段(duàn)進入标準(zhǔn)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(què)定活塞的(de)移動位置(zhì)，由于截面(mian)積已知，可(ke)準🌈确計算(suan)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(liàng)流量計和(hé)容積式刮(guā)闆🚶流量計(jì)☀️作爲㊙️試驗(yan)對象，分别(bie)進行穩态(tai)流量試驗(yan)和非穩态(tài)流量試驗(yàn)。試驗流量(liang)計選型如(rú)表1所示。試(shì)驗介質爲(wèi)航空燃🔆油(yóu)RP-3，密度約爲(wei)780m'/h，運動粘度(du)約爲1.591mm2/s。
3.1穩态(tài)下試驗
　　在(zài)穩态流量(liang)下，參照國(guo)家檢定規(gui)程分别對(duì)科裏奧利(lì)質量流🈲量(liang)計和刮闆(pan)流量計進(jin)行校準試(shì)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(zhì)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(hǎo)精度。
3.2非穩(wěn)态下試驗(yan)
　　調節燃油(yóu)流量标準(zhun)裝置中的(de)電機轉速(sù)，使裝置産(chǎn)生的流量(liàng)按照一定(ding)的斜率逐(zhú)漸變化，流(liu)量變化如(ru)圖5所示。

　　此(cǐ)時，對科裏(li)奧利質量(liàng)流量計分(fèn)别進行流(liú)量遞增校(xiào)準測試和(hé)流量遞減(jian)校準測試(shi)，重複測試(shi)3次，得到試(shi)驗數據如(ru)表4所示。
同(tóng)樣的對刮(guā)闆流量計(ji)分别進行(hang)流量遞增(zēng)校準測試(shi)和流量遞(dì)減校準測(ce)試，重複測(ce)試3次，得到(dào)試驗數據(jù)如表5所示(shì)。

　　上述數據(ju)表明，在瞬(shun)時流量qs連(lian)續增大的(de)過.程中，科(ke)裏奧利質(zhi)量流量計(jì)的儀表系(xi)數會減小(xiao)，其顯示流(liú)🎯量值小于(yú)标準流量(liang);在瞬時流(liú)量qs連續減(jiǎn)小的過程(chéng)中，科裏奧(ao)利質量流(liu)量計的儀(yi)表系數🈚會(hui)增大，其顯(xian)💘示流量值(zhí)💘大于标準(zhǔn)流量。而對(duì)于刮闆流(liu)量計，無論(lùn)⭐瞬時流量(liàng)qs增📧大還是(shì)減小，其儀(yi)表系數未(wèi)發生明顯(xiǎn)變化。
4結論(lùn)
　　 在非穩态(tai)流量條件(jiàn)下，容積式(shi)流量計的(de)計量性能(neng)要優于科(kē)裏奧利質(zhì)量流量計(jì)，在非穩态(tài)流量測量(liàng)時，推📧薦優(you)🈲先選擇容(róng)積式流量(liang)計。對科裏(li)奧利質量(liang)流量計進(jìn)行檢🤩定或(huò)者校準試(shì)驗時，要求(qiú)标準裝置(zhì)必須提供(gòng)穩定流量(liang)源，否則會(hui)産生非穩(wěn)态下的測(cè)🐪量誤差。

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