摘要:在(zài)實際應(ying)用中，燃(rán)油流量(liàng)計 常會(huì)工作于(yu)非穩定(ding)流量狀(zhuang)态下，此(ci)時流量(liang)計的計(jì)量性能(néng)可能會(huì)發生變(biàn)化。利用(yong)燃油動(dòng)态流量(liang)标準裝(zhuāng)置，對科(ke)裏奧利(li)質量流(liu)量計和(hé)容積式(shì)刮闆流(liu)量計分(fen)别進行(háng)非穩态(tai)流量試(shi)驗，分析(xī)了非穩(wen)态流量(liàng)✉️環境對(dui)這兩種(zhong)流量計(ji)測量結(jié)果的影(yǐng)響，并給(gei)出了使(shi)用和校(xiào)準建議(yì)。
0引言
　　目(mu)前，實驗(yàn)室均是(shì)在穩态(tai)流量條(tiáo)件下，對(dui) 流量計(ji) 進行檢(jian)定或校(xiào)準試驗(yan)，即通過(guò)流量标(biāo)準裝置(zhì)提供穩(wen)定的⚽标(biao)準流量(liàng)，将流量(liàng)計的示(shi)值與标(biao)準流量(liang)值進行(hang)比較，計(jì)算誤差(cha)，從而評(píng)價流量(liàng)計的計(ji)量性能(néng)，例如: 渦(wo)輪流量(liang)計 檢定(dìng)規程要(yào)求在特(te)定流量(liàng)點下進(jìn)行試驗(yàn)，并且要(yao)♻️求“在檢(jian)定過程(chéng)中，每調(diào)整一個(ge)流量點(dian)，都應待(dai)壓力、溫(wen)度、流量(liang)穩定☂️後(hou)方💚可進(jin)行檢定(ding)”山。然而(er)實際工(gōng)況中的(de)流量往(wǎng)往是非(fei)穩态的(de)，例🏒如飛(fei)機🚶在起(qi)飛、爬升(sheng)、俯沖、巡(xun)航⭕、加力(li)、滑翔♋、降(jiang)落等飛(fei)行狀态(tai)時🧡，發動(dong)機的耗(hào)油速率(lü)、耗油量(liang)均會發(fā)生急劇(jù)變化，燃(ran)油管道(dào)内會産(chan)生流場(chǎng)變化和(he)壓力變(biàn)化，因此(cǐ)有必要(yao)對流量(liang)計非穩(wen)态下的(de)計🌂量性(xing)能進行(hang)研究🔴。
　　近(jìn)年來，國(guo)内學者(zhe)針對渦(wō)輪流量(liang)計和科(kē)裏奧利(lì)質量💛流(liu)量進行(háng)了動态(tai)響應的(de)理論分(fèn)析和仿(páng)真口2-3，但(dàn)相關試(shi)驗相對(dui)較少。利(lì)用燃油(you)動态流(liú)量标準(zhǔn)裝置，對(dui)科裏奧(ào)利質量(liàng)流量計(ji)和容🔞積(ji)式刮闆(pan)流量計(jì)分别進(jin)行非穩(wen)态流量(liang)試驗。
1流(liú)量計原(yuan)理及數(shu)學模型(xíng)
1.1科裏奧(ào)利質量(liàng)流量計(ji)
　　科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(jì)基于科(ke)裏奧利(li)力效應(yīng)，直接.測(ce)量流體(tǐ)的質量(liàng)流量，簡(jiǎn)稱科氏(shì)質量流(liu)量計(CoriolisMassFlowmeter,CMF)。該(gai)流量計(ji)内部設(shè)計有振(zhen)動的測(cè)量管，流(liu)體在測(ce)量管中(zhong)的流動(dong)相當于(yú)直線運(yun)動，而測(cè)量管的(de)振動會(hui)産生一(yī)個角速(sù)💞度，由于(yú)振動是(shi)受到外(wai)加電磁(ci)🛀🏻場驅動(dòng)的，有着(zhe)固定的(de)頻率，因(yīn)此，流體(ti)在管道(dao)中受到(dao)的科裏(li)奧利力(lì)僅與其(qí)質量和(hé)運動速(su)度有關(guān)，而質量(liàng)和運動(dong)速度及(jí)🌈流速的(de)乘積就(jiù)♍是需要(yào)測量的(de)質量流(liú)量，因✊此(ci)通過測(ce)量流體(tǐ)在管道(dao)中受到(dào)的科裏(li)奧利力(lì)，便可以(yǐ)測量其(qí)質量流(liu)🏃🏻量。其數(shu)🌐學模型(xíng)爲

　　當流(liú)體流過(guo)振動的(de)測量管(guan)時，在測(ce)量管中(zhong)産生的(de)📱科🔞裏奧(ào)🛀利力會(huì)引起振(zhèn)動管發(fa)生微小(xiǎo)變形，從(cóng)而産生(sheng)進口和(he)出口的(de)相位差(cha)，如圖1所(suo)示。當流(liú)量爲零(líng)時，即流(liú)體停滞(zhì)不流動(dong)時🍉，入口(kou)A和💋出口(kǒu)B處的相(xiàng)位差爲(wei)零。當有(yǒu)流📱體流(liú)過時，測(ce)量管入(rù)口A處振(zhen)動減速(sù)，出口B處(chù)振動加(jiā)速，當質(zhi)量流量(liàng)增加時(shi)，相位差(chà)也增加(jiā)，通過入(ru)口和出(chū)口的電(dian)磁式相(xiang)位傳感(gǎn)器，即可(kě)測量管(guǎn)子的振(zhèn)動相位(wèi)。科裏奧(ào)利質量(liang)流量計(ji)的K系數(shu)就是質(zhi)量流量(liang)與相位(wei)差🚶‍♀️的特(tè)征數。

1.2容(róng)積式流(liú)量計
　　容(róng)積流量(liàng)計是一(yi)種利用(yòng)定容積(ji)器件連(lián)續測量(liang)流體總(zǒng)量的🙇🏻儀(yi)表，亦稱(chēng)爲正排(pai)量流量(liàng)計(PositiveDisplace-mentFlowmeter，PDF)[4]。選用(yong)的容積(ji)式刮闆(pan)流🔴量計(jì)的結構(gòu)如🧑🏾‍🤝‍🧑🏼圖2所(suǒ)示，其結(jie)構由柱(zhù)形計♍量(liang)腔體💃、一(yī)個阻塞(sāi)轉子(Blockingrotor)和(hé)兩個移(yí)動轉子(zǐ)(Displace-mentrotors)構成。在(zài)轉子轉(zhuan)動的一(yī)個周期(qī)内的任(rèn)何位置(zhi)，計量腔(qiāng)體、阻塞(sai)轉子以(yǐ)及至✌️少(shao)一個位(wèi)移轉子(zi)之間始(shǐ)終保持(chi)着連🈲續(xu)的密封(fēng)。

　　當流體(tǐ)通過流(liu)量計時(shí)，會推動(dong)計量腔(qiāng)内部的(de)轉子轉(zhuan)動，轉動(dòng)中的轉(zhuan)子将流(liu)體分割(gē)，流體的(de)流動與(yu)轉💞子的(de)轉動🔅同(tong)時進行(háng)。當流體(ti)進入計(jì)量腔時(shi)，流體不(bu)斷的被(bei)⭕分割和(he)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測量，與(yǔ)🐕此同時(shi)前部的(de)流體通(tong)過流量(liàng)計并進(jìn)入下遊(yóu)管道。由(you)于計量(liàng)腔的容(rong)積是已(yǐ)知♈的，且(qiě)阻塞轉(zhuan)子的每(měi)一次旋(xuán)轉中通(tōng)過流量(liang)計的體(tǐ)☎️積量都(dou)是相同(tong)的，通過(guò)測量轉(zhuan)子的轉(zhuǎn)數，即可(ke)🔞得到通(tong)過流量(liàng)計的累(lei)積流量(liang)。容積式(shì)流量計(jì)的理論(lùn)公式爲(wei)
Q=Kn　　　　　　　　(2)
式中:Q爲(wèi)流體總(zong)量;K爲儀(yí)表系數(shu);n爲分割(gē)流體機(ji)構的轉(zhuǎn)數。

2非穩(wěn)态流量(liàng)源
　　本次(cì)試驗所(suo)使用的(de)标準裝(zhuang)置爲燃(rán)油動态(tài)流量标(biao)準裝置(zhì)，該裝置(zhi)采用主(zhǔ)動式活(huó)塞體積(ji)管作爲(wèi)标準器(qi)，其🚶‍♀️擴展(zhan)測量不(bu)确🌏定度(dù)U=0.05%(k=2)，原理如(rú)圖4所示(shì)。

　　燃油動(dong)态流量(liàng)标準裝(zhuāng)置的工(gong)作原理(lǐ)爲:工作(zuò)過程.中(zhong)⛹🏻‍♀️電機✂️旋(xuán)轉，驅動(dòng)滾珠絲(si)杠帶動(dong)标準體(tǐ)積管活(huo)塞左行(háng)，排出液(yè)體❄️流經(jing)🍓控制閥(fá)門及被(bèi)檢流量(liàng)計後經(jīng)過過濾(lü)器回到(dao)儲油箱(xiang);同時，儲(chu)㊙️油箱裏(lǐ)的油經(jing)過下遊(you)管段進(jin)入标準(zhǔn)體積管(guǎn)。通過設(shè)置電機(ji)的轉速(sù)實現非(fei)穩态流(liu)🙇‍♀️量，通過(guo)采集光(guāng)栅值來(lai)确定活(huó)塞的移(yí)動位置(zhi)，由于截(jie)面積已(yǐ)知，可準(zhǔn)确計算(suàn)得到标(biao)準流🐕量(liang)值。.
3試驗(yan)結果分(fèn)析
　　選用(yòng)直管式(shi)科裏奧(ào)利質量(liàng)流量計(ji)和容積(ji)式刮闆(pan)流量計(ji)作爲試(shì)驗對象(xiàng)，分别進(jin)行穩态(tài)流量試(shi)驗和🏒非(fēi)穩态流(liú)💋量試驗(yàn)。試驗流(liú)量計選(xuan)型如表(biǎo)1所示。試(shi)驗介質(zhi)爲航空(kōng)燃油RP-3，密(mì)度約爲(wei)780m'/h，運動粘(zhān)度約爲(wèi)1.591mm2/s。
3.1穩态下(xia)試驗
　　在(zai)穩态流(liú)量下，參(cān)照國家(jiā)檢定規(gui)程分别(bié)對科裏(lǐ)奧利⛹🏻‍♀️質(zhi)❓量流量(liàng)計和刮(gua)闆流量(liàng)計進行(hang)校準試(shì)驗，得到(dào)的試驗(yàn)數據如(ru)表2與表(biao)3所示。

　　試(shi)驗數據(jù)表明，選(xuǎn)用的科(kē)裏奧利(lì)質量流(liu)量計和(he)刮闆流(liú)量計在(zai)🚩穩态流(liú)量下誤(wu)差很小(xiao)，具有較(jiào)好精度(dù)。
3.2非穩态(tài)下試驗(yàn)
　　調節燃(ran)油流量(liang)标準裝(zhuang)置中的(de)電機轉(zhuan)速，使裝(zhuang)置産生(sheng)的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流⭐量(liang)✔️按🔞照一(yi)定的斜(xie)率逐漸(jian)變化，流(liú)量變化(hua)如圖5所(suo)示。

　　此時(shí)，對科裏(li)奧利質(zhì)量流量(liàng)計分别(bié)進行流(liu)量遞增(zeng)校準測(cè)試和流(liú)量遞減(jian)校準測(ce)試，重複(fu)測試3次(ci)，得到試(shì)驗數據(jù)如表🔱4所(suo)示。
同樣(yang)的對刮(guā)闆流量(liàng)計分别(bie)進行流(liú)量遞增(zēng)校準測(cè)試和流(liu)量遞減(jian)校準測(ce)試，重複(fú)測試3次(cì)，得到試(shi)驗數據(ju)如👅表5所(suo)示。

　　上述(shu)數據表(biǎo)明，在瞬(shun)時流量(liàng)qs連續增(zēng)大的過(guò).程中，科(ke)裏奧利(lì)質量流(liú)量計的(de)儀表系(xi)數會減(jiǎn)小，其顯(xian)示流量(liàng)值㊙️小于(yú)👄标準流(liu)量;在瞬(shùn)時流量(liàng)qs連續減(jian)小的過(guo)程中，科(ke)裏奧利(lì)質量流(liú)量計的(de)儀表系(xì)數會增(zēng)大，其顯(xiǎn)示流量(liàng)值大于(yú)标準流(liu)量。而對(duì)于刮闆(pǎn)流量計(jì)，無論瞬(shùn)時流量(liàng)qs增✌️大還(hai)是減小(xiao)，其儀表(biao)系數未(wei)發生明(ming)顯👈變化(hua)。
4結論
　　 在(zai)非穩态(tai)流量條(tiáo)件下，容(rong)積式流(liu)量計的(de)計量性(xìng)能要優(you)于科裏(li)奧利質(zhì)量流量(liàng)計，在非(fei)穩态流(liú)量測量(liang)🈲時，推薦(jiàn)優👄先選(xuǎn)擇容🍉積(ji)式流量(liàng)計。對科(kē)裏奧利(lì)質量✊流(liu)量計進(jin)行檢㊙️定(dìng)或者校(xiào)準試⛷️驗(yan)時，要求(qiu)标準裝(zhuang)置♈必須(xu)提供穩(wěn)定流量(liang)源，否則(ze)會産生(sheng)非穩态(tài)下的測(ce)量誤差(cha)。

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