摘要:以變(biàn)溫航(háng)空潤滑(huá)油爲工作介質(zhì)的渦輪流量計 儀表系(xì)數修正方(fāng)法，利用變溫航空潤(rùn)滑油流量(liàng)标準(zhǔn)裝置對4支(zhī)渦輪(lún)流量計(jì)在多個溫度(dù)點下進(jìn)行(háng)了校準試驗，通(tōng)過雙指數(shù)衰減函數(shù)對校準結果進(jìn)行(háng)拟合修(xiū)正。結(jié)果表明，各溫度點和流量(liàng)點渦輪流量計(jì)儀表(biǎo)系數與校(xiào)準結(jié)果誤差小(xiǎo)于1%，修(xiū)正方法具(jù)有較好的(de)通用性。
0引言
　　渦(wō)輪流量計［1］因(yīn)具有重(zhòng)複性(xìng)好、量程範(fàn)圍寬、适應性強(qiáng)、精度(dù)高及(jí)體積(jī)小等特點(diǎn)，被廣(guǎng)泛應(yīng)用于流量(liàng)試驗(yàn)、石油(yóu)計量、工業(yè)生産及航(háng)空發(fā)動機(jī)研制(zhì)試驗等(děng)領域。目前，在低粘(zhān)度工作介(jiè)質(如航空(kōng)煤油)流(liú)量測量中，渦輪流(liú)量計(jì)具有良好性能(néng)表現(xiàn);而在(zài)粘溫(wēn)特(tè)性(xìng)較差的航(háng)空潤滑(huá)油流(liú)量(liàng)測量(liàng)中(zhōng)，因(yīn)其粘(zhān)度随(suí)溫度(dù)變化較大(dà)(40℃時運(yùn)動粘度約爲17cst，100℃時粘度(dù)約爲5cst)且渦輪流(liú)量計(jì)對(duì)介質粘(zhān)度較爲敏感，直(zhí)接使用(yòng)渦輪流(liú)量計校準結果(guǒ)尚無(wú)法滿足試(shì)驗要求(qiú)。
以航空(kōng)潤滑油流量标(biāo)準裝(zhuāng)置爲試驗平台，對4支渦輪(lún)流量計在不同溫度(dù)點進行校(xiào)準試驗，對(duì)儀表(biǎo)系數(shù)随粘度和(hé)流(liú)量變(biàn)化關系(xì)進行分析，并通過雙指數(shù)衰減函數(shù)對儀(yí)表系(xì)數(k)和頻(pín)率與粘度之商(f/υ)進行曲(qǔ)線拟合。
1試(shì)驗設備
1.1标準裝置
　　航空潤滑油(yóu)流量校準(zhǔn)裝置(zhì)如圖1所(suǒ)示。該裝置采(cǎi)用電機驅(qū)動标(biāo)準計量(liàng)油(yóu)缸的結構形(xíng)式，主要(yào)由計量(liàng)油缸、電機及控制器、滾(gǔn)珠絲杠(gàng)、直(zhí)線導(dǎo)軌、校(xiào)準管路、切(qiē)換閥門、油箱、控(kòng)溫機(jī)組、溫度壓(yā)力傳感器(qì)、測量(liàng)光栅(shān)尺、數據采(cǎi)集系統(tǒng)、測(cè)量控(kòng)制計算機等部(bù)件構成。裝置采(cǎi)用伺服電機驅(qū)動标準計量油(yóu)缸産生标準流(liú)量源，計(jì)量油缸同時作爲容積(jī)标(biāo)準，與(yǔ)光栅配(pèi)合構成流量測(cè)量系統。标(biāo)準裝(zhuāng)置技(jì)術指标爲(wèi):流量範圍(wéi)爲0.5～160l/min;擴(kuò)展(zhǎn)不确定度爲(wèi)0.05%(k=2);溫度範(fàn)圍爲20～120℃。

1.2被試流(liú)量(liàng)計
試(shì)驗所用(yòng)流(liú)量(liàng)計是某研究所渦輪流量計，流量(liàng)計信息(xī)如表1所(suǒ)示。

2校(xiào)準試驗結(jié)果
　　利用航空潤(rùn)滑油流量标準(zhǔn)裝置在20，30，40，50，60，80℃下分别對4支(zhī)渦輪流量(liàng)計(jì)進行校準試驗。流量計校準(zhǔn)流量點分(fèn)别爲(wèi)6，17，28，39，50l/min;流量計校(xiào)準流(liú)量點(diǎn)分(fèn)别爲12，24，36，48，60l/min。圖(tú)2和(hé)圖(tú)3分(fèn)别是sn:1744和(hé)sn:1655兩支渦輪流量(liàng)計在各溫(wēn)度點(diǎn)儀表(biǎo)系(xì)數(shù)k随流量q變(biàn)化曲線，從(cóng)中可以看出，不(bú)同溫度點下流(liú)量計儀表(biǎo)系數差異很(hěn)大。


4支流量計各(gè)流量點q下儀表(biǎo)系數誤差(chà)et曲線(xiàn)如圖4所示。

儀表系數(shù)差異(yì)et爲

　　式(shì)中:k80爲某流量點(diǎn)80℃下儀(yí)表系數，l-1;k20爲(wèi)某流量點(diǎn)20℃下儀(yí)表系(xì)數，l-1。
　　經計算(suàn)可得，低流量點儀表系數最大(dà)相差14%以上，高(gāo)流(liú)量點儀表系數(shù)最小相(xiàng)差約2%。
3修(xiū)正方法研究
3.1儀(yí)表系(xì)數與(yǔ)雷諾(nuò)數關系(xì)
　　渦輪流(liú)量計(jì)不同溫度(dù)點儀(yí)表(biǎo)系數差(chà)異很大，主要原因是(shì)溫度改變(biàn)導緻航空潤(rùn)滑(huá)油粘(zhān)度(dù)改變。校準結果中儀表系數随流量變(biàn)化曲線未(wèi)體現滑油粘度對渦(wō)輪流量計的影(yǐng)響，流(liú)量(liàng)計(jì)儀表(biǎo)系數k随雷諾數(shù)的變化曲(qǔ)線如(rú)圖5和圖6所(suǒ)示。同一支(zhī)流量計在(zài)雷諾(nuò)數(shù)相近的(de)情況(kuàng)下，其對應(yīng)的儀表系數很接近(jìn)，儀(yí)表系數(shù)是雷諾(nuò)數的單(dān)值函數(shù)。雷諾數(shù)re關系(xì)式爲(wèi)

　　式中(zhōng):q爲體(tǐ)積流量，m3/s;d爲(wèi)渦輪流量(liàng)計内(nèi)徑，m;ν爲某溫(wēn)度點(diǎn)下滑油運動粘度，cst;
　　多溫度點下(xià)實(shí)際測量航空(kōng)潤滑油粘度，并拟合粘度(dù)ν與溫(wēn)度t函數關系，進(jìn)而通(tōng)過該(gāi)函數關系(xì)計算校準(zhǔn)試驗各溫(wēn)度(dù)點(diǎn)下介質粘度。粘(zhān)度與(yǔ)溫(wēn)度函數(shù)關系(xì)式(shì)爲

3.2儀表(biǎo)系數(shù)曲線拟合(hé)
　　儀表系(xì)數與雷(léi)諾數存在(zài)單值(zhí)函數關系(xì)，而雷(léi)諾數

　　可由(yóu)平均(jun1)流(liú)速和運動粘(zhān)度計(jì)算得到，所以儀(yí)表系數k是(shì)流量計(jì)輸(shū)出頻率與運動粘度(dù)之商(shāng)(f/v)的函(hán)數。研(yán)究最(zuì)終确定(dìng)采(cǎi)用雙指數(shù)衰減函數進行拟合(hé)，雙指數衰(shuāi)減函數(shù)kfit表示爲

　　表2是(shì)流量計(jì)拟(nǐ)合(hé)曲(qǔ)線系數。通過r－square值(zhí)對拟(nǐ)合(hé)度(dù)進行(háng)評估(gū)，4支流量計(jì)拟合優度(dù)值處于0.992～0.997之(zhī)間，拟合(hé)結(jié)果非常好。

sn:1744和sn:1655兩支流量(liàng)計(jì)拟合(hé)曲線(xiàn)分(fèn)别

　　如圖7與(yǔ)圖8所示(shì)。通過拟(nǐ)合公式計算各(gè)溫(wēn)度和頻率下(xià)的渦(wō)輪流量(liàng)計(jì)儀表(biǎo)系數(shù)，再通(tōng)過式(5)和式(6)計算(suàn)對應體積流量(liàng)［4］和拟(nǐ)合誤(wù)差。4支(zhī)流量(liàng)計拟合計(jì)算結(jié)果(guǒ)與(yǔ)标準(zhǔn)流量最大誤差(chà)分别(bié)是0.94%，0.80%，0.62%和0.54%。


4結論
　　利(lì)用(yòng)航空潤滑油流量标準(zhǔn)裝置對(duì)四支渦輪流量(liàng)計進行了多個(gè)溫度點實(shí)流(liú)校(xiào)準試驗，并利用雙指數衰(shuāi)減函數進(jìn)行了拟合(hé)修正，拟合(hé)優度可達0.992以上。通過(guò)拟合公式對各(gè)溫度點和(hé)頻率點進行流(liú)量計(jì)算，計算結果與(yǔ)标準裝置給定值最大誤差小(xiǎo)于1%。研究(jiū)結果表(biǎo)明，将(jiāng)雙指數衰(shuāi)減(jiǎn)函數應用于(yú)變溫(wēn)工況滑(huá)油(yóu)流量測(cè)量修正具有(yǒu)較(jiào)強可行(háng)性與實用(yòng)性。

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