摘(zhāi)要：渦輪(lún)流(liú)量計(jì)
是一(yī)種(zhǒng)典型的(de)速度式流(liú)量計(jì)，與顯(xiǎn)示儀表組(zǔ)合實現對(duì)流體(tǐ)的測(cè)量和記錄(lù),在航空液(yè)壓油(yóu)、潤滑油流量(liàng)測(cè)量中被廣泛使用,本文就高粘(zhān)度介(jiè)質渦輪流(liú)量(liàng)計(jì)校(xiào)準結果(guǒ)如何處理以及(jí)處理(lǐ)結果(guǒ)對實(shí)際使用的影響進行分析。
0引言(yán)
渦(wō)輪流量計是一種(zhǒng)速度式流(liú)量儀(yí)表(biǎo)，由(yóu)于具(jù)有測量精(jīng)度高、反應速度快、測(cè)量範圍廣、價格(gé)低廉、安裝(zhuāng)方便(biàn)等優點，在(zài)航空(kōng)燃油、液壓油等流體測量中被(bèi)廣泛使用(yòng)，然而(ér)，在實(shí)際工(gōng)作中(zhōng)，按照jjg1037--2008《渦輪(lún)流量計檢定(dìng)規程》進(jìn)行檢(jiǎn)測，由(yóu)于介(jiè)質粘度(dù)作用增(zēng)大,影響渦(wō)輪流(liú)量計線性，出現(xiàn)較大(dà)的測(cè)量偏差，直接影(yǐng)響産(chǎn)品交付。本文結合工作(zuò)中實際(jì)情況.探讨(tǎo)了采(cǎi)用最小二乘法(fǎ)進行測(cè)量(liàng)數據處理，減小渦輪(lún)流量計測量誤差，滿足産品測量要求(qiú)。
1概述及原理(lǐ)
渦(wō)輪流量(liàng)計可以用(yòng)于測(cè)量各種氣體、液體等流體的累(lèi)積流(liú)量和瞬時(shí)流量(liàng)。工作時被(bèi)測流(liú)體(tǐ)沖(chòng)擊渦(wō)輪葉(yè)片使(shǐ)渦(wō)輪(lún)旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速随流量的變(biàn)化而變(biàn)化,即流(liú)量(liàng)大.渦(wō)輪(lún)的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁(cí)電轉換(huàn)裝(zhuāng)置把渦輪的轉速轉(zhuǎn)換爲(wèi)相應(yīng)頻率(lǜ)的電脈沖,經前(qián)置放大器(qì)放大後,送，入(rù)顯(xiǎn)示儀(yí)表進行計數和(hé)顯示，根據單位時(shí)間内的脈沖數和累計脈沖(chòng)數即可求(qiú)出瞬(shùn)時流量和累積(jī)流量。
渦輪流量(liàng)計(jì)的工作原理(lǐ):當流體沿(yán)着管(guǎn)道的.軸線(xiàn)方向(xiàng)流動，并(bìng)沖(chòng)擊渦輪葉(yè)片時，便有(yǒu)與(yǔ)流量qv、流速v和流體密度(dù)ρ乘積(jī)成比例的(de)力作(zuò)用在(zài)葉片.上,推動渦(wō)輪旋(xuán)轉。在(zài)渦輪旋轉的同(tóng)時，葉片周期(qī)性地切割電(diàn)磁鐵(tiě)産生的(de)磁力線，改變線圈的磁(cí)通量。根(gēn)據(jù)電磁(cí)感應原理，在線(xiàn)圈内将(jiāng)感應出(chū)脈動的電勢信(xìn)号，此(cǐ)脈動(dòng)信号(hào)的頻(pín)率與被測(cè)流體的流量，成(chéng)正比(bǐ)。
2渦(wō)輪流量(liàng)計的(de)構造與測(cè)量過程
渦輪流(liú)量(liàng)計一般(bān)由導流器(qì)、渦(wō)輪葉片(piàn)、軸承(chéng)、前置放大(dà)器、顯示儀(yí)表組(zǔ)成，以(yǐ)實(shí)現(xiàn)流量測量(liàng)的目的，如(rú)圖1所(suǒ)示。
流體經(jīng)過(guò)渦輪(lún)流量(liàng)計後,渦輪(lún)流量計測(cè)量輸(shū)出的(de)脈沖信号,經前(qián)置放大器(qì)放大後,送入顯(xiǎn)示儀表，就(jiù)可以實(shí)現流量的測(cè)量。顯(xiǎn)示儀表(biǎo)接收的(de)就是頻率(lǜ)信号(脈沖),然後(hòu)進行計(jì)算得到瞬(shùn)時(shí)流(liú)量和累(lèi)積流量(liàng)。
渦輪流(liú)量計工作(zuò)流量(liàng)和頻(pín)率成一定(dìng)比例(lì)關(guān)系，根據(jù)jjg1037-2008《渦輪流量計檢(jiǎn)定規程》要求，在(zài)每隻渦輪流量(liàng)計進行(háng)檢(jiǎn)定後(hòu)會根據有關公式計(jì)算(suàn)出該渦(wō)輪流量計的流量系數k值,使用(yòng)時将(jiāng)k值置(zhì)入數(shù)字顯示儀表，顯示(shì)儀表在接收(shōu)到脈(mò)沖信号時，會根(gēn)據(jù)k值進行(háng)運算(suàn)得(dé)到(dào)實測(cè)流體(tǐ)流量。運算公式(shì)如下(xià):
式中(zhōng):k爲平(píng)均流量(liàng)系(xì)數;e爲渦輪流量(liàng)計最(zuì)大示值.誤差;kmax爲(wèi)流量範圍内各(gè)檢定點得(dé)到的(de)系數(shù)中(zhōng)最大值;kmix爲(wèi)流(liú)量範(fàn)圍内(nèi)各檢定點得到的系數中(zhōng)最小值。
渦(wō)輪流(liú)量計k-qv特性曲(qǔ)線如圖(tú)2所示
3渦輪流量計的校準(zhǔn)結(jié)果處(chù)理
在實際工作(zuò)中，根據(jù)jjg1037-2008《渦(wō)輪流(liú)量計(jì)檢定(dìng)規程(chéng)》中給(gěi)出的平均儀表系數和示(shì)值最大誤差的計算(suàn)方法，高粘(zhān)度介(jiè)質測量時(shí)往往會(huì)造(zào)成很大的(de)測(cè)量誤差(chà)，影響産品(pǐn)的(de)驗(yàn)收。但是經過對(duì)數據的分析，使(shǐ)用最小(xiǎo)二乘法(fǎ)進行曲線(xiàn)拟合，找到(dào)曲線a、b值,将(jiāng)a、b值再(zài)置入顯示(shì)儀表(biǎo),實際測量(liàng)結果與标準流(liú)量偏差會(huì)減小(xiǎo)，可以保(bǎo)證測(cè)量(liàng)結果的(de)正确率(lǜ)。爲了分(fèn)析不同(tóng)的測量結(jié)果數(shù)據處理方法對實際(jì)測量影響(xiǎng)，我們(men)選取(qǔ)lwgy40型渦輪流量計，于2015年(nián)3月9日,用4050号航空(kōng)潤滑(huá)油(粘度27.74x10-6m2/s)爲(wèi)介質(zhì)，在國防4113二(èr)級計量站(zhàn)進行(háng)了測(cè)試(shì)。
1)使用k系數法(fǎ)結果(guǒ)如表(biǎo)1所示，标準流量(liàng)、k系數(shù)法實(shí)際(jì)顯(xiǎn)示流量與頻率(lǜ)的散點圖(tú)如圖3所示。
從圖(tú)3可以看出(chū)，根據儀表(biǎo)k系數進行設置後，實際使(shǐ)用時(shí)流量顯示(shì)與标(biāo)準流(liú)量之間有(yǒu)較大差異，說明(míng)該方法(fǎ)測量結(jié)果偏離(lí)真(zhēn)實結果較大，也(yě)就是測量(liàng)誤差(chà)大。通過計算也可以(yǐ)看到，将平均儀(yí)表系數置入儀(yí)表中,會(huì)造(zào)成18.9%的(de)測量(liàng)誤差(chà)。
2)使用(yòng)最(zuì)小二(èr)乘(chéng)法結(jié)果如表(biǎo)2所(suǒ)示，根(gēn)據測試數(shù)據，使用mintab軟件進行處理，可以做出頻率與最(zuì)小二乘(chéng)法顯示流量的曲線圖(如圖4所(suǒ)示)，得到(dào)曲(qǔ)線的(de)a、b值。根(gēn)據(jù)曲(qǔ)線方程計算得(dé)到實(shí)際顯(xiǎn)示流量，标準流量、最(zuì)小二(èr)乘法實際顯示(shì)流量與(yǔ)頻(pín)率的(de)散(sàn)點(diǎn)圖如圖5所(suǒ)示。
圖5是标準流(liú)量、最(zuì)小二乘法實際顯(xiǎn)示(shì)流量(liàng)與頻(pín)率的散點(diǎn)圖(tú)，從圖.上(shàng)可以(yǐ)看出，根據(jù)儀表(biǎo)最小二乘(chéng)法設置a、b後，實際(jì)使用(yòng)時流量顯(xiǎn)示與(yǔ)标(biāo)準流(liú)量之間(jiān)差異(yì)很小，說明(míng)該方法測(cè)量結(jié)果偏離(lí)真(zhēn)實結(jié)果較小，也就是(shì)測量(liàng)誤差較小。
3）将以上兩(liǎng)種方(fāng)法的實際(jì)流量(liàng)測量數(shù)據與标(biāo).準流量數據進行拟合，使用mintab軟(ruǎn)件進行(háng)處(chù)理，作散點圖(tú)如(rú)圖6所(suǒ)示。
圖6可知，最小二乘(chéng)法流量曲(qǔ)線與(yǔ)标準流量(liàng)曲線(xiàn)基本重合(hé),說明流量(liàng)偏差(chà)很小(xiǎo);k系(xì)數(shù)法流(liú)量曲線與标準(zhǔn)流量(liàng)曲(qǔ)線随着(zhe)頻率的增大差(chà)異也越大(dà)，說明(míng)流量(liàng)偏(piān)差(chà)也越大。
根(gēn)據以上的(de)數據分析(xī)，渦輪(lún)流量計實際(jì)工(gōng)作中對(duì)于(yú)高粘度介(jiè)質(zhì)進行流(liú)量測量時，使用(yòng)最小二乘(chéng)法數(shù)據處理(lǐ)的(de)方法(fǎ)更科學，更(gèng)能正确進行(háng)流量測(cè)量。雖(suī)然(rán)根據jjg1037--2008的(de)要求(qiú),需要使用(yòng)k系數法,但一(yī)-般在産品的出廠(chǎng)說明(míng)書(shū)中會明(míng)确指(zhǐ)出，實(shí)際測量介質與出廠(chǎng)介質不同或粘度差(chà)異較(jiào)大時(shí)，需要使用實際(jì)介質進行标定。
4小結
渦輪(lún)流量(liàng)計雖然具有測(cè)量精度高(gāo)、反應(yīng)速度快、測量範(fàn)圍廣(guǎng)、價格(gé)低廉、安裝(zhuāng)方便(biàn)等優(yōu)點,但(dàn)是渦輪流(liú)量計(jì)并不是可(kě)以适用(yòng)于(yú)任何流體、任何場合(hé)、各種(zhǒng)條件下的(de)流體測量。
對較(jiào)高粘度介質進行測(cè)量時，需要(yào)按實(shí)測介(jiè)質條件進(jìn)行标定,并(bìng)且選擇最小(xiǎo)二(èr)乘法拟合公式進行數據(jù)處理,将拟(nǐ)合(hé)公式的(de)a、b值置入對(duì)應儀(yí)表即可得到很(hěn)好的測量(liàng)效果(guǒ)。
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