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                      变温润滑油涡轮流量计修正
                      发布时间2019-04-17

                      摘要:为研究以变温航空润滑油为工作介质的涡轮流量计仪表系数修正方法利用变温航空润滑油流量标准装置对4支涡轮流量计在多个温度点下进行了校准试验通过双指数衰减函数对校准结果进行拟合修正结果表明各温度点和流量点涡轮流量计仪表系数与校准结果误差小于1%修正方法具有较好的通用性
                      0引言
                      涡轮流量计1因具有重复性好量程范围宽适应性强精度高及体积小等特点被广泛应用于流量试验石油计量工业生产及航空发动机研制试验等领域目前在低粘度工作介质(如航空煤油)流量测量?#26657;?#28065;轮流量计具有良好性能表现;而在粘温特性较差的航空润滑油流量测量?#26657;?#22240;其粘度随温度变化较大(40时运动粘度约为17cSt100时粘度约为5cSt)且涡轮流量计对介质粘度较为敏?#26657;?#30452;?#37038;?#29992;涡轮流量计校准结果尚无法满足试验要求
                      本文以航空润滑油流量标准装置为试验平台对4支涡轮流量计在不同温度点进行校准试验对仪表系数随粘度和流量变化关系进行分析并通过双指数衰减函数对仪表系数(K)和频率与粘度之商(F/)进行曲线拟合
                      1试验设备
                      1.1标准装置
                      航空润滑油流量校准装置如图1所示该装置采用电机驱动标准计量油缸的结构形式主要由计量油缸电机及控制器滚珠丝杠直线导轨校准管路切?#29615;?#38376;油箱控温机组温度压力传感器测量光栅尺数据采集系?#22330;?#27979;量控制计算机等部件构成装置采用伺服电机驱动标准计量油缸产生标准流量源计量油缸同时作为容积标准与光栅配合构成流量测量系?#22330;?#26631;准装置技术指标为:流量范围为0.5160L/min;扩展不?#33539;?#24230;为0.05%(k=2);温度范围为20120档
                      航空润滑油涡轮流量计流量标准装置示意图
                      1.2被试流量计
                      试验所用流量计是某研究所涡轮流量计流量计信息如表1所示

                      2校准试验结果
                      利用航空润滑油流量标准装置在203040506080下?#30452;?#23545;4支涡轮流量计进行校准试验流量计校准流量点?#30452;?#20026;617283950L/min;流量计校准流量点?#30452;?#20026;1224364860L/min图2和图3?#30452;?#26159;SN:1744和SN:1655两支涡轮流量计在各温度点仪表系数K随流量q变化曲线从中可以看出不同温度点下流量计仪表系数差异很大
                      网络连接系数曲线图

                      4支流量计各流量点q下仪表系数误差ET曲线如图4所示

                      仪表系数差异ET为

                      式中:K80为某流量点80下仪表系数L-1;K20为某流量点20下仪表系数L-1
                      经计算可得低流量点仪表系数最大相差14%以上高流量点仪表系数最小相差约2%
                      3修正方法研究
                      3.1仪表系数与雷诺数关系
                      涡轮流量计不同温度点仪表系数差异很大主要原因是温度改变导致航空润滑油粘度改变校准结果中仪表系数随流量变化曲线未体现滑油粘度对涡轮流量计的影响流量计仪表系数K随雷诺数的变化曲线如图5和图6所示同一支流量计在雷诺数相近的情况下其对应的仪表系数很接近仪表系数是雷诺数的单值函数雷诺数Re关系式为

                      式中:q为体积流量m3/s;d为涡轮流量计内径m;为某温度点下滑油运动粘度cSt;
                      多温度点下?#23548;?#27979;量航空润滑油粘度并拟合粘度与温度T函数关系进而通过该函数关系计算校准试验各温度点下介质粘度粘度与温度函数关系式为

                      3.2仪表系数曲线拟合
                      仪表系数与雷诺数存在单值函数关系而雷诺数

                      可由平均流速和运动粘度计算得到所以仪表系数K是流量计输出频率与运动粘度之商(F/v)的函数研究最终?#33539;?#37319;用双指数衰减函数进行拟合双指数衰减函数Kfit表示为

                      表2是流量计拟合曲线系数通过Rsquare值对拟合度进行评估4支流量计拟合优度值处于0.9920.997之间拟合结果非常好

                      SN:1744和SN:1655两支流量计拟合曲线?#30452;?br /> 涡轮流量计系数随雷诺数变化曲线图示
                      如图7与图8所示通过拟合公式计算各温度和频率下的涡轮流量计仪表系数再通过式(5)和式(6)计算对应体积流量4和拟合误差4支流量计拟合计算结果与标准流量最大误差?#30452;?#26159;0.94%0.80%0.62%和0.54%
                      涡轮流量计拟合曲线图

                      4结论
                      利用航空润滑油流量标准装置对四支涡轮流量计进行了多个温度点实流校准试验并利用双指数衰减函数进行了拟合修正拟合优度可达0.992以上通过拟合公式对各温度点和频率点进行流量计算计算结果与标准装置给定值最大误差小于1%研究结果表明将双指数衰减函数应用于变温工况滑油流量测量修正具有较强可行性与实用性

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