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涡轮流量计规范航空煤油流量检定的选型及直管

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  • 发布日期:2018-12-19 14:28
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详细介绍
涡轮流量计规范航空煤油流量检定的选型及直管段长度肯定
 
      在剖析规范表法液体流量规范安装根本工作原理的根底上对安装构造停止了设计,重点对涡轮流量计的选型以及前后直管段的长度肯定,不同温度下3# 航空煤油的黏度关于直管段请求不同,直管段的合理选择是涡轮流量计计量精确与否的前提。并肯定流量计、温度变送器、压力变送器的选型计划,给出了安装仪表的检定实验结果。并且经过现场实验来考证安装的可行性,为规范表法流量规范安装的施行与推行提供根据。
引言
      规范安装按计量用具可分为称重法、容积法和规范表法[1]。其中规范表法是应用流膂力学连续性原理将规范表和被检表串联衔接,用规范表和相关的温度、压力等仪表给出规范累积流量,然后与被检表的累积流量比拟,肯定被检表的技术指标。规范表法流量规范安装相对其他规范安装有构造简单、工作效率高、操作简单等突出优点,特别是能够给出更宽的流量范围[2]。
      规范法液体流量规范安装中最重要的仪器就是规范表,本安装当选用涡轮流量计做为规范表。自20 世纪50 年代末起,国内外学者对涡轮流量计的性能影响做了大量的实验,并先后提出了涡轮流量计的理论模型,其中以Thompson[3] 提出的模型最具代表性。吴国玢等[4] 在Thompson 模型的根底上理论预了黏度对涡轮流量计性能的影响。国内外关于流量仪表检定安装展开了深化研讨。Roger C.Baker等[5] 基于容积法设计了电子校准系统,固然其精确度能满足,但仍属于传统的容积校准法,并且存在较大的噪声,关于大流量的航空煤油校准安装并不适用。关于涡轮流量计的校准安装,Grady H.Stevens[6]采用压差式流量计校准涡轮流量计,同时对流体添加正弦扰动,经过一段直管段运转平稳后进入差压式流量计,进而得出不同的流量值停止比拟。这种校准办法能够以为是规范表法的一种,其反复性强,比拟适用,但其精确度不高,关于高精确度请求的航空煤油流量安装的检定无法满足请求。国内外关于校准安装的研讨主要集中在传统的质量法和体积法[7]。传统的校验办法无法满足对高精确度仪表的检定。对此,有国内学者完成了打破,采用规范体积管法,能完成对丈量精确度的请求,但其丈量范围较小,并且没有对规范安装的动态性能做出研讨。流量计量经过长期的开展,曾经应用在各个范畴。涡轮流量计因具有精确度高、响应快、丈量范围宽等优点,国内外学者对其展开了大量的实验及仿真研讨[8],深化理解它的特性,发明更高精确度的涡轮流量计来作为规范安装的规范表来检定待测流量计。由于黏度对涡轮流量计性能的影响较大,涡轮流量计作为规范表大多应用于气体流量的计量,关于低黏度的液体计量,涡轮流量计同样有着较高的精确度。本安装就是运用涡轮流量计作为规范表的规范安装对3# 航空煤油停止流量计量。
1 涡轮流量计丈量模型
      涡轮流量计是一种速度式流量仪表,它以动量守恒原理为根底。流体冲击叶轮,使叶轮旋转,叶轮的旋转速度随流量的变化而变化,依据叶轮转速求出流量值。依据二元活动模型,从流膂力学根底理论动身,运用二元边境层理论和叶栅理论提出涡轮番量黏性摩擦阻力矩和驱动力矩的理论模型:
 
      式中,涡轮流量计在理想的工作状态下,涡轮流量计的仪表系数K 是常数,其物理意义就是单位体积qv 的脉冲数f,如式(1)所示。但实践工作中涡轮流量计的工作状态并非理想的工作状态,被测流体经过叶轮时会产生以下几种力矩:进入涡轮流量计的流体对涡轮叶片产生的推进力矩Tr,由于叶轮轴与轴承摩擦而产生的机械阻力矩Trm,被测流体经过涡轮流量计叶轮时对叶轮产生的活动阻力距Trf,涡轮流量计中电磁转换器对涡轮流量计叶轮产生的电磁力矩Tre。依据牛顿运动定律,能够推算出如式(2)的涡轮流量计叶轮的运动方程。依据涡轮流量计叶轮进出口速度三角形剖析计算,可得出如式(3)的涡轮流量计的丈量模型,其中Z 为叶轮番量计的叶片数, 为涡轮叶片的构造角。以上是涡轮流量计的丈量模型,能够定性地描绘涡轮流量计的根本特性。
2 安装的构造设计与剖析
      2.1 规范表法流量规范安装的构造设计依据加油机的计量检定规程,加油机流量计需求定期去检定部门检定仪表的精确度,检定过程中仪表的运输需求消耗很长的时间、精神以及财力。本安装设计的初衷是为计量检定部门制造出便于携带、可挪动的规范安装,为计量检定人员对机场加油机流量检定时俭省一定的时间和精神。规范表安装的呈现能够大大节约检定所需求的时间本钱。依据检定现场的需求,规范安装的长度不能大于1.5 m。规范安装中规范表选用的是高精确度的涡轮流量计。
      涡轮流量计计量精确的前提是在涡轮番量的前后端要坚持足够的直管段,直管段是被测流体进入涡轮流量计之前活动状态稳定平均的前置安装。
      如图1 所示,规范安装由过滤器、整流器、压力变送器、前直管段、涡轮流量计、后直管段、温度变送器、球阀组成。基于现场条件对安装的请求,规范安装长度有限,故需加弯管,在经过过滤器的弯管和直管段之间加有整流器,其目的是让流体在有限的直管段中更稳定,从而保证丈量精确度。飞机加油机流量出口接头为HJS-63A 航空压力加油接头,经过加油软管与规范安装入口HDF63 型航空输油接头阀衔接。进口流体依次经过过滤器、整流器、涡轮流量计、球阀后,用HJS-63A 航空压力加油接头与加油机回油管路HDF63 型航空输油接头阀衔接。
      图2 是安装的电气衔接原理图,涡轮流量计的脉冲信号、温度变送器和压力变送器的信号衔接至流量积算仪,经过RS485-USB 接头,各个信号衔接至笔记本电脑停止采集和计算,各用电器的电源均由UPS 电源提供。
 
 规范表法流量仪表检定系统软件(图3)能够依据被测流体以及仪表的物性条件停止设置,能够采集脉冲数、温度、压力、时间、瞬时及累积流量等数据。标定完毕后,采集的规范表累积流量和输入被测表的累计流量停止比对计算。
 
      规范表法流量仪表检定系统软件界面2.2 规范表法流量规范安装的可行性剖析液体流量的计量办法主要能够分为规范容器法和规范表法。规范容器法:规范容器校验液体流量又能够分为两种,即动态校验法和静态校验法。动态校验法是让被测流体依照一定的流量流入规范容器,依照一定的时间读出规范容器液面的上升量,或者读出液面上升一定高度所需求的时间。静态校验法是让一定量体积的流体进入规范容器,测定从开端到完毕所需求的时间。规范容器法有较高的计量精确度,但是在标定大流量时,制造大型精细的
      规范容器比拟艰难。另外,加油机流量比拟大,进入规范容器时航空煤油会混入空气影响计量精确度。规范表法是用精确度更高的仪表作为规范仪表对其他流量计停止校准,用作高精确度流量计有容积式、涡轮式、电磁式和差压式等方式。规范安装选用的是高精确度的涡轮流量计。 
 
      依据涡轮流量计检定规程[10],安装的扩展不肯定度应不大于流量计最大允许误差的1/3。由于加油机仪表精确度等级为0.2 级,其最大允许误差应为±0.2%,作为规范表规范安装仪表的最大允许误差应为±0.067%。本规范安装中涡轮流量计的出厂参数为仪表的最大误差即0.125%,仪表的反复性为0.02%。单从仪表的最大允许误差方面思索,仪表不能满足作为规范表检定的精确度。但对加油机标定,是定点标定。依据定点标定的原理,仪表的反复性
      能够作为精确度等级去校准加油机的流量计。依据流量检定安装的请求,流量规范安装及其
配套仪表均应具有有效的检定证书。涡轮流量计;校准用流体:RP-3 航空煤油校准用流体温度24.3 ℃;流量范围:71.967~89.849 m3/h。由表2 涡轮流量计检定结果显现,仪表系数的不肯定度为0.06%,而加油机仪表精确度等级为0.2级,依据涡轮流量计计量检定规程,安装的扩展肯定度不大于流量计最大允许误差的1/3。表3、表4显现温度变送器和压力变送器的扩展不肯定度满足相应的计量检定规程。由此可得出结论,本安装能够作为流量规范安装检定航空煤油的流量。关于温度压力的丈量,依据请求,温度丈量不肯定度所惹起的流量丈量不肯定度应不超越规范安装扩展不肯定度的1/5,压力丈量不肯定度所惹起的流量丈量不肯定度应不超越规范安装扩展不肯定度的1/5。
表2 涡轮流量计校准结果
 
3 安装的不肯定度剖析
      依据规范表法流量规范安装的不肯定度请求,对安装不肯定度停止剖析,规范安装合成不肯定度丈量模型为式中:u1 —— 规范流量计定点运用时A 类不肯定度;
 u2 —— 计时器的A 类规范不肯定度;
 u3 —— 计时器的B 类规范不肯定度;
 u4 —— 规范流量计不带配套仪表一同检定时
惹起的流量丈量不肯定度,带配套仪表的规范流量计应带配套仪表一同检定,否则应思索配套仪表的不肯定度;
 u5 —— 规范流量计检定和运用的流体条件不同惹起的流量丈量不肯定度;
 u6 —— 数据采集、信号处置、数据处置及通讯不肯定度惹起的流量丈量不肯定度;
 u7 —— 检定规范流量计的流量规范安装的合成不肯定度
      其中,本安装中流量积算仪采用XMFL-7 规范流量积算仪,有较高的分辨力。关于瞬时量在流量处于100

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