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      電磁流量計

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      電磁流量計在管道燃油流量測試中的應用研究

      來源:作者:發表時間:2017-06-20 17:11:25

       摘要:燃油系統輸油流量測試是管道燃油系統地面模擬試驗的一項重要內容;由于試驗油箱內部的各管路與真實管道油箱管路的布置是一致的,不適合在油箱內的狹小空間安裝渦輪流量計,并且會破壞管路流阻特性;由于使用傳統油箱油量標定的方法進行輸油流量測量耗時耗力,所以需要采用一種新的技術或測量方法來完成油箱輸油流量的測量;電磁流量計體積小,不會破壞輸油管路流阻特性,防爆等級也符合試驗要求;對電磁流量計在浸油狀態下測試進行可行性分析,將電磁流量計在管道燃油系統試驗中實現創新性應用;通過試驗證明了電磁流量計在管道燃油流量測試中發揮了重要作用,并且首次將電磁流量計應用到管道試驗油箱內部輸油管路的流量測試中,這對管道其他系統的流量測試和管道機上排故試驗起到了重要作用。
       
       引言
                 燃油系統用來貯存管道所需要的燃油,并保證管道在所有的工作狀態下都能連續、有效地向發動機供給燃油。此外,燃油系統還具有為空調系統的工作介質、發電機冷卻系統、液壓系統和雷達冷卻系統提供散熱的功能。管道燃油系統試驗的主要目的是驗證燃油系統各分系統及配套的成品、附件是否滿足管道性能并且驗證系統設計的合理性。試驗可根據燃油系統功能及合理試驗方法劃分為以下九大項內容,分別為供油子系統試驗、抽吸供油試驗、負過載供油試驗、輸油子系統試驗、壓力加油試驗、加油沖擊壓力測量試驗、通氣增壓分系統試驗、散熱子系統試驗和油量-耗量測量子系統試驗。合理的流量和壓力的燃油是管道正常飛行的保證,無論那一項試驗都會涉及到流量的測試,所以在管道燃油試驗中測量流量的方法尤為關鍵  。
       
                 試驗油箱是按照管道油箱1 : 1模擬設計的,油箱內部的各種管路布置與真實管道油箱的管路布置一致,真實管道各個油箱內沒有安裝流量計,所以如果在試驗室模擬臺油箱內安裝渦輪流量計,勢必會破壞管路流阻特性,并且渦輪流量計的體積很大,不適合安裝在油箱內的狹小空間內,只能采取其他的試驗方法獲取試驗數據。需要采用一種新的技術或測量方法來完成油箱輸油流量的測量。經過調研論證,采用電磁流量計進行燃油流量測量。電磁流量計體積很小,只需要安裝輸油管路的外管壁上,不會破壞輸油管路流阻特性,并且其防爆等級符合試驗要求,適合安裝在油箱內測量管路的液體流量。在下面的文章中將要論述其在燃油試驗中的具體應用。
       
      1  電磁流量計簡介
                 19 世紀 30 年代,德國人發明有史以來很好臺電磁流量計。迄今為止,電磁流量計歷經了九十多年的發展歷程。雖然**初的電磁流量計使用并不廣泛,但在一九七零年以后,隨著集成電路和電子技術的迅速發展,使得電磁流量計在測量精度、響應速度和穩定性方面有了大幅度改善。近十幾年來,隨著我國航空事業的快速發展,國防工業對于測試設備和測試技術能力要求的逐步提高,電磁流量計迅速成為流量測量的領域不可或缺的組成部分  。
       
                 電磁流量計主要由流量計二次儀表、測量探頭 (換能器)及信號處理單元和安裝部件組成。正確選擇測量點對于實現可靠和高精度的測量是至關重要的,測量必須在管道上進行。測量點的正確選擇和正確的傳感器安裝位置能保證在**佳條件下接受和處理電磁信號。由于測量環境不同對測試影響的因素眾多,對于傳感器的定位并無標準方案。傳感器安裝的正確性主要受介質影響,受介質中存在的氣泡影響,受管路的直徑、材料、內襯、壁厚和形狀影響。安裝應該盡量避開管路中有沉積物的位置,應確保選定的位置上的溫度處于儀器換能器的工作范圍內。
       
                 結合 飛 機 燃 油 試 驗 流 量 測 量 的 需 要,分 析 一 下 所 選FLEXIM 公司的 F601 型號電磁流量計的特點。 ( 1 )測量精度為 0.5% 完全符合試驗需要; ( 2 )適用溫度范圍 -200~450℃ 完全包含試驗測試溫度范圍; ( 3 )響應時間為 70ms ;( 4 )可測量**小管徑為 6mm ; ( 5 )可測**低流速為 0.01m /s ;( 6 )主機采用雙處理器,一個作為信號采集,一個作為信號處理,提高運行速度; ( 7 )傳感器內部帶有溫度補償功能,確保介質溫度發生變化時,保證測量精度;( 8 )傳感器電纜為鍇裝電纜,防止傳感器在經常適用的情況下損壞電纜,適應試驗環境;電磁流量器內部固化儲存芯片,適用時流量計自動讀取傳感器數據,方便操作,保證試驗測量精度  。
      電磁流量計安裝簡單示意圖
       
       二次儀表的使用及數據采集
                 電磁流量計的探頭通過同軸電纜與二次儀表相連,二次儀表通過采集電磁信號,進行相關計算,得到流量值。二次儀表需要輸入輸油管路的管徑參數,電磁在煤油中的傳播速度,煤油密度、黏度系數、測試電纜長度等參數 [6 ] 。測量儀表計算出流量值后,可以根據設定的量程范圍變送輸出標準的電流電壓信號供計算機測試系統采集記錄。
       
      6  電磁流量計的在管道燃油試驗中具體應用
                 在管道燃油試驗中需要采用油箱標定的方法來測量輸油流量。在以往的型號試驗中油箱標定的方法是通過逐次向油箱內加入一定量的煤油,記錄下油箱內液位傳感器的液位高度,得到油箱的油量 -高度曲線。在油箱標定試驗中,油箱輸油,記錄下油箱內液位傳感器的液位高度變化,通過油量 - 高度曲線計算得到油箱油量隨時間變化曲線,其斜率是油箱輸油瞬時流量。但是油箱標定是一項很龐大的試驗,雖然試驗本身并不復雜,但需要耗費大量人力物力,在某型管道油量標定試驗中,整個試驗團隊用兩個月才完成標定試驗。并且在管道燃油試驗中,試驗需要測試不同油箱在不同姿態下的輸油流量,而渦輪流量計的體積很大,不適合安裝在油箱內的狹小空間,因此不能安裝渦輪流量計,為了保住試驗節點不能再使用的耗時耗力的測量方法。所以,需要采用一種新的技術或測量方法來完成油箱輸油流量的測量。經過調研論證,發現了一種新型流量測量儀器—電磁流量計進行流量測量。電磁流量計的優點是體積很小、適合安裝在輸油管路的外管壁上,不會破壞輸油管路流阻特性,并且其防爆等級是二區防爆 ExdII?。拢裕?符合管道燃油試驗要求,可以浸泡在油箱煤油中測量油箱內部管路的煤油流量。
       
                 團隊首次將電磁流量計應用到管道燃油試驗中,而其中**大亮點就是首次使用電磁流量計測量浸在管道油箱中的輸油管路的輸油流量。
       
                 下面結合測量機翼油箱的輸油流量測量介紹電磁流量計的在管道燃油試驗中具體應用。
       
                 首先打開油箱口蓋,確認需要測量的管路,選擇測量位置時要參照上文所述的安裝位置選擇注意事項。通過查閱管路設計圖紙,獲得待測輸油管路的材料型號、管徑、壁厚等參數指標,經確認,機翼油箱的輸油管路材料為鋁、外徑 ( XX ) mm 、壁厚 (XX ) mm ,將這些參數輸入測量儀表,測量儀表經過內部計算,給出**優的安裝方式和探頭之間的**佳間距。
       
                 在確定好安裝位置后,按照測量儀表提示的安裝方式和間距進行安裝,安裝時一定要注意探頭的中心線與管路軸線平行,參照前文論述,另外注意探頭的方向與管路中煤油流向一致。探頭固定好后,用千分卡尺測量兩個探頭之間的實際距離,雖然安裝時是盡量按照儀表給出的尺寸安裝,但由于安裝空間限制,實際距離與要求距離不能完全相同,但只要將實際距離輸入測量儀表,測量儀表根據實際距離進行修正。探頭固定安裝后,將探頭的測試電纜與測量儀表連接,這時,如果管路中充滿煤油,儀表的測試界面將顯示電磁信號強弱,如果信號很強,則表明探頭安裝正確,如果信號弱,則需檢查探頭安裝情況,調整安裝,直至顯示信號正常,可以進行試驗測試。
       
                 測試儀表將測得的流量值輸入給計算機測試系統,計算機系統同步記錄流量值和試驗中其他參數,從而完成輸油流量測量試驗。
       
      7  結論
                 本文介紹了電磁流量計在管道燃油試驗中的實際應用,并且在近期幾個型號的燃油地面模擬試驗中,都應用了電磁流量計測量輸油流量,由于其安裝測試簡單方便,節省大量的人力物力,解決了費時費力的測試難題,很好地完成試驗任務,確保了試驗節點。綜上,在管道燃油流量測試中應用電磁流量計是可行的,并且本方法已經在管道燃油模擬試驗的流量測試中得到成功運用。建議該測試方法在管道其他系統流量測試中使用,比如液壓系統、環控系統都非常適合使用該方
      法。同時,該測試方法在管道機上排故方面會起重大作用。隨著電磁流量計發展,測試設備越來越小,并且可以應用在機上燃油流量測試。
      日日干夜夜操

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