一、引言：
  與其它型式的流量計(jì)一樣,渦輪流量計(jì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)渦輪)在應(yīng)用中問(wèn)題比較復(fù)雜。這種復(fù)雜性在于:被測(cè)介質(zhì)處于連續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),由很多參數(shù)決定的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)特性對(duì)流量示值的準(zhǔn)確度影響很大;其次各種被測(cè)介質(zhì)的粘一溫關(guān)系不盡相同。而渦輪對(duì)被測(cè)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)特性和粘度變化是非常敏感的,因此在工程測(cè)試中要想獲得很高的測(cè)量精度并不容易。首先要從根本上解決渦輪的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)及度評(píng)定,同時(shí)在使用中還要建立與被測(cè)介質(zhì)的理化性能相一致的內(nèi)在聯(lián)系,才能提高流量的測(cè)量精度。

二、背壓變化的影響：
  用計(jì)量油箱(即工作容器)測(cè)量流量計(jì)是一種古老而又經(jīng)典的方法。目前,在航空液壓工廠的一些傳統(tǒng)設(shè)備上,通常采用計(jì)量油箱與渦輪并存的測(cè)量方式。當(dāng)對(duì)渦輪的測(cè)量結(jié)果表示懷疑時(shí),就用計(jì)量油箱進(jìn)行比對(duì)測(cè)試,以便盡快找出故障所在。
  在液壓試驗(yàn)設(shè)備上,用計(jì)量油箱測(cè)量流量的方法稱(chēng)為動(dòng)態(tài)容積法。工廠還用這種裝置對(duì)渦輪進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)。其系統(tǒng)圖示于圖1。
  圖1中,計(jì)量油箱做成多級(jí)組合形式,液位指示器安裝在它的細(xì)頸部位,使容積測(cè)量誤差減小(D/動(dòng)“倍(D和d分別為計(jì)量油箱的主體部位和細(xì)頸部位的內(nèi)徑)。上下兩個(gè)液位指示器間的容積V()L為定值,測(cè)出油液的上升時(shí)間大即可按公式Q二60V/T(L/min)計(jì)算出實(shí)測(cè)流量值。為便于排氣,油液一般從計(jì)量油箱底部注人,這時(shí)流量示值將受到手動(dòng)測(cè)量閥開(kāi)啟和背壓(反壓)變化的影響。

  對(duì)于斷面I一I和n一11,如果不計(jì)能量損失,則可列出如下伯努利方程式:

  式中l(wèi)C、Q—與產(chǎn)、今51和S:有關(guān)的系數(shù)當(dāng)手動(dòng)測(cè)量閥打開(kāi)后,油液流入計(jì)量油箱,壓力lP略有下降,油箱壓力乃維持在某一恒定值不變:隨著油液在計(jì)量油箱內(nèi)不斷上升,H值逐漸增大(即背壓增加),流量lQ的示值稍有減小。經(jīng)在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)多次實(shí)踐,Ql的讀數(shù)一般減小0.1一0.ZL/min左右,造成的相對(duì)誤差在0.5%一0.3%之間。另外,計(jì)量油箱內(nèi)外的溫度和壓力并不一樣,油溫在試驗(yàn)中是不斷變化的,至使計(jì)量油箱產(chǎn)生較大的變形,這種變形無(wú)任何規(guī)律可循,也無(wú)法通過(guò)計(jì)算方法對(duì)容積誤差進(jìn)行補(bǔ)償。在用計(jì)量油箱作為渦輪的校驗(yàn)裝置時(shí),上述諸因素對(duì)校驗(yàn)精度的影響便不能忽視。至于如何避免這些影響,必須從改進(jìn)計(jì)量油箱的結(jié)構(gòu)人手才行。

三、使用與校驗(yàn)溫度或粘度不同：
  圖2給出了某一渦輪在30℃和90℃油溫下校驗(yàn)得到的Q與f之間的關(guān)系曲線(xiàn),分別用實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)表示,工作介質(zhì)為10號(hào)航空液壓油。
  由圖2可見(jiàn),渦輪對(duì)于油溫和粘度的變化是很敏感的,這種敏感性具體體現(xiàn)在渦輪流量系數(shù)的變化。同一臺(tái)渦輪在不同粘度的油液中使用有不同的流量系數(shù):對(duì)于同一油液,使用溫度不同,流量系數(shù)也不相同;即使在同一油液同樣油溫下使用,在其量程內(nèi)的不同流量測(cè)量段流量系數(shù)也有較大的差異。比較圖2中實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)的斜率大小即可看出:同一臺(tái)渦輪用于較高油溫即粘度較小時(shí),流量系數(shù)較大;用于較低油溫即粘度較大時(shí),流量系數(shù)較小。同時(shí)其線(xiàn)性區(qū)域(量程范圍)隨油液粘度的增大而縮小。

  總之,同一臺(tái)渦輪的流量系數(shù)并不是一個(gè)常數(shù),它是與油溫或油液粘度息息相關(guān)的。因此,僅用常溫水校驗(yàn)得到的流量系數(shù),直接用于油液的流量測(cè)量是不妥當(dāng)?shù)?測(cè)量的結(jié)果也不真實(shí):對(duì)于同一種油液,在常溫下校驗(yàn)獲得的流量系數(shù),用于高溫流量測(cè)量所得的測(cè)量結(jié)果同樣是不可信賴(lài)的。
  在渦輪的實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)注意:對(duì)于不同油液,使用與校驗(yàn)油液的粘度應(yīng)基本接近;對(duì)于同一油液,使用與校驗(yàn)油溫不能相差懸殊。這樣才能使流量的測(cè)量精度得到保證,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也比較準(zhǔn)確,才能為液壓產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、定型和改進(jìn)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

四、系統(tǒng)壓力的影響：
  在液壓試驗(yàn)系統(tǒng)中,渦輪一般安裝在系統(tǒng)的低壓部位,壓力對(duì)油液粘度的影響較小,通常忽略不計(jì)。隨著液壓工業(yè)的發(fā)展,人們對(duì)流量的測(cè)量提出了更高的要求,比如要求將渦輪安裝在液壓泵的出口處(高壓部位)來(lái)測(cè)量出口流量。泵的出口壓力較高,油液枯度隨壓力升高而增大,這時(shí)壓力對(duì)油液粘度的影響就不可忽略。
  油液粘度與壓力之間的關(guān)系可用下列近似公式來(lái)表示:歲尸=歲。eap(4)式中協(xié)—壓力為P時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度,。—壓力為l個(gè)大氣壓時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度a—粘壓系數(shù)對(duì)式(4)取對(duì)數(shù)可得粘一壓系數(shù)a：

  液壓油的壓力每增加3OMPa,粘度大約增加一倍,即P=30MPa,。,代人上式得0.0023。在20一200℃溫度范圍內(nèi),10號(hào)航空液壓油的粘一溫關(guān)系使用下列經(jīng)驗(yàn)公式:F。=(5)代人式(4)可得溫度為l(℃)、壓力為(MPa)時(shí)10號(hào)航空液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度夕的表達(dá)式:,=)teo加23p(6)當(dāng)油溫t=90℃時(shí),在1個(gè)大氣壓下由式(5)求得。。=5.55CSt。系統(tǒng)壓力為18MPa(即180kgf/emZ)時(shí),由式(6)算出。=5.4est,油液粘度增加一了1.5倍。由上面的計(jì)算可知,隨著壓力的升高,油液粘度增加的幅度較大。當(dāng)壓力升高油液粘度增大、時(shí),渦輪的流量系數(shù)減小,在使用中引起的測(cè)量誤差將是不可避免的。因此,渦輪在高壓力使用情況下,應(yīng)當(dāng)考慮壓力對(duì)油液粘度即對(duì)流量測(cè)量精度的影響。

五、建立標(biāo)準(zhǔn)流量裝置：
  在航空液壓工業(yè)中,流量是液壓元件的重要參數(shù)之一。在試驗(yàn)中有時(shí)僅差0.IL/min,就能決定產(chǎn)品是否合格。如果在外場(chǎng)能準(zhǔn)確地測(cè)量某些產(chǎn)品的回油量,則將大大減少產(chǎn)品的返廠維修率。因此,流量的測(cè)量與工廠的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。要想解決這些問(wèn)題,應(yīng)當(dāng)建立能模擬使用條件對(duì)渦輪進(jìn)行校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)流量裝置,這是提高流量測(cè)量精度的根本途徑。
  這種標(biāo)準(zhǔn)流量裝置必需具備功能:(1)為保證流量穩(wěn)定,系統(tǒng)壓力脈動(dòng)應(yīng)盡可能地小,應(yīng)有較大的流量調(diào)節(jié)范圍,以與不同1L徑的渦輪兼容。(2)具有壓力調(diào)節(jié)功能,能模擬使用壓力對(duì)渦輪進(jìn)行校驗(yàn);(3)設(shè)置加溫和溫控裝置,可在不同油溫F校驗(yàn)渦輪;(4)對(duì)校驗(yàn)數(shù)據(jù)能自動(dòng)采集、實(shí)時(shí)處理和打印記錄。
  工作容器是標(biāo)準(zhǔn)流量裝置的核心部件。圖3給出的一作容器是raMMepMaHM.只.和K朋”:蟻C.C.等人提出的,下面簡(jiǎn)介其工作原理。

  油液進(jìn)入測(cè)量容器1中,首先將與量室2之間的環(huán)形腔充滿(mǎn),然后沿內(nèi)壁溢人量室2中。為減小容積測(cè)量誤差,在量室2中安裝了兩塊垂直于量室中心線(xiàn)的正多邊形擠壓器3,其上裝有兩只液位敏感元件4和5,給出液位指示信號(hào),由計(jì)時(shí)器5測(cè)出油液在量室2中的上升時(shí)間。在這種工作容器中,渦輪承受的背壓是一定的,不存在背壓變化對(duì)流量示值的影響。量室2的內(nèi)外壁都浸在油液中,內(nèi)外壁的油溫和壓力基本一致,因此量室的容積變形很小。這種工作容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較容易。

六、結(jié)束語(yǔ)：
  限于條件和水平,本文就渦輪的使用情況,僅定性地分析了背壓變化、使用與校驗(yàn)油溫或粘度不同及系統(tǒng)壓力對(duì)流量計(jì)測(cè)精度的影響。由于航空液壓元件大多工作干高溫高壓狀態(tài),對(duì)流量的測(cè)量精度要求較高,這就造成了渦輪在應(yīng)用中問(wèn)題的復(fù)雜性。使用與校驗(yàn)油液的粘度比較接近或使用與校驗(yàn)油溫不能相差懸殊,這兩點(diǎn)在渦輪使用中應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。另外,還提出了建立一種能模擬使用條件對(duì)渦輪進(jìn)行校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)流量裝置,這是提高流量測(cè)量精度、保證生產(chǎn)過(guò)程正常進(jìn)行的必要條件。