Массовый метод измерения расхода топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Объемно - массовый метод измерения

Объемно - массовый метод измерений расхода топлива

Методы и оборудование для измерения расхода топлива. Объемные расходомеры топлива.

Массовый метод измерения

Объемные расходомеры (штихпроберы)

Применение результатов измерений

Расходомеры

Расходомер топлива модели НИИАТ-ЛО12

Датчики измерения расхода топлива

Введение

На практике основную часть расходов, связанных с эксплуатацией транспортного средства (ТС), составляют расходы на топливо. В связи с этим информация о режиме расходования топлива, объемах заправок, текущем объеме топлива является весьма ценной и используется для ведения статистической и оперативной отчетности, определения себестоимости перевозок и других видов транспортных работ, осуществления режима экономии потребляемых нефтепродуктов и т.д.

По методу определения различают два вида расхода топлива: фактический и нормированный. При расчете расхода топлива конкретным ТС необходимо учитывать большое количество разнообразных эксплуатационных параметров. При этом существует ряд параметров, - контролировать которые достаточно сложно. Поэтому такие параметры, как профиль дороги, качество дорожного покрытия, рисунок и состояние протектора автомобильных шин, погодно-климатические условия, техническое состояние ТС и т.д., учитываются достаточно редко. На практике используются только основные: пробег автомобиля, масса груза, сезонные изменения расхода топлива. В результате вычисление расхода топлива по нормативным документам не всегда дает точные результаты. Практика показывает, что несоответствие расчетного расхода топлива фактическому может достигать 10% для легковых и до 70% для грузовых ТС. В связи с чем разработка и внедрение в эксплуатацию систем контроля фактического расхода топлива является актуальной задачей.

Измерение фактического расхода топлива на ТС осуществляется с использованием расходомеров или уровнемеров, как правило состоящих из двух основных модулей - первичного преобразователя (датчика) и модуля регистрации, обработки, хранения и передачи данных. До недавнего времени задача фактического контроля не получила широкого распространения, хотя определенные работы велись. Основная причина этого -- сложность аппаратурной реализации второго функционального модуля, т.е. аппаратуры регистрации, хранения и дистанционной передачи данных.

Измерение текущего расхода топлива и вычисление на его основе суммарного объема израсходованного топлива при помощи расходомера, встраиваемого в топливную систему ТС, характеризуется высокой стоимостью, требованиями к чистоте топлива, зависимостью показаний от физико-химических свойств топлива и рядом других факторов, которые сдерживают распространение данного способа контроля расхода топлива.

Альтернативным способом является измерение расхода топлива с использованием уровнемеров, измеряющих уровень топлива в баке ТС. Расход топлива рассчитывается исходя из габаритных размеров бака и значений измеренного уровня топлива. При этом в качестве датчика может использоваться серийный (предусмотренный конструкцией автомобиля) датчик, либо устанавливается специальный датчик уровня топлива. Информация обрабатывается модулем контроля. Данный способ позволяет осуществлять контроль расхода топлива без внесения конструктивных изменений и является наиболее простым и дешевым с точки зрения реализации, т.к. для получения результата требуется лишь укомплектовать автомобиль модулем контроля. Это наиболее дешевый и простой путь решения задачи контроля расхода топлива, который находит все большее распространение.

Актуальность исследования определяется необходимостью осуществления контроля за фактическим расходам топлива ТС в условиях эксплуатации с использованием недорогих систем, определяющих его расход на основе результатов измерения уровня топлива в баке ТС.

Объемно - массовый метод измерений расхода топлива

Объемно-массовым методом определяется масса нефтепродукта по его объему и плотности при одинаковых или приведенных к одним условиям (температуре, давлению) как произведение значений этих величин.

В зависимости от способа измерения объема нефтепродукта объемно-массовый метод подразделяют на статический и динамический.

Статический метод применяют при измерении массы нефтепродукта в вертикальных и горизонтальных резервуарах, железнодорожных цистернах и других градуированных емкостях по измеренному уровню или по полной вместимости.

Динамический метод применяют при измерении массы нефтепродукта непосредственно на потоке. При этом объем нефтепродукта измеряют счетчиками.

Пределы допускаемой относительной погрешности измерений составляют:

+/- 0,5% - при измерении массы нетто нефтепродуктов от 100 т и выше;

+/- 0,8% - при измерении массы нетто нефтепродуктов до 100 т и отработанных нефтепродуктов;

При выполнении измерений объемно-массовым методом применяют средства измерений, приведенные в таблице 1.

Таблица 1

Порядковый номер и наименование средства измерения	Обозначение стандарта, ТУ и типа средства измерения либо его метрологические величины характеристики	Наименование измеряемой величины
1. Метрошток	ТУ-112-РСФСР-029-90 Диапазон измерений 0 - 3,3 м Основная погрешность: По всей длине +/- 2 мм; от начала до середины шкалы +/- 1 мм	Уровень нефтепродукта
2. Уровнемер	ТУ 311-1227 466.034-93 Тип РУ-ПТ2 Диапазон измерений 0,4 - 12 м Основная погрешность +/- 4 мм	Уровень нефтепродукта
3. Уровнемер	ТУ 4213-002-23434764-97 Тип "Струна- м" Диапазон измерений 0,35 - 4 м	Уровень нефтепродукта
3. Рулетка с грузом	ГОСТ 7502 3 кл. точности	Уровень нефтепродукта
Пределы измерений Погрешность 0 - 5 м +/- 2 мм 0 - 10 м +/- 3 мм 0 - 20 м +/- 4 мм 0 - 30 м +/- 5 мм
4. Термометр ртутный	ГОСТ 28498 Цена деления 0,5 -С	Температура нефтепродукта
5.Термометр для испытаний нефтепродуктов	ГОСТ 400 Цена деления 0,5 -С	Температура нефтепродукта
6.Термометр сопротивления	ГОСТ 6651 Допустимая погрешность +/- 0,5 -С	Температура нефтепродукта
7. Ареометр	ГОСТ 18481 Тип АНТ-1 или АН Основная погрешность +/- 0,5 кг/куб. м	Плотность нефтепродукта

Резервуары, цистерны и другие емкости для нефтепродуктов, применяемые в качестве мер вместимости, должны быть отградуированы и иметь градуировочные таблицы.

Горизонтальные резервуары градуируют по ГОСТ 8.346.

Вертикальные резервуары градуируют по МИ 1823.

Периодичность градуировки - не более 5 лет, если резервуары предназначены для учетно-расчетных операций, и не более 10 лет, если они предназначены для оперативного контроля и хранения нефтепродуктов.

После каждого капитального ремонта должна производиться повторная градуировка резервуара.

Методы и оборудование для измерения расхода топлива. Объемные расходомеры топлива

Существует ряд методов измерения расхода топлива. К наиболее распространенным, получившим распространение в авиации можно отнести:

- объемный;

- массовый (весовой);

- метод постоянного перепада давлений;

- центробежный;

- турбинный;

- тепловой;

- ультразвуковой;

- электромагнитный (индукционный).

При испытаниях авиационных двигателей в стендовых условиях одним из основных параметров, дающих возможность определить экономичность двигателя, является расход топлива. Определение удельной тяги двигателя и характеристик входного устройства и компрессора связано с измерением расхода воздуха. Кроме того, работоспособность авиационного двигателя зависит от поддержания определенных расходов масла и охлаждающей жидкости. Большое разнообразие двигателей, их агрегатов и узлов, различие физико-химических свойств рабочих тел (воздух, вода, керосин, жидкие водород и кислород), параметров рабочих тел (давление может меняться в сотни раз, а температура принимать любое значение от 70 до 1500 К), условий измерения (стационарное или неустановившееся течение) объясняет наличие разных типов расходомеров и разнообразие методов измерения.

Выбор метода измерения в основном определяется свойствами рабочего тела и необходимой точностью определения расхода.

Существует несколько видов расходомеров:

Массовые расходомеры:

а) массовый расходомер с мерным баком. Принцип действия такого расходомера заключается в измерении времени, за которое расходуется определенная масса топлива из мерного бака;

б) массовый расходомер с поперечной закруткой потока, действие которого основано на измерении момента закрутки жидкости, создаваемой с помощью рабочего барабана с плоскими лопатками, приводимого во вращение синхронным электродвигателем.

Массовый метод измерения

Этим методом измеряется масса нефтепродуктов в таре и транспортных средствах путем взвешивания на весах. Для взвешивания нефтепродуктов применяются шкальные или циферблатные весы по ГОСТ 14004, МР-76 и МР-106. Отсчеты на шкальных и циферблатных весах ведут до 1 деления шкалы.

Масса взвешиваемых нефтепродуктов не должна превышать грузоподъемности весов. Для снижения влияния внешних условий на погрешность измерений весовые устройства должны быть защищены от ветра и осадков. Для взвешивания нефтепродуктов в таре применяются весы товарные общего назначения грузоподъемностью до 3000 кг.

Нефтепродукты в малой таре взвешиваются на весах с наибольшим пределом взвешивания 30 кг. Масса нефтепродукта определяется как разность между массой брутто и массой тары. Взвешивание в таре может производиться поштучно и групповым способом, который применяется при отпуске односортных нефтепродуктов.

Масса нефтепродуктов в железнодорожных цистернах может определяться как в одиночных цистернах, так и в составе в целом, как слагаемое из одиночных цистерн. Масса нефтепродуктов в одиночных цистернах определяется как разность результатов взвешивания груженой и порожней цистерны. Масса нефтепродуктов в железнодорожных цистернах при взвешивании без расцепки определяется как разность между суммой измеренных масс груженых цистерн и суммой масс порожних цистерн.



Массовые расходомеры устанавливаются в топливных технологических системах испытательных стендов.

В систему массового расходомера входит компенсационный бак 2, измерительный бак 3 с весовой головкой 5. При измерении расхода топлива отсечной кран 7 закрывают. В компенсационный бак 2 подается давление воздуха через систему наддува 4 давлением до 1,5 кгс\см кВ., которое препятствует переливанию топлива из компенсационного бака 2 в измерительный бак 3. Расход идет из бака 3, величина которого определяется по весовой головке 5. При включении крана 7 одновременно включается секундомер. По весовой головке расходуется определенная навеска «g» топлива 50, 100, 150 кг. Расход определяется по формуле:

Q = (g * 3600)\ф, Кгс\час

Где g - навеска топлива, кг;

ф - время расходования навески «g», сек.

В момент полной выработки навески «g» открывается кран 7 и питание двигателя идет по трубе 9, одновременно отключается секундомер. Не останавливая двигателя, система готовится к новому измерению. Для этого в баке 2 понижается давление воздуха до 0,5 кгс\см за счет стравливания воздуха из бака 2 краном 10. Топливо заполняет компенсационный бак 2, достигает уровня обреза трубы 12,через которую заполняет измерительный бак 3. Стрелка указателя весовой головки возвращается в исходное положение на максимальную навеску «g». Затем увеличивается давление воздуха в компенсационном баке 2, для чего кран 10 закрывают. Таким образом, система готова к новому измерению расхода топлива. Перед запуском после монтажа двигателя проводится тарировка массового расходомера весовым методом с помощью системы тарировки 8 вручную или механизированным способом.

Точность измерения массовым методом составляет ± 0,3 …0,5% при использовании АЗРТ автоматизированной системы замера расхода топлива.

1. Ультразвуковые расходомеры используются для измерения расходов в неустановившихся течениях и пульсирующих потоках, их принцип действия основан на том, что скорость распространения ультразвуковых колебаний в потоке жидкости или газа отличается от скорости в такой же неподвижной среде на величину скорости этой среды.

2. Объемные расходомеры (штихпроберы) (рис.1). До начала измерений штихпробер заполнен топливом не весь: залиты объемы - резервный - , мерный объем - = + + часть резервного объема - .



Рис. 1 . Схема объемного расходомера:

1 - мерный бак; 2 - диски; 3 - компенсационный бак; 4 - переливная трубка; 5 - воздушный кран; 6 - кран; 7 - соединительная трубка; 8 - трубопровод.

Поворотом крана происходит включение расходомера в измерительный цикл. При этом начинает заполняться топливом компенсационный бак штихпробера. Воздух из этого объема переходит через трубку в резервный объем V1 и начинает вытеснять топливо в трубопровод, подводящий топливо к двигателю. Расход топлива определяется временем опорожнения мерного объема измеряемого электрическим миллисекундомером или секундомером. Показания миллисекундомера фотографируются в момент прохода уровня мимо фотоэлементных датчиков, установленных на границах измеряемого объема.

Массовый секундный расход будет равен

где - мерный объем в ;

- плотность топлива в ;

- время в .

Мерный объем должен быть достаточно большим, так чтобы время измерения было не менее 30 с.

Объемы штихпробера подбираются согласно следующим неравенствам:

и .

Первое неравенство гарантирует бесперебойную работу двигателя, если по каким-либо причинам кран не был открыт после измерения. Тогда в баке топливо достигает среза трубки и начинает поступать в нижнюю часть штихпробера. Втрое неравенство позволит использовать весь объем для измерений, исключив переливание топлива через трубку до израсходования объема .

Штихпробер должен быть тщательно отградуирован, т.к. от этого зависит точность измерения. При продолжительности измерения 30 с погрешность оценки расхода топлива составляет 1,5%. Если мерный объем позволит проводить измерение в течении 60 с, то погрешность уменьшится до 0,5%.

Штихпроберы просты по конструкции, обеспечивают достаточно высокую точность измерения, но не пригодны к измерению мгновенных расходов, сложны при осуществлении дистанционных измерений.

Метод основан на пропускании через трубопровод контролируемого потока жидкости порциями определенного объема. В качестве датчика объёмного расходомера используются обратимые жидкостные насосы -- дисковые, чашечные, лопастные, винтовые и др.

Достоинство объёмного метода заключается в том, что вязкость жидкости не влияет на работу датчика, а недостатком -- возможность закупоривания магистрали при заклинивании датчика.

Объемный метод измерений представляет собой часть объемно-массового метода, когда измеряют только объем нефтепродукта. Для измерения объема этим методом применяются колонки для заправки локомотивов и другой железнодорожной техники дизельным топливом (тип А1066.02) и маслом (тип А1066.03).

Расходомер состоит из трех основных объемов:

Компенсационного 1, измерительного 3, запасного 4, дополнительного 2. Измерение расхода проводится при наличии наддува воздуха в компенсационном объеме 1 в пределах 1,0 … 1,5 кгс\см кв. При этом объемы 2, 3 и 4 заполнены топливом. Воздушная подушка в объеме 1 предотвращает перелив топлива в измерительный объем 3 из компенсационного 1. При включении измерения кран 5 должен быть закрыт, топливо из топливохранилища через кран 5 не поступает, а расходуется из объема 3. При закрытии крана 5 включается секундомер. Верхнее положение пластины 9 отмечает начало отсчета , нижнее положение пластины 9 - окончание отсчета расхода топлива. Когда уровень топлива 7 достигает нижней пластины 9, выключается секундомер. Зная величину объема 3 (V3) в литрах и время расхода ф в сек., можно определить часовой расход топлива по формуле:

QT = (V3*PT*3600)\ ф , л\час,

Где PT - плотность топлива в кг\м.

После выработки измерительного объема, кран 5 открывается, через кран 16 стравливается часть давления из полости 1. Топливо по трубе 6 поступает в объем 1, заполняет его до верхнего обреза трубы 8,переливается через нее, заполняя объемы 3 и 2 через отверстия в трубе 8. При достижении уровня измерительного объема 3 верхней пластины кран 11 закрывается, через кран 10 давление наддува в полости 1 восстанавливается до первоначальной величины. Расходомер готов к новому измерению.

Применение результатов измерений

Результаты фактического определения количества нефтепродуктов предназначены для сведения материального баланса поступления, отпуска, хранения и использования нефтепродуктов с учетом норм естественной убыли и допускаемой погрешности измерений и сопоставления его с бухгалтерскими документами. Нормы естественной убыли нефтепродуктов при приеме, хранении, отпуске и транспортировании, а также порядок их применения определяются в порядке, установленном Постановлением Госснаба СССР от 26.03.86 N 40 (Указание МПС СССР от 11.04.86 N 145 пр-у).

Грамотная эксплуатация автомобиля требует периодического контроля топливных показателей в дорожных условиях или на стенде с помощью специальных приборов -- расходомеров. Это позволяет своевременно выявлять неисправности транспортных средств и более рационально использовать топливо.

Конструкции расходомеров различны и зависят от целей и характера проводимых испытаний. Сейчас на автомобильном транспорте применяются три типа расходомеров. Это -- приборы, работа которых основана на измерении скорости потока топлива, массы и объема потребляемого топлива.

Приборы, относящиеся к первым двум группам, применяют преимущественно в стендовых, стационарных условиях. Расходомеры объемного типа получили распространение при проведении лабораторно-стендовых испытаний.

Расходомеры топлива, предназначенные для лабораторно-стендовых испытаний, должны обеспечивать широкий диапазон измерений расхода топлива от минимального (0,3 кг/ч при работе на холостом ходу) до максимального (40 кг/ч при полной подаче топлива) с точностью измерения ±1 %. Их работа должна отличаться высокими стабильностью и надежностью, автоматизированным измерением расхода топлива, а конструкция -- простотой основных элементов.

Перечисленным требованиям в достаточной мере соответствует расходомер топлива модели НИИАТ-ЛО12. Конструкция этого прибора относительно проста (рис. 1 и фото), и он может быть изготовлен в условиях АТП. Прибор предназначен для определения расхода топлива на автомобилях с карбюраторными двигателями при проведении лабораторно-дорожных испытаний или на посту диагностики. Его подключают в систему питания между бензиновым насосом и карбюратором (см. техническую характеристику прибора), размещая сам прибор в кабине водителя. Изменение направления движения топлива в расходомере при включении его в систему питания осуществляется электромагнитными клапанами.

Расходомер модели НИИАТ-ЛО12 состоит из корпуса, мерных цилиндров, рычага управления и присоединительных штуцеров. Мерные колбы изготовлены в виде съемных латунных цилиндров с внутренним диаметром 35 или 20 мм. Они сообщаются между собой топливным каналом, который имеет две стеклянные трубки диаметром 5 мм для наблюдения за уровнем топлива в мерных цилиндрах. Для удобства работы из­мерительную линейку можно перемещать вдоль стеклянных трубочек. Время расхода топлива измеряется по секундомеру, который включается и выключается автоматиче­ски. При прохождении автомобилем мерного участка переключатель обеспечивает одновременное включение (выключение) секундомеров и подачу (прекращение подачи) топлива из мерных цилиндров прибора. Положение переключателя определяет порядок работы электромагнитных клапанов, а также продолжительность замкнутого состояния их контактов. Для подвода и отвода топлива прибор соединяется с бензонасосом и карбюратором с помощью металлических трубопроводов или бензостойких шлангов. Схема работы расходомера НИИАТ-ЛО12 показана на рис. 2.

Для исследования топливной экономичности дизелей в НИИАТе разработан специальный расходомер. Он отличается от представленного прибора модели НИИАТ-ЛО12 дополнительным клапаном, управляющим направлением движения топлива в си­стеме топливоподачи.

Наибольшее распространение сейчас получают расходомеры с электронной системой отсчета, работающие по принципу определения мгновенного расхода топлива. Принцип действия расходомеров топлива непрерывного действия основан на преобразовании первичных механических и флуометрических сигналов в электрические импульсы. Весьма разнообразны и конструкции расходомеров топлива.



Рис. 1. Схема расходомера топлива НИИЛТ-Л012:

1 -- корпус; 2 -- мерный цилиндр; 3 -- из­мерительная линейка; 4 -- стеклянная трубка; 5 -- секундомер; 6 -- рычаг управления.

Наиболее совершенным, информативным и производительным является японский расходомер топлива модели DF-311. Он предназначен для измерения мгновенного и суммарного расхода топлива объемным способом. Расходомер топлива имеет датчик расхода топлива и регистрирующее устройство с цифровой индикацией (принцип действия датчика -- электромеханический).

В корпусе расходомера есть четыре цилиндра, в которых перемещаются поршеньки. Движение четырех мерных поршеньков передается на коленчатый вал, вращение которого преобразуется в электрический импульс. Одному импульсу счетчика соответствует определенный объем израсходованного топлива. Отсчет и суммирование порций топлива осуществляют путем передачи сигналов на импульсный счетчик. Встроенный счетчик с цифровой индикацией имеет кнопки пуска, остановки и сброса показаний.

Датчик расхода топлива очень чувствителен к чистоте топлива. тонкость фильтрации топлива составляет 5 мк. Регистрирующее устройство снабжено шестиразрядным цифровым индикатором. Расход топлива измеряют в диапазоне 0,3--120 л/ч. По­грешность измерений -- 0,5 %. Напряжение питания -- 12 В.

рис. 2. Схема работы расходомера НИИАТ-ЛО12:

а -- наполнение; б -- движение при отключенном расходомере; в -- подготовка прибора 1 -- топливный бак; 2-- мерный цилиндр; 3 -- стеклянная трубка; 4 -- открытые клапаны; 5 -- карбюратор; 6 -- топливный насос; 7 -- закрытые клапаны; 8 -- уровень топлива в стеклянных трубках. Движение топлива показано стрелками

В условиях эксплуатации автомобиля весовой или объемный расход топлива можно определить с помощью простого прибора -- бачка для замера расхода топлива модели НИИАТ-361. Этот прибор состоит из резервуара емкостью 4 л, мерной стеклянной трубки, расположенной в центре бачка, и шкалы, закрепленной за трубкой.

Опыт эксплуатации прибора модели НИИАТ-361 показал, что для удобства проведения испытаний грузового автомобиля или автобуса и повышения точности измерений объем мерного бачка необходимо увеличить с 4 до 12--15 л. С этой целью НИИАТом разработан прибор модели НИИАТ ИК-Ю, представляющий собой стандартный 20-литровый бидон (канистру) с впаянной между ручек дополнительной горловиной. В эту же горловину ввернута пробка, в которой смонтирован наборный топливопровод.

Замеряют уровень топлива в мерном бачке стандартной линейкой, на которой закреплена ограничительная шайба. Эта шайба своей проточкой должна входить с горловину, что обеспечивает стабильное положение линейки при замерах.

Бачок желательно располагать на автомобиле в месте, наиболее удобном для его установки и эксплуатации. Бачок подключают к системе питания автомобиля с помощью гибкого шланга. В этом случае топливный насос соединяют с бачком. Наиболее точные результаты можно получить, если бачок взвешивают до и после испытаний. Конструкция бачка проста и может быть изготовлена на любом АТП.

Применение расходомеров на авторемонтных предприятиях позволяет диагностировать двигатели по расходу топлива, определять маршрутные нормы расхода топлива для автобусов и т. д. благодаря этому АТП могут на 5--6 % снизить потребность в топливе.

Приборы, измеряющие объемное или весовое количество топлива в баках, называются топливомерами. Они позволяют экипажу самолета в любой момент полета определить, сколько топлива имеется в баках, и оценить время, в течение которого можно продолжать полет. Подобные приборы служат также для измерения запаса масла (масломеры).

Датчики измерения расхода топлива

измерение расход топливо датчик

Назначение и классификация

Приборы, предназначенные для измерения мгновенного или среднего расхода жидкостей и газов в единицу времени, называются расходомерами. На самолетах расходомеры применяются для измерения расхода топлива, потребляемого авиационными двигателями, а также для измерения расхода воздуха в двигателях и герметических кабинах.

Для измерения суммарного количества топлива за определенное время (например, за время полета) применяются суммирующие расходомеры. Эти приборы состоят из собственно расходомера, измеряющего расход в единицу времени, и интегрирующего устройства, обеспечивающего суммирование сигналов, пропорциональных расходам.

Суммирующие расходомеры в большинстве случаев показывают не израсходованное, а остающееся количество топлива, поэтому их показания дублируют показания топливомеров. По сравнению с топливомерами расходомеры более надежны и их показания не зависят от положения самолета в пространстве.

Из выражения для мгновенного объемного расхода

и мгновенного весового расхода W

жидкостей или газов весовой плотностью г, протекающих через сечение S трубопровода со скоростью V, следует, что измерение расхода можно свести к измерению величин г, S и V (или S и V). Во многих случаях одна из величин S или V остается постоянной, тогда измерение расхода можно свести к измерению величины V при постоянной S или наоборот.

Скорость потока жидкости может быть измерена непосредственно, например, при помощи крыльчатки. Расходомеры с непосредственным измерением скорости называются скоростными расходомерами. Они получили наибольшее распространение в качестве измерителей расхода топлива.

Скорость потока можно измерить и косвенными методами, например, измеряя динамическое давление жидкости (газа), связанное со скоростью уравнением Бернулли. На этом принципе основаны, в частности, дроссельные расходомеры, применяемые для измерения расхода воздуха в герметических кабинах самолетов.

Расход топлива необходимо измерять с большой точностью. Мощность поршневых и турбовинтовых двигателей и тяга турбореактивных двигателей пропорциональна расходу топлива в единицу времени. Поскольку для поддержания заданной скорости полета отклонение тяги двигателя не должно превышать ±2%, то погрешность измерения мгновенного расхода топлива должна быть не более ±2%. Примерно такие же требования предъявляются к точности измерения суммарного расхода.

Так как расходомеры топлива включаются в топливную магистраль, то к ним предъявляются жесткие требования в отношении гидравлического сопротивления при нормальной работе и при отказе прибора. В первом случае перепад давлений на датчике расходомера не должен превышать 0,15 кГ/см², а во втором - 0,20 кГ/см²

Принцип действия и конструкция

В авиационных расходомерах измерение скорости потока топлива производится с помощью крыльчатки, помещаемой в топливную магистраль (рис. 8.3.1.). Скорость вращения щ ненагруженной крыльчатки пропорциональна скорости потока и, следовательно, величине расхода Q топлива



Принцип действия скоростных расходомеров: где к - коэффициент пропорциональности.

Поэтому, измеряя скорость вращения крыльчатки, можно определить количество топлива, протекающего через трубопровод за единицу времени, т.е. принцип действия скоростных расходомеров основан на зависимости скорости вращения крыльчатки, помещенной в поток жидкости, от скорости потока.

Если крыльчатка не нагружена, то ее скорость вращения пропорциональна скорости потока и объемному расходу жидкости (рис. 8.3.3). Следовательно, в скоростных расходомерах измерение расхода сводится к измерению скорости вращения крыльчатки. Если вместо скорости вращения измерять угол поворота вала крыльчатки, то получим величину, пропорциональную суммарному расходу жидкости за время вращения крыльчатки.

Рис. 11.6. Крыльчатка скоростного расходомера

Наибольшее распространение в авиации получили скоростные расходомеры мгновенного расхода (рис. …), входящие в состав комбинированных расходомеров мгновенного и суммарного расхода серии РТМС.

Скорость вращения крыльчатки зависит не только от величины расхода, но также от вязкости жидкости, поэтому с изменением вязкости (при изменении температуры или сорта топлива) показания прибора будут меняться.

Так как для неискаженного показания прибора крыльчатка должна быть ненагруженной, непосредственное измерение скорости вращения механическими приборами невозможно. Обычно угловая скорость вращения преобразуется в электрический сигнал с помощью индуктивного датчика, прерывателя или специального тахогенератора. Полученный электрический сигнал в виде импульсов напряжения или тока подается на устройства индикации (указатель прибора) или в систему автоматического контроля и управления.

В расходомерах мгновенного расхода в качестве указателей применяются сельсинные передачи и приборы магнитоэлектрической системы, а в расходомерах суммарного расхода - электромагнитные счетчики импульсов.



Скоростные расходомеры мгновенного расхода.Скорость вращения ненагруженной крыльчатки пропорциональна скорости потока, т. е. щ = k₁ V, где k₁ - коэффициент, зависящий от параметров крыльчатки. Если воспользоваться формулами (11.1) и (11.2), получим соответственно для расходомеров с градуировкой в объемных и весовых единицах

Рис. 8.3.4. Кинематическая схема расходомера:

1 - крыльчатка; 2 - магнит; 3 - термомагнитный шунт; 4 - кожух;

5 - чувствительный элемент - стакан; 6 - пружины; 7 - сельсин-датчик

Для построения приборов, измеряющих объемный или весовой расход, необходимо измерить скорость вращения крыльчатки щ и передать полученное значение на указатель, устанавливаемый на приборной доске. Другими словами, скоростной расходомер мгновенного расхода включает измеритель скорости вращения, дистанционную передачу и указатель.

Измерение угловой скорости осуществляется магнитоиндукционным тахометрическим узлом (рис. 8.3.4).

Постоянный магнит 2 узла приводится во вращение крыльчаткой 1. Для уменьшения температурных погрешностей применен термомагнитный шунт 3. Герметичность датчика обеспечивается применением диамагнитного кожуха 4. При вращении магнита в чувствительном элементе 5 наводятся вихревые токи, взаимодействующие с полем магнита. Поворот чувствительного элемента (стакана) ограничивается противодействующей пружиной 6. Очевидно, угол поворота стакана пропорционален мгновенному расходу топлива. На оси стакана находится ротор сельсина-датчика 7 синхронной передачи. Сельсин-приемник помещен в указателе прибора, причем его ротор перемещает стрелку прибора в соответствии с изменением мгновенного расхода топлива.

Схема сельсинной передачи показана на рис. 8.3.5. Обмотки возбуждения 1 и 1^' обмотки синхронизации 2 и 2' размещены на статоре сельсина-датчика (С-Д) и сельсина-приемника (С-П). Цилиндрический ротор сельсина состоит из двух пакетов листовой электротехнической стали, впрессованных в пластмассу. Индуктируемые в синхронизирующих обмотках 2 и 2' э. д. с. зависят от углового положения роторов. При несинхронном положении роторов возникает синхронизирующий момент, устанавливающий ротор сельсина-приемника в положение, синхронное с ротором датчика.

Шкала мгновенного расхода градуируется в кг/час.

Нормативные документы, на которые даны ссылки

ГОСТ 8.286-78 ГСИ. Секундомеры электрические. Методы и средства поверки.

ГОСТ 8.302-78 ГСИ. Микроманометры жидкостные компенсационные с микрометрическим винтом МКВ-250. Методы и средства поверки.

ГОСТ 8.321-78 ГСИ. Уровнемеры промышленного применения и поплавковые. Методы и средства поверки.

ГОСТ 8.346-79 ГСИ. Резервуары стальные горизонтальные. Методы и средства поверки.

ГОСТ 8.423-81 ГСИ. Секундомеры механические. Методы и средства поверки.

ГОСТ 8.453-82 ГСИ. Весы для статического взвешивания. Методы и средства поверки.

ГОСТ 8.461-82 ГСИ. Термопреобразователи сопротивления. Методы и средства поверки.

ГОСТ Р 8.569-98. Автоцистерны для жидких нефтепродуктов. Методика поверки.

ГОСТ 400-80Е. Термометры стеклянные для испытаний нефтепродуктов. Технические условия.

ГОСТ 2517-85. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб.

ГОСТ 3900-85. Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности.

Размещено на Allbest.ru