CN105784292A - 一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统，包括气流管道(1)、平衡流量计(2)、第一取压单元、第二取压单元和处理器单元，所述的气流管道(1)连接活塞漏气口，所述的平衡流量计(2)设置在气流管道(1)内，所述的第一取压单元和第二取压单元分别设置在平衡流量计(2)两侧并连通气流管道(1)，所述的第一取压单元和第二取压单元均连接至处理器单元；第一取压单元和第二取压单元获取平衡流量计(2)两侧气流管道(1)内的压力并发送至处理器单元，处理器单元进行处理获取流体体积流量和质量流量。与现有技术相比，本发明具有结构简单、测量结构精确等优点。

Description

一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统

技术领域

本发明涉及一种活塞漏气量测量系统，尤其是涉及一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统。

背景技术

流量计是发动机台架试验必不可少的装置之一，用于测量发动机活塞漏气量的流量。目前发动机活塞漏气量测量系统大多采用单孔板式流量计组成，通过在气流管道内部装上单孔板节流件，由于节流件的孔径小于管道内径，当流体流经节流件时，流束截面突然收缩，流速加快，使节流件后端流体的静压力降低，于是在节流件前后产生静压力差，再用压差计测量节流件前后的压差，实现对流量的测量。但是这种流量计测量系统受气流管道的要求限制较大，易造成流场的不平衡，使测量精度降低。在已有的技术中，专利号为CN203534679U，名称为孔板流量计的校正系统的专利，在实际使用时，由于结构复杂，安装不便，使活塞漏气量的测量效率低下；而且当测量较大流量时，易产生活塞漏气量测量上的误差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统，包括气流管道、平衡流量计、第一取压单元、第二取压单元和处理器单元，所述的气流管道连接活塞漏气口，所述的平衡流量计设置在气流管道内，所述的第一取压单元和第二取压单元分别设置在平衡流量计两侧并连通气流管道，所述的第一取压单元和第二取压单元均连接至处理器单元；

第一取压单元和第二取压单元获取平衡流量计两侧气流管道内的压力并发送至处理器单元，处理器单元进行处理获取流体体积流量q_v和质量流量q_m：

$q_v=C\mathrm{\ϵ}/\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}\×{\mathrm{\πd}}^2/4\×\sqrt{2\mathrm{\Δ}p/{\mathrm{\ρ}}_1},$

$q_m=C\mathrm{\ϵ}/\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}\×{\mathrm{\πd}}^2/4\×\sqrt{2{\mathrm{\ρ}}_1\mathrm{\Δ}p},$

其中，C为流出系数，ε为可膨胀系数，β＝d/D，d为平衡流量计的节流件开孔直径，D为气流管道的内径，Δp为平衡流量计两侧气流管道内的压力差，ρ₁为气流管道内被测流体密度。

所述的第一取压单元包括第一取压管、第一电磁阀和第一压力传感器，所述的第一取压管一端连通沿气流方向的平衡流量计下游的气流管道，另一端连接第一压力传感器，所述的第一电磁阀安装在第一取压管内，所述的第一压力传感器和第一电磁阀均连接处理器单元。

所述的第二取压单元包括第二取压管、第二电磁阀和第二压力传感器，所述的第二取压管一端连通沿气流方向的平衡流量计上游的气流管道，另一端连接第二压力传感器，所述的第二电磁阀安装在第二取压管内，所述的第二压力传感器和第二电磁阀均连接处理器单元。

该系统还包括温度测量单元，所述的温度测量单元设置在气流管道内沿气流方向的平衡流量计下游，该温度测量单元连接至处理器单元，温度测量单元测量的平衡流量计下游气流温度，该温度测量单元有两个作用：由于该平衡流量计有工作温度，该温度测量单元对于该流量计进行温度监控，另外也起到监测流体温度的作用。

所述的温度测量单元包括温度传感器，所述的温度传感器设置在气流管道内并连接处理器单元。

所述的处理器单元包括微处理器、第一模数转换器和第二模数转换器，所述的第一模数转换器输入端分别连接第一取压单元和第二取压单元，所述的第二模数转换器输入端连接温度测量单元，第一模数转换器和第二模数转换器的输出端均连接至微处理器。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明设计合理，结构简单，采用平衡流量计克服了传统流量计测量系统受气流管道的要求限制较大，易造成流场的不平衡，从而使测量精度降低的缺点，具有明显的稳定流场的作用，能够最大限度的降低附加误差，使得实际使用精度与理论计算精度更加接近；

(2)本发明克服了传统流量计测量系统在实际使用时，由于结构复杂，安装不便，使活塞漏气量的测量效率低下；而且当测量的流量较大时，易产生活塞漏气量测量上的误差的缺点；

(3)该装置中在气流管道内平衡流量计下游设置温度传感器不仅能监控平衡流量计的工作温度，并能实时显示，当流量计工作于非正常状态下时能及时做出反应。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1为气流管道，2为平衡流量计，3为第一取压管，4为第二取压管，5为第一电磁阀，6为第二电磁阀，7为第一压力传感器，8为第二压力传感器，9为微处理器，10为温度传感器，11为第一模数转换器，12为第二模数转换器，13为线束。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统，包括气流管道1、平衡流量计2、第一取压单元、第二取压单元和处理器单元，所述的气流管道1连接活塞漏气口，所述的平衡流量计2设置在气流管道1内，所述的第一取压单元和第二取压单元分别设置在平衡流量计2两侧并连通气流管道1，所述的第一取压单元和第二取压单元均连接至处理器单元；

第一取压单元和第二取压单元获取平衡流量计2两侧气流管道1内的压力并发送至处理器单元，处理器单元进行处理获取流体体积流量q_v和质量流量q_m：

$q_v=C\mathrm{\ϵ}/\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}\×{\mathrm{\πd}}^2/4\×\sqrt{2\mathrm{\Δ}p/{\mathrm{\ρ}}_1},$

$q_m=C\mathrm{\ϵ}/\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}\×{\mathrm{\πd}}^2/4\×\sqrt{2{\mathrm{\ρ}}_1\mathrm{\Δ}p},$

其中，C为流出系数，ε为可膨胀系数，β＝d/D，d为平衡流量计2的节流件开孔直径，D为气流管道1的内径，Δp为平衡流量计2两侧气流管道1内的压力差，ρ₁为气流管道1内被测流体密度。

本发明不仅能够在平衡流量计2的前后气流管道1内产生压力差，而且由于平衡流量计2还是一个整流器，产生的压强特别的稳定。

其中，所述的第一取压单元包括第一取压管3、第一电磁阀5和第一压力传感器7，所述的第一取压管3一端连通沿气流方向的平衡流量计2下游的气流管道1，另一端连接第一压力传感器7，所述的第一电磁阀5安装在第一取压管3内，所述的第一压力传感器7和第一电磁阀5均连接处理器单元。所述的第二取压单元包括第二取压管4、第二电磁阀6和第二压力传感器8，所述的第二取压管4一端连通沿气流方向的平衡流量计2上游的气流管道1，另一端连接第二压力传感器8，所述的第二电磁阀6安装在第二取压管4内，所述的第二压力传感器8和第二电磁阀6均连接处理器单元，该实施例中将第二压力传感器8所测压力减去第一压力传感器7所测压力即得到上述平衡流量计2两侧气流管道1内的压力差Δp。

另外系统还包括温度测量单元，所述的温度测量单元设置在气流管道1内沿气流方向的平衡流量计2下游，该温度测量单元连接至处理器单元，所述的温度测量单元包括温度传感器10，所述的温度传感器10设置在气流管道1内并连接处理器单元。温度测量单元测量的平衡流量计2下游气流温度，该温度测量单元有两个作用：由于该平衡流量计2有工作温度，该温度测量单元对于该平衡流量计2进行温度监控，另外也起到监测流体温度的作用。

所述的处理器单元包括微处理器9、第一模数转换器11和第二模数转换器12，所述的第一模数转换器11输入端分别连接第一取压单元和第二取压单元，所述的第二模数转换器12输入端连接温度测量单元，第一模数转换器11和第二模数转换器12的输出端均通过线束13连接至微处理器9。

Claims (6)

1.一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统，其特征在于，包括气流管道(1)、平衡流量计(2)、第一取压单元、第二取压单元和处理器单元，所述的气流管道(1)连接活塞漏气口，所述的平衡流量计(2)设置在气流管道(1)内，所述的第一取压单元和第二取压单元分别设置在平衡流量计(2)两侧并连通气流管道(1)，所述的第一取压单元和第二取压单元均连接至处理器单元；

第一取压单元和第二取压单元获取平衡流量计(2)两侧气流管道(1)内的压力并发送至处理器单元，处理器单元进行处理获取流体体积流量q_v和质量流量q_m：

$q_v=C\mathrm{\ϵ}/\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}\×{\mathrm{\πd}}^2/4\×\sqrt{2\mathrm{\Δ}p/{\mathrm{\ρ}}_1},$

$q_m=C\mathrm{\ϵ}/\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}\×{\mathrm{\πd}}^2/4\×\sqrt{2{\mathrm{\ρ}}_1\mathrm{\Δ}p},$

其中，C为流出系数，ε为可膨胀系数，β＝d/D，d为平衡流量计(2)的节流件开孔直径，D为气流管道(1)的内径，Δp为平衡流量计(2)两侧气流管道(1)内的压力差，ρ₁为气流管道(1)内被测流体密度。

2.根据权利要求1所述的一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统，其特征在于，所述的第一取压单元包括第一取压管(3)、第一电磁阀(5)和第一压力传感器(7)，所述的第一取压管(3)一端连通沿气流方向的平衡流量计(2)下游的气流管道(1)，另一端连接第一压力传感器(7)，所述的第一电磁阀(5)安装在第一取压管(3)内，所述的第一压力传感器(7)和第一电磁阀(5)均连接处理器单元。

3.根据权利要求1所述的一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统，其特征在于，所述的第二取压单元包括第二取压管(4)、第二电磁阀(6)和第二压力传感器(8)，所述的第二取压管(4)一端连通沿气流方向的平衡流量计(2)上游的气流管道(1)，另一端连接第二压力传感器(8)，所述的第二电磁阀(6)安装在第二取压管(4)内，所述的第二压力传感器(8)和第二电磁阀(6)均连接处理器单元。

4.根据权利要求1所述的一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统，其特征在于，该系统还包括温度测量单元，所述的温度测量单元设置在气流管道(1)内沿气流方向的平衡流量计(2)下游，该温度测量单元连接至处理器单元。

5.根据权利要求4所述的一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统，其特征在于，所述的温度测量单元包括温度传感器(10)，所述的温度传感器(10)设置在气流管道(1)内并连接处理器单元。

6.根据权利要求1所述的一种基于平衡流量计的活塞漏气量测量系统，其特征在于，所述的处理器单元包括微处理器(9)、第一模数转换器(11)和第二模数转换器(12)，所述的第一模数转换器(11)输入端分别连接第一取压单元和第二取压单元，所述的第二模数转换器(12)输入端连接温度测量单元，第一模数转换器(11)和第二模数转换器(12)的输出端均连接至微处理器(9)。