CN112555140B - 一种气液比测试仪的校准设备及校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于液压机械工业，液压测试技术领域，涉及一种气液比测试仪的校准设备及校准方法；包括负压油箱(1)、油滤组(2)、油泵组(3)，压力调节测量机构(4)，流量测量机构(5)，温度调节测量机构(6)；本发明解决航空附件汽蚀试验中使用汽液比测试仪的需求，解决原厂商提供的校准方法误差过大的问题，提高校准精度，使汽液比测试仪可以应用到航空附件汽蚀试验中，为航空附件汽蚀试验中使用气液比测试仪替代汽液比计算法提供基础和可靠依据；同时该发明也有极大的推广应用价值，在航天附件试验，火箭燃料加注，各类型泵抗汽蚀试验等需要检测汽液比的地方都可使用。
Description
技术领域
本发明属于液压机械工业，液压测试技术领域，涉及一种气液比测试仪的校准设备及校准方法。
背景技术
汽蚀试验是为了模拟发动机在高空大气条件下，当油泵进口压力降到标准大气条件以下，泵吸入一定比例的汽、液混合油料时，检验泵的供油特性是否满足发动机的性能要求，泵零件的抗磨损能力和抗汽蚀能力。是针对航空附件一项非常重要的试验项目，
模拟发动机在高度10千米大气条件下工作后，检查泵零件的抗磨损能力和抗汽蚀能力。现有航空附件汽蚀试验一直采用汽液比计算法进行试验，汽液比值为间接计算得到，受转化等过程影响，往往与实际值存在较大误差。汽液比测试仪是直接读取燃油汽液比，准确性更高，在航空附件汽蚀试验中使用气液比测试仪，在国内属首次，对整个行业都有重要借鉴意义。
因首次在试验中使用汽液比测试仪，测试仪的校准和检测最为关键，为此详细研究了汽液比测试仪工作原理和使用方法并实际操作，认为原公司提供校准设备和方法精度不高。原公司提供校准设备为一根聚四氟乙烯棒，利用聚四氟乙烯与燃油介电常数相近的原理作为校验依据。但实际操作中发现气液比测试仪传感器内部传感线圈与接口同心度较差，聚四氟乙烯棒传感器内部始终具有空隙，校准多次得数都有差异。联系制造商得到解释为制造工艺决定的，普遍存在。而汽蚀试验结果对航空燃油泵尤为重要，小误差可能会导致设计偏差。为此需要找到一种可靠性、准确性高，可操作性好的校准设备及校准方法。
发明内容
本发明目的：提供一种能够满足航空燃油泵汽蚀试验用汽液比测试仪的校准设备及校准方法。具有具有较高的校准精度，操作方便，可根据试验实际情况更换测量介质。为航空附件汽蚀试验中使用气液比测试仪替代汽液比计算法提供基础和可靠依据。
本发明的技术方案是：
一种气液比测试仪的校准设备，其特征在于，包括负压油箱1、油滤组2、油泵组3，压力调节测量机构4，流量测量机构5，温度调节测量机构6；负压油箱1出口连接油滤组2，油滤组2出口连接压力调节测量机构4，压力调节测量机构4采用流量调节阀，同时安装压力传感器测量压力数值；压力调节测量机构4出口连接气液比测试仪传感器，气液比测试仪传感器出口连接油泵组3，油泵组3出口连接流量测量机构5，流量测量机构5出口连接温度调节测量机构6，温度调节测量机构6连接试验厂房提供的冷却水和蒸汽，加热或冷却燃油，使燃油稳定在所需温度，并安装温度传感器，测量温度数值；温度调节测量机构6出口连接负压油箱1，油液回到油箱重复循环。
所述负压油箱1采用符合GB150-1998《钢制压力容器》的特制油箱，配套真空泵和调节阀保证油箱压力在0.067±0.004MPa(绝对压力)。
所述油滤组2采用不锈钢滤芯。
所述气液比测试仪传感器测量气液比值由气液比测试仪显示。
所述油泵组3采用大流量离心泵和传动系统模拟航空燃油泵工装状态。
所述流量测量机构5由涡轮流量计和切换阀组成，根据实际流量大小选取涡轮流量计，测量流量数值。
所述温度调节测量机构6采用两个螺旋板换热器和两台三通调节阀，两个螺旋板换热器分别连接试验厂房提供的冷却水和蒸汽用于加热或冷却所流经油液，两台三通调节阀调节流过螺旋板换热器油液流量，控制油液达到所需温度。
一种气液比测试仪的校准方法，其特征在于，包括试验室校准和试验台校准：
步骤一，对气液比测试仪进行试验室校准，将不同体积3号喷气燃料注入气液比测试仪传感器，记录对应液比测试仪指示值，反复多次调节后，完成传感器的试验室校准工作；
步骤二，对气液比测试仪进行试验台校准，将气液比测试仪传感器按装至校准设备，启动油泵组3，调节负压油箱1压力，调节压力调节测量机构4至不同压力值，记录对应液比测试仪指示值，同时记录油泵组3中大流量离心泵转速，流量测量机构5中流量，温度调节测量机构6中温度，反复多次调节后，完成传感器的试验室校准工作。
所述试验室校准需用专用校准工装，校准工装包括安装支架7、液位指示器8、油液调节组件9；安装支架7作为安装平台，对气液比测试仪传感器密封并紧固，具有180°角度调节功能；安装支架7连接液位指示器8和油液调节组件9，液位指示器8可观察传感器内部液体高度，计算传感器内部气液比值，并将计算传感器内部气液比值作为实际值与气液比测试仪显示值作对比。
所述油液调节组件9主要由调节阀构成，可排出气液比测试仪传感器内部油液，达到调节传感器内部液体体积目的。
所述安装支架7具有180°角度调节功能。
本发明的技术效果：
本发明汽液比测试仪的校准设备及校准方法解决航空附件汽蚀试验中使用汽液比测试仪的需求，解决原厂商提供的校准方法误差过大的问题，提高校准精度，使汽液比测试仪可以应用到航空附件汽蚀试验中，为航空附件汽蚀试验中使用气液比测试仪替代汽液比计算法提供基础和可靠依据。
同时该发明也有极大的推广应用价值，在航天附件试验，火箭燃料加注，各类型泵抗汽蚀试验等需要检测汽液比的地方都可使用。
附图说明
图1为本发明校准设备的原理图
图2为本发明校准工装结构示意图
其中：1-负压油箱；2-油滤组；3-油泵组；4-压力调节测量机构；5-流量测量机构；6-温度调节测量机构；7-安装支架；8-液位指示器；9-油液调节组件；
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
一种气液比测试仪的校准设备，包括负压油箱1、油滤组2、油泵组3，压力调节测量机构4，流量测量机构5，温度调节测量机构6。原理图参见图1。
其中负压油箱1采用符合GB150-1998《钢制压力容器》的特制油箱配合真空泵和调节阀保证油箱压力在0.067±0.004MPa(绝对压力)；负压油箱1出口连接油滤组2，油滤组2采用不锈钢滤芯，保证工作介质清洁度；油滤组2出口连接压力调节测量机构4，压力调节测量机构4采用流量调节阀，进一步降低进口压力，同时安装压力传感器测量压力数值；压力调节测量机构4出口连接气液比测试仪传感器，传感器测量气液比值由气液比测试仪显示；气液比测试仪传感器出口连接油泵组3，油泵组3采用大流量离心泵和传动系统模拟航空燃油泵工装状态；油泵组3出口连接流量测量机构5，流量测量机构5由涡轮流量计和切换阀组成，根据实际流量大小选取合适涡轮流量计测量流量数值；流量测量机构5出口连接温度调节测量机构6，温度调节测量机构6采用两个螺旋板换热器和两台三通调节阀，连接试验厂房提供的冷却水和蒸汽，加热或冷却燃油，使燃油稳定在所需温度，并安装温度传感器，测量温度数值；温度调节测量机构6出口连接负压油箱1，油液回到油箱重复循环。
一种气液比测试仪的校准方法，包括试验室校准和试验台校准：
步骤一，对气液比测试仪进行试验室校准，在气液比测试仪传感器为空时气液比测试仪调至零位，将3号喷气燃料注满气液比测试仪传感器，气液比测试仪调至满量程值，反复多次调节后，锁定各种调节旋钮，完成气液比测试仪的初步校准工作。按照汽蚀试验所需气液比值反推油液体积，将对应体积油液注入气液比测试仪传感器，并记录仪表指示值，反复多次调节后，完成传感器的试验室校准工作，试验室校准数据见表1；
表1试验室校准数据
| 燃油体积mL | 336 | 672 | 840 | 1006 | 1120 | 1159 | 1344 | 1400 | 1527 |
| 理论V/L | 4 | 1.5 | 1 | 0.67 | 0.5 | 0.45 | 0.25 | 0.2 | 0.1 |
| 理论LOG | 20 | 40 | 50 | 60 | 67 | 69 | 80 | 83.3 | 91 |
| 实测V/L | 5.8 | 1.6 | 1 | 0.65 | 0.45 | 0.4 | 0.2 | 0.16 | 0.06 |
| 实测LOG | 14 | 38 | 49 | 60 | 68 | 70 | 82 | 85 | 94 |
所述试验室校准需用专用校准工装，校准工装包括安装支架7、液位指示器8、油液调节组件9；安装支架7作为安装平台，对气液比测试仪传感器密封并紧固，具有180°角度调节功能；安装支架7连接液位指示器8和油液调节组件9，液位指示器8可观察传感器内部液体高度，计算传感器内部气液比值，并将计算传感器内部气液比值作为实际值与气液比测试仪显示值作对比。结构示意图参见图2。
步骤二，对气液比测试仪进行试验台校准，将气液比测试仪传感器按装至校准设备，先将各个开关及调节阀打开，启动油泵组3，调节泵转速至一定数值并稳定。打开负压油箱1中配套真空泵降低负压油箱1中压力，通过调节阀稳定压力至0.067±0.004MPa(绝对压力)。按照汽蚀试验所需气液比值反推气液比测试仪传感器进口压力，使用压力调节测量机构4中流量调节阀调定所需压力并记录，使用温度调节测量机构6中三通调节阀调节流过加热和制冷螺旋板换热器油液流量，控制油液达到所需温度并记录，同时记录液比测试仪指示值，油泵组3中大流量离心泵转速，流量测量机构5中流量等数据。多次调节气液比测试仪传感器进口压力后，完成传感器的试验台校准工作。试验台校准数据见表2：
表2 试验台校准数据
试验器： 当天大气压：96KPa 工作介质：3号喷气燃料
Claims (9)
1.一种气液比测试仪的校准设备，其特征在于，包括负压油箱（1）、油滤组（2）、油泵组（3），压力调节测量机构（4），流量测量机构（5），温度调节测量机构（6）；负压油箱（1）出口连接油滤组（2），油滤组（2）出口连接压力调节测量机构（4），压力调节测量机构（4）采用流量调节阀，同时安装压力传感器测量压力数值；压力调节测量机构（4）出口连接气液比测试仪传感器，气液比测试仪传感器出口连接油泵组（3），油泵组（3）出口连接流量测量机构（5），流量测量机构（5）出口连接温度调节测量机构（6），温度调节测量机构（6）连接试验厂房提供的冷却水和蒸汽，加热或冷却燃油，使燃油稳定在所需温度，并安装温度传感器，测量温度数值；温度调节测量机构（6）出口连接负压油箱（1），油液回到油箱重复循环；
所述负压油箱（1）采用符合GB150-1998《钢制压力容器》的油箱，配套真空泵和调节阀保证油箱绝对压力在0.067±0.004 MPa。
2.如权利要求1所述的气液比测试仪的校准设备，其特征在于，所述油滤组（2）采用不锈钢滤芯。
3.如权利要求1所述的气液比测试仪的校准设备，其特征在于，所述气液比测试仪传感器测量气液比值由气液比测试仪显示。
4.如权利要求1所述的气液比测试仪的校准设备，其特征在于，所述油泵组（3）采用大流量离心泵和传动系统模拟航空燃油泵工装状态。
5.如权利要求1所述的气液比测试仪的校准设备，其特征在于，所述流量测量机构（5）由涡轮流量计和切换阀组成，根据实际流量大小选取涡轮流量计，测量流量数值。
6.如权利要求1所述的气液比测试仪的校准设备，其特征在于，所述温度调节测量机构（6）采用两个螺旋板换热器和两台三通调节阀，两个螺旋板换热器分别连接试验厂房提供的冷却水和蒸汽用于加热或冷却所流经油液，两台三通调节阀调节流过螺旋板换热器油液流量，控制油液达到所需温度。
7.如权利要求1-6任意一项所述的气液比测试仪的校准方法，其特征在于，包括试验室校准和试验台校准：
步骤一，对气液比测试仪进行试验室校准，将不同体积3号喷气燃料注入气液比测试仪传感器，记录对应液比测试仪指示值，反复多次调节后，完成传感器的试验室校准工作；
步骤二，对气液比测试仪进行试验台校准，将气液比测试仪传感器安装至校准设备，启动油泵组（3），调节负压油箱（1）压力，调节压力调节测量机构（4）至不同压力值，记录对应液比测试仪指示值，同时记录油泵组（3）中大流量离心泵转速，流量测量机构（5）中流量，温度调节测量机构（6）中温度，反复多次调节后，完成传感器的试验室校准工作。
8.如权利要求7任意一项所述的气液比测试仪的校准方法，其特征在于，所述试验室校准需用专用校准工装，校准工装包括安装支架（7）、液位指示器（8）、油液调节组件（9）；安装支架（7）作为安装平台，对气液比测试仪传感器密封并紧固，具有180°角度调节功能；安装支架（7）连接液位指示器（8）和油液调节组件（9），液位指示器（8）可观察传感器内部液体高度，计算传感器内部气液比值，并将计算传感器内部气液比值作为实际值与气液比测试仪显示值作对比。
9.如权利要求8任意一项所述的气液比测试仪的校准方法，其特征在于，所述油液调节组件（9）主要由调节阀构成，可排出气液比测试仪传感器内部油液，达到调节传感器内部液体体积目的。
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