一、引言：
  與其它型式的流量計一樣,渦輪流量計(以下簡稱渦輪)在應用中問題比較復雜。這種復雜性在于:被測介質(zhì)處于連續(xù)運動狀態(tài),由很多參數(shù)決定的介質(zhì)運動特性對流量示值的準確度影響很大;其次各種被測介質(zhì)的粘一溫關(guān)系不盡相同。而渦輪對被測介質(zhì)的運動特性和粘度變化是非常敏感的,因此在工程測試中要想獲得很高的測量精度并不容易。首先要從根本上解決渦輪的現(xiàn)場校驗及度評定,同時在使用中還要建立與被測介質(zhì)的理化性能相一致的內(nèi)在聯(lián)系,才能提高流量的測量精度。

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

  對于斷面I一I和n一11,如果不計能量損失,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)當手動測量閥打開后,油液流入計量油箱,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)在試驗現(xiàn)場多次實踐,Ql的讀數(shù)一般減小0.1一0.ZL/min左右,造成的相對誤差在0.5%一0.3%之間。另外,計量油箱內(nèi)外的溫度和壓力并不一樣,油溫在試驗中是不斷變化的,至使計量油箱產(chǎn)生較大的變形,這種變形無任何規(guī)律可循,也無法通過計算方法對容積誤差進行補償。在用計量油箱作為渦輪的校驗裝置時,上述諸因素對校驗精度的影響便不能忽視。至于如何避免這些影響,必須從改進計量油箱的結(jié)構(gòu)人手才行。

三、使用與校驗溫度或粘度不同：
  圖2給出了某一渦輪在30℃和90℃油溫下校驗得到的Q與f之間的關(guān)系曲線,分別用實線和虛線表示,工作介質(zhì)為10號航空液壓油。
  由圖2可見,渦輪對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。同一臺渦輪在不同粘度的油液中使用有不同的流量系數(shù):對于同一油液,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)的不同流量測量段流量系數(shù)也有較大的差異。比較圖2中實線和虛線的斜率大小即可看出:同一臺渦輪用于較高油溫即粘度較小時,流量系數(shù)較大;用于較低油溫即粘度較大時,流量系數(shù)較小。同時其線性區(qū)域(量程范圍)隨油液粘度的增大而縮小。

  總之,同一臺渦輪的流量系數(shù)并不是一個常數(shù),它是與油溫或油液粘度息息相關(guān)的。因此,僅用常溫水校驗得到的流量系數(shù),直接用于油液的流量測量是不妥當?shù)?測量的結(jié)果也不真實:對于同一種油液,在常溫下校驗獲得的流量系數(shù),用于高溫流量測量所得的測量結(jié)果同樣是不可信賴的。
  在渦輪的實際應用中應當注意:對于不同油液,使用與校驗油液的粘度應基本接近;對于同一油液,使用與校驗油溫不能相差懸殊。這樣才能使流量的測量精度得到保證,實測數(shù)據(jù)也比較準確,才能為液壓產(chǎn)品的設(shè)計、定型和改進提供可靠的科學依據(jù)。

四、系統(tǒng)壓力的影響：
  在液壓試驗系統(tǒng)中,渦輪一般安裝在系統(tǒng)的低壓部位,壓力對油液粘度的影響較小,通常忽略不計。隨著液壓工業(yè)的發(fā)展,人們對流量的測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)來測量出口流量。泵的出口壓力較高,油液枯度隨壓力升高而增大,這時壓力對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表示:歲尸=歲。eap(4)式中協(xié)—壓力為P時的運動粘度,。—壓力為l個大氣壓時的運動速度a—粘壓系數(shù)對式(4)取對數(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號航空液壓油的粘一溫關(guān)系使用下列經(jīng)驗公式:F。=(5)代人式(4)可得溫度為l(℃)、壓力為(MPa)時10號航空液壓油的運動粘度夕的表達式:,=)teo加23p(6)當油溫t=90℃時,在1個大氣壓下由式(5)求得。。=5.55CSt。系統(tǒng)壓力為18MPa(即180kgf/emZ)時,由式(6)算出。=5.4est,油液粘度增加一了1.5倍。由上面的計算可知,隨著壓力的升高,油液粘度增加的幅度較大。當壓力升高油液粘度增大、時,渦輪的流量系數(shù)減小,在使用中引起的測量誤差將是不可避免的。因此,渦輪在高壓力使用情況下,應當考慮壓力對油液粘度即對流量測量精度的影響。

五、建立標準流量裝置：
  在航空液壓工業(yè)中,流量是液壓元件的重要參數(shù)之一。在試驗中有時僅差0.IL/min,就能決定產(chǎn)品是否合格。如果在外場能準確地測量某些產(chǎn)品的回油量,則將大大減少產(chǎn)品的返廠維修率。因此,流量的測量與工廠的經(jīng)濟效益密切相關(guān)。要想解決這些問題,應當建立能模擬使用條件對渦輪進行校驗的標準流量裝置,這是提高流量測量精度的根本途徑。
  這種標準流量裝置必需具備功能:(1)為保證流量穩(wěn)定,系統(tǒng)壓力脈動應盡可能地小,應有較大的流量調(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,能模擬使用壓力對渦輪進行校驗;(3)設(shè)置加溫和溫控裝置,可在不同油溫F校驗渦輪;(4)對校驗數(shù)據(jù)能自動采集、實時處理和打印記錄。
  工作容器是標準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,下面簡介其工作原理。

  油液進入測量容器1中,首先將與量室2之間的環(huán)形腔充滿,然后沿內(nèi)壁溢人量室2中。為減小容積測量誤差,在量室2中安裝了兩塊垂直于量室中心線的正多邊形擠壓器3,其上裝有兩只液位敏感元件4和5,給出液位指示信號,由計時器5測出油液在量室2中的上升時間。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)簡單,實現(xiàn)起來也比較容易。

六、結(jié)束語：
  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、使用與校驗油溫或粘度不同及系統(tǒng)壓力對流量計測精度的影響。由于航空液壓元件大多工作干高溫高壓狀態(tài),對流量的測量精度要求較高,這就造成了渦輪在應用中問題的復雜性。使用與校驗油液的粘度比較接近或使用與校驗油溫不能相差懸殊,這兩點在渦輪使用中應當引起足夠的重視。另外,還提出了建立一種能模擬使用條件對渦輪進行校驗的標準流量裝置,這是提高流量測量精度、保證生產(chǎn)過程正常進行的必要條件。