一種液體流量在線校準裝置的設計

李曉強　朱永曉

摘? 要：本文依據航天航空發動機液流測試系統的工作特性和要求，提出一種在線式的流量校準裝置，為更好地保障發動機性能測試提供解決方案，達到校準目的。

關鍵詞：液體流量;在線校準

1 引言

隨著我國航天航空技術的快速發展，各類液體燃料發動機的測試需求與日俱增，生產單位通常使用配套研發的測試系統對發動機性能進行試驗驗證，獲取推力室等關鍵位置處的流量、溫度、壓力等參數，用以計算發動機推力-流量變化曲線、推力室熱性能分布等技術特性。然而針對測試系統開展的校準工作動相對薄弱，特別是流量參數部分，由于系統管路復雜，管內液體具有一定的危險性，目前一般通過拆卸流量計送至相應計量機構的方式展開離線校準，不易操作且耗時長，無法良好地保障科研生產進度，沒有結合發動機實際工況及測試狀態開展校準。隨著近年來科研任務的日益增多，發動機性能指標的測試準確性要求逐步提高，如何更好地開展測試系統的校準工作，保障發動機測試數據的準確性，成為科研生產亟待解決的問題。

2 結構設計及工作原理

由于發動機液流測試系統大多高度集成化，工作流量計的安裝位置緊湊，采用直接將標準流量計就近串聯入管路，進行兩者示值比較校準的方式無法較好地實施，故本文提出一種對流過工作流量計的液體稱重計時的校準裝置設計，實現流量參數的在線校準。校準裝置主要由換向裝置、容器、稱重裝置、計時控制裝置和信號采集分析系統等部分組成，其中換向裝置的換向動作和稱重裝置的數據記錄，可由計時控制裝置的同步時序信號實時控制，裝置的結構設計如圖1所示。

校準裝置的工作原理是質量（時間）[1]式的流量計量，即通過稱量固定時間內流過液體質量的方式，獲取一段時間內液體的平均流量值。由于測量的是平均流量值，故測量時間越長，準確性越高，而稱重裝置的測量準確性與其測量上限和細分程度密切相關，測量上限越小，細分程度越高，則測量準確性越好，實際校準時，為較好地保證測量時長和測量準確性，需結合實際工況，制作大小合適的稱重容器，用于盛裝校準時所需質量大小的流體，保證測量時長，同時選擇測量上限大，細分程度高的稱重裝置，保證測量準確性。

3 校準方法

校準前，根據被校流量計的測量范圍及校準時間，估算用于稱重的流體質量，進而選擇容量合適的容器，以及量程合適的稱重裝置，先將容器置于稱重裝置上，并用柔性管連接至換向裝置，稱重裝置作去皮重處理。

確認各設備工作正常后，開始校準：液流測試系統按指定要求開始工作，通過調節系統中減壓閥等機構使工作流量計處測得目標流量值，此時換向裝置將管路中的液體導通至系統下流管路中;待工作流量計示值穩定后，通過計時控制裝置發出控制信號，使換向裝置內的換向開關打開，將管路中的液體通過柔性管導流至容器中，換向開關打開的瞬間同步記錄稱重裝置測量值m1、開始稱重時間t1和工作流量計示值B1;達到校準時間后，計時控制裝置發出控制信號使換向開關關閉，同步記錄稱重時間t2和工作流量計示值Bn，由于連接換向裝置和容器的柔性管內尚有殘留液體，故稱重裝置需靜置一段時間，待殘留液體盡可能完全流入容器內，記錄其稱重測量值m2。校準原理框圖如圖2所示。

通過計算流入容器由稱重裝置測得的流體質量△m=m2-m1，流動時長△t=t2-t1，由公式 可得到液體在△t內的標準平均流量值;由公式 ，式中n為△t內采集的工作流量計示值個數，可得到工作流量計在△t內的測量平均流量值;通過比較標準和被校的平均流量值 與 ，完成校準。

4 結語

該裝置的校準方式可較好地滿足各類液體發動機液流測試系統的在線校準需求，各組成部分清晰明確，工作原理簡單，可全部采用國產化設備實現。針對危險性強的介質，可在稱重容器的密封性以及抗壓泄壓能力方面做進一步優化，提高對危險介質的存貯和防護效果，避免安全類事故發生，進而適用于各類不同液體介質，具有較好的推廣應用前景。

參考文獻

[1]? 尹建，楊愛敏，劉仙航，張寶珠.一種新的活塞位移型液體流量校準裝置.儀器儀表學報，2001.