Аннотация. В данной статье рассмотрена виброзащищенная измерительная система измерения расхода топлива ГТД, а также параметры, влияющие на точность результата.
Annotation. This article describes the vibration-proof measuring system for measuring fuel consumption GTE, as well as parameters that affect the accuracy of the result.
Ключевые слова. Расходомер, газотурбинный двигатель, массовый и объемный расход топлива.
Keywords. Flowmeter, gas turbine engine, the mass and volumetric fuel consumption.
Счетчики и расходомеры жидкости находят широкое применение в различных отраслях промышленности и транспорта. На самолетах расходомеры применяются для измерения расхода топлива, который характеризует важнейшие параметры силовой установки.
В настоящее время к расходомерам и счетчикам предъявляются различные требования, удовлетворить которые сложно, особенно в авиации.
В связи с этим, возрастает необходимость в изучении методов усовершенствования и упрощения уже известных устройств и их применение.
Существует большое разнообразие известных расходомеров и счетчиков
количества жидкости, принцип работы которых основан на самых различных физических явлениях.
В авиации обычно применяются тахометрические расходомеры, но их использование ограничено зависимостью погрешности от температуры и вязкости топлива.
Ультразвуковые расходомеры лишены определенных недостатков тахометрических расходомеров 1. Применение съемных датчиков позволяет их быстро менять в случае необходимости без разборки трубопровода. Отсутствие механических частей приводит к повышению надежности, отсутствие контакта с измеряемой жидкостью. Данный тип расходомеров лишен недостатков турбинного, обладает более высокой точностью, отсутствуем контакта с измеряемой средой, что позволяет применять его для агрессивных сред.
Недостаток – невозможность работать в условиях большой вибрации, что ограничивает применение УЗР в авиации без специальных мер.
Измерительная система расхода топлива спроектирована с использованием ультразвукового расходомера, структурная схема которого изображена на рисунке 1.
Генератором синусоидальных колебаний (1) вырабатываются синусоидальные сигналы, которые усиливаются усилителем (2) и поступают на ключ (3), после чего поочередно они передаются на один из двух пьезопреобразователей (4 и 4’), которые являются обратимыми (преобразуют сигнал из электрического в акустический, и наоборот). После этого сигнал усиливается в усилителе (6 и 6’), преобразуется в компараторе (7 и 7’) в прямоугольные импульсы. В микроконтроллере (8) происходит счет времени прохождения импульсов по потоку и против потока, а на дисплее (9) отражается значение расхода. Датчик температуры (5) позволяет отследить температуру топлива в трубопроводе. Это необходимо для оценки массового расхода топлива, так как с изменением, его плотность меняется 2. Таким образом, с увеличением температуры поправочный коэффициент топлива будет меняться.
На точность результата измерения влияют такие параметры как: изменение размеров трубопровода, погрешность измеренной скорости ультразвука, погрешность угла установки пьезопреобразователей, акустические колебания и вибрации, передаваемые от двигателя, электрические помехи, возникающие в схеме ультразвукового расходомера.
Так как погрешности, связанные с изменением геометрии трубопровода и установкой пьезоэлементов незначительна, ими можно пренебречь.
Влиянием механических вибраций, создаваемых двигателем и электрическими колебаниями в цепи пренебрегать нельзя.
Для умен воздействия вибраций, необходимо использовать демпферные и вязкоупругие средства защиты. Одним из таких является виброкомпенсатор, принцип действия которого основан на гашении колебаний до 500 Гц.
Для борьбы с помехами необходимо использовать полосовой фильтр, определенного частотного диапазона.
1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 701с.
2. Топлива для воздушно – реактивных двигателей / Дубовкин Н.Ф., Яновский Л.С., Харин А.А. – М.: МАТИ, 2001. – 443с.
Полный текст доклада доступен по ссылке.
;){kind=link}