Турбинный преобразователь расхода топлива

Турбинный преобразователь расхода топлива состоит из струенаправляющего аппарата 1 и гидравлической крыльчат­ки 2, ось вращения которой параллельна направлению потока. Ее лопатки изогнуты под некоторым углом относительно оси крыль­чатки.

1 2

Рис.35.Турбинный преобразователь расхода

Частота n вращения n ненагруженной крыльчатки пропорцио­нальна скорости V протекания топлива, т. е.

n = kV, (1)

где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от конструк­ции крыльчатки.

Так как расход топлива через поперечное сечение S трубопрово­да зависит от скорости протекания топлива, то

V= Q:S (2)

Подставив выражение 2 в 1, то получим:

n=(k:S)Q (3)

Из уравнения (3) следует, что частота вращения крыльчатки пропорциональна объемному расходу топлива. Поскольку обычно измеряют массовый расход Q_M, то с учетом связи между Q и Q_M, уравнение (3) может быть представлено в виде:

n=(k:ρS)Q_м (4)

где ρ-плотность топлива.

Данное уравнение является статической характеристикой ненагруженного турбинного преобразователя расхода топлива. Реальная статическая характеристика преобразователя отличается из-за наличия моментов трения в подшипниках крыльчатки и противодействующих моментов, нагружающих крыльчатку. Для анализа работы расходомера достаточно воспользоваться уравнением (4).

Если измерять не частоту вращения крыльчат­ки, а общее число ее оборотов, то такая система может быть ис­пользована также и для построения счетчика количества топлива.

Мгновенный объемный расход жидкости, протекающей по трубопроводу сечением S,

Q=SV

Где: V — средняя по сечению скорость потока. Мгновенный весовой расход жидкости

Q = Qq = SVpg

Где: q удельный вес жидкости; Q - плотность жидкости; g - ускорение силы тяжести.

Измерение объемного и весового расхода можно свести к изме­рению скорости потока.

Одним из методов определения скорости (расхода) жидкости является измерение перепада давления, создаваемого дросселем, установленным в трубопроводе. В качестве дросселя может быть использована шайба, сопло, трубопровод с уменьшенным сечением и т. д. Разность давлений измеряют дифференциальным маномет­ром.

Расходомер, основанный на дросселировании потока состоит из дросселирующего устройства и дифференциального манометра градуированного в единицах расхода. Такой расходомер может быть выполнен дистанционным с помощью любой дистанционной передачи.

Рис.36. Схема расходомера с диф­ференциальным манометром

Наибольшее распространение в авиации имеют турбинные расходомеры, измеряющие скорость потока жидкости при помощи крыльчатки. Частота вращения ненагруженной крыльчатки пропорциональна скорости потока жидкости. Внутри крыль­чатки помещен постоянный маг­нит, а снаружи трубопровода расположен статор с обмоткой, в которой при вращении магнита индуцируется переменная ЭДС, отклоняющая стрелку указателя.

При конструировании расходомера подобного типа необходимо, чтобы трение в опорах было минимальным и отсутствовало элект­рическое торможение при вращении магнита.

Значительные трудности представляет съем частоты вращении крыльчатки, так как для получения неискаженных показаний ось крыльчатки; нельзя нагружать. Известны съемы магнитные, оптические, с применением радиоактивных изотопов и т. д. С помощью таких съемов получают импульсы, частота которых пропорциональна числу оборотов крыльчатки, а следовательно, и скорости потока жидкости. Измерив число импульсов за время работы прибора получают суммарный расход.

Рис.36.Схема расходомера с крыльчаткой:

1- крыльчатка; 2 - статор; 3 - обмотка; 4 – трубопровод; 5 – магнит; 6 – указатель.

Конструкция расходомера

Проходящее через датчик расхода топливо приводит во вращение две крыльчатки, одна из которых является чувствительным элементом измерителя мгновенного расхода топлива, а другая - суммарного расхода.

Суммарный расход

Мгновенный

Рис.37. Конструкция расходомера.

Для сохранения полной герметичности трубопровода каждая из крыльчаток муфтой, передающей вращение через герметичную немагнитную стенку.

Крыльчатка измерителя мгновенного расхода вращает постоян­ный магнит, воздействующий через немагнитную стенку на метал­лический стакан, жестко связанный с осью сельсина-датчика и, увлекая его за собой, поворачивает на некоторый угол, пропорцио­нальный скорости вращения крыльчатки, а следовательно, и мгно­венному расходу топлива. Стрелка на оси сельсина-приемника, находящегося в указателе, позволяет отсчитать этот расход по шкале, отградуированной в кг/ч.

Крыльчатка датчика суммарного расхода топлива через редук­тор и магнитную муфту приводит во вращение вал индуктивно-импульсного устройства, представляющего мост четырех индуктивностей.

Изменение индуктивности катушки нарушает равновесие моста, и на его диагонали появляется напряжение, преобразуемое тиратронным прерывателем в импульсы, поступающие затем в указатель.

При прохождении через датчик определенного количества топлива нндуктивно-импульсное устройство посылает соответствующее количество-импульсов тока в обмотку электромагнита указателя. Электромагнит срабатывает и поворачивает храповое колесо, связанное через редуктор с цифровым или стрелочным счетчикам. Счетчик показывает запас топлива как разность между залитым количеством топлива и количеством топлива, прошедшего через датчик расходомера.

Устройство перевода шкалы позволяет установить стрелку указателя на нужное деление.