5. Измерение расхода топлива

Задачи, для решения которых необходимо измерение расхода топлива (g_е,g_i,_е,_i,,G_тц). Как в зависимости от цели измерения расхода топлива изменяютсятребованияк точности измерения, к динамическим свойствам средства измерения, способу измерения, к выбору средств измерения, к характеру самой измеряемой величины? Требуемая точность по ГОСТ 14846-81. Мгновенный и средний расход топлива. Особенности измерения расхода топлива при испытаниях ДВС (5-6).(точность, диапазон, температурный диапазон, малые расходы, пульсирующий поток, отсутствие влияния на рабочий процесс, надёжность, инвариантность к плотности, быстродействие, автоматизация измерений). Дифференциальный и интегральный методы измерения. Чем лимитируется выбор базы времени при интегральном методе измерения?(снизу – точностью измерения устройств автоматики и точностью измерения дозы, сверху – изменением режима работы двигателя,_min = 7 с,_max= 120 с.).

5.1. Средства измерения (СИ) мгновенного расхода топлива.

Ротаметры: схема, основные элементы, принцип действия, мера расхода, связь меры с измеряемой величиной, метрологические свойства (преимущества и недостатки)  (+ нет трения, надёжность, измерение слабо меняющихся расходов, допустимо слабое загрязнение, чувствительность, широкий .диапазон (за счёт набора шкал), малые потери энергии, постоянная относительная погрешность)  ( чувствительность к изменению физических св-в среды, хрупкость, привязка к месту, отложения, невозможность автоматизации). Диапазон 5, погрешность 2%.

Тахометрические расходомеры (ТР) и расходомеры с вращающимся шариком:основные элементы,принципдействия(вращательное движение, частотная модуляция),мера расхода(частота импульсов). Метрологические свойства (основныедостоинства(4-5)(диапазон, низкая погрешность, динамические св-ва, независимость от давления, малое влияние помех при передаче сигнала) инедостатки(2)износ подшипников, влияние вязкости среды). К какому типу расходомеров относятся ТР(объёмному)?Динамическиесвойства ТР: способ оценки(постоянная времени),влияющие факторы (I_рот^,,Z, М_нагр,,Q,). Способы уменьшения потерь на трение в подшипниках:гидродинамическое уравновешивание ротора (принцип действия)(создание НР поля скоростей за счёт местного сужения и обеспечение устойчивости за счёт ОС), уменьшение перепада давления на измерительном элементе (система Тургас).

Расходомеры с овальными шестернями (роторами): основные элементы,принципдействия(вращение роторов под действием перепада давления) ,мера расхода (количество оборотов), метрологические свойства(объёмный расход, низкое сопротивление, точность, диапазон), основнойнедостаток(утечки), способповышения разрешающей способностии способ компенсации основного недостатка(понижение перпада давления за счёт подкручивания роторов с ОС).

5.2. Средства измерения интегрального расхода топлива. Объёмные методы измерения расхода.

Элементарная схема объёмного метода: основные элементы, принцип работы, трёхходовой кран, вычисление расхода. Требования к объёму мерных ёмкостей, основныенедостатки(меняется давление во время измерения, возможность опорожнения магистрали). Схема, позволяющая сохранить постоянным давление топлива в процессе измерения и предотвратить опорожнение магистрали(штихпробер). Основные недостатки ручного метода.

Автоматизация объёмного метода.Основнаязадача(чёткость отсечки начала и конца счёта времени,точность определения объёма). Структурная блок-схема. Средства регистрации моментов начала и конца процесса измерения. Способ повышения точности регистрации моментов начала и конца процесса измерения в случае использования мерных колб в качестве измерительных ёмкостей; каким требованиям должен удовлетворять материал мерных колб (приведите диаграмму изменения сигнала, управляющего началом или концом счёта времени, в момент прохождения уровня топлива)(к-т рассеивания стекла и бензина примерно одинаков, колба работает как собирательная линза.; при прохождении топлива освещённость падает, отражение мениска усиливает местное падение).

Вариант автоматизированного объёмного расходомера без мерных колб: каким требованиям в данном случае должен удовлетворять материал мерной ёмкости (несмачиваемость), какую форму должна иметь мерная ёмкость (плоская пов-ть), какой физический эффект используется для фиксации уровня топлива в моменты начала и окончания счёта?(отражение) Точность автоматизированных объёмных методов(0,3%). Основные недостатки объёмного метода (необходимость определения плотности, смачиваемость стенок).

5.3. Средства измерения интегрального расхода топлива. Средства измерения массового расхода топлива.Основные преимущества по сравнению с объёмными средствами измерения расхода.

Элементарная схема массового расходомера (с использованием рычажных весов и с ручным отсчётом времени): основные элементы, принцип измерения, процедура измерения, расчёт расхода топлива. Что задаётся и что является мерой расхода? Недостатки метода. Что необходимо предпринять в данном элементарном методе, чтобы условия регистрации начала и конца измерения были идентичны?(начало и конец отчёта – при одном и том же положении системы, разность масс в начале и конце д.б. одинаковой, суммарная масса системы – тоже, надо для этого не снимать гирю с левой платформы, а ставить на правую). Основные погрешности, связанные с возможным подтеканием топлива. Как правильно организовать процедуру заполнения мерной ёмкости (3)(заполнение от отдельной магистрали, соединение заливной трубки с атмосферой, использование отдельного крана)?

Автоматизация измерения массового расхода топлива(с использованием рычажных весов). Основные задачи автоматизации. Что задаётся и что является мерой расхода? Схема с использованием рычажных весов: основные элементы, принцип работы, основные особенности, диаграмма работы на разных режимах (4-5). Точность результатов. Может ли данная схема использоваться для непрерывного измерения расхода?

Погрешности автоматизированных систем измерения массового расхода топлива в том числе: “сифонная ” погрешность и способы её уменьшения(выбор сечения расходной ёмкости); влияние температуры(косвенное через вязкость и показатели ДВС) (что следует делать?)(возврат топлива в мерную магистраль после забора из ёмкости, охлаждение топлива, удаление паров); влияние реактивной силы струи при заборе топлива из мерной ёмкости и при обратном возврате (способы устранения).

Расходомер АРТ-2М. Состав. Основные элементы и их назначение, принцип работы. Что задаётся и что является мерой расхода? Что происходит при включении кнопки «Замер»? Какие устройства управляют доливом топлива, а также началом и концом измерения? Когда происходит начало измерения и что происходит в этот момент? Когда происходит конец измерения и что происходит в этот момент? Временная диаграмма работы расходомера. Основная погрешность. Какое минимальное время измерения допустимо? Какой максимальный расход топлива может быть измерен? Каким может быть время измерения на режиме минимальной частоты вращения, если расход топлива составляет 2 кг/ч? Может ли данная схема использоваться для непрерывного измерения расхода?0,3%

Расходомер фирмы AVL. Принципиальная схема, основные элементы и принцип работы. Что задаётся и что является мерой расхода? Чем (каким датчиком) измеряется мера? Преимущества и недостатки данного типа датчика. Какие функции выполняет цепь управления? Режимы работы расходомера. Диаграмма работы. Основная погрешность. Может ли данная схема использоваться для непрерывного измерения расхода? 0,3%

Гравиметрические расходомеры типа “Froude”. Основное преимущество расходомеров такого типа. Основные элементы. Что задаётся и что измеряется? Что является (или может являться) мерой расхода? Чем измеряется мера? Чем определяется начало измерения? Чем определяется (или может определяться) конец измерения? Режимы работы расходомера (3). Диаграмма работы расходомера. Метрологические свойства(точность 0,3%, возможность непрерывного измерения при дифференцировании). Оценка погрешности. Основные недостатки(изменение давления, оседание топлива на стенках).

Кориолисовы расходомеры. Принцип действия. Ускорение Кориолиса и сила Кориолиса. Какой расход измеряет данный тип расходомера? Основные недостатки классической схемы. Кориолисовы вибрационные расходомеры: классическая схема и возникающие проблемы.

Вариант вибрационного кориолисова расходомера с U-образной трубкой: схема, основные элементы и геометрические параметры, выражение для силы Кориолиса. Принцип работы(закручивание вибрирующей трубки, по которой идёт расход), мера расхода(угол закручивания), способ измерения(фазовый сдвиг сигналов двух дачтчиков)..

Измерение массового расхода топлива по перепаду давлений (гидравлический мост). Схема, основные элементы, принцип работы. Какой расход измеряет данный расходомер: мгновенный или средний? Что является мерой расхода? Какой преобразователь используется для измерения? Докажите, что данная мера прямо пропорциональна массовому расходу топлива для условия, когда циркуляционный объёмный расход больше измеряемого объёмного расхода. Проведите такой же анализ для случая, когда циркуляционный объёмный расход меньше объёмного измеряемого расхода.Метрологические свойства (независимость результатов от плотности и вязкости, диапазон 50, малые расходы, точность 0,5%, непрерывность, линейность, динамические св-ва).. Источники погрешностей (дроссели, циркуляционный расход, перепад давлениий). Расчёт погрешности при условии, что погрешности всех составляющих конечной формулы равны 0,2%.