2. Канал измерения расхода

Приборы и датчики, измеряющие расход топлива в единицу времени (расходомеры), применяются для выдерживания наиболее экономичного режима полета, отвечающего минимуму расхода горючего на километр пройденного пути (с учетом скорости полета). Эта же задача может решаться автоматически с помощью экстремального регулятора, воспринимающими устройствами которого служат датчик расхода топлива и датчик скорости полета. Зная запас топлива и его расход, можно вычислить возможную длительность и дальность полета, а также с учетом скорости полета и дальность.

2.1. Тахометрические расходомеры

Принцип действия тахометрических (скоростных или турбинных) расходомеров основан на зависимости скорости вращения расположенной в трубопроводе ненагруженной тангенциальной крыльчатки (турбины) от расхода жидкости.

Достоинством метода является пропорциональная зависимость скорости вращения крыльчатки от расхода жидкости.

Частота вращения крыльчатки зависит не только от величины расхода, но также от вязкости жидкости (температуры), что вызывает появление погрешностей прибора.

В приборах мгновенного расхода сигнал тахогенератора (напряжение или частота) служит мерой измеряемого расхода.

2.1.1. Математическая модель

Частота вращения ненагруженной крыльчатки пропорциональна скорости потока, т. е.

(2)

где к – коэффициент, зависящий от параметров крыльчатки; ν – скорость потока, км/ч. Мгновенный объемный расход может быть выражен формулой

(3)

а мгновенный массовый расход

(4)

где ρ – плотность жидкости, гр/см³ ; S – сечение трубопровода, м²; Если воспользоваться формулами (2) и (4) получим

(5)

2.1.2.Особенности конструкции

Для построения приборов, измеряющих объемный расход, необходимо измерять частоту вращения крыльчатки. В массовых расходомерах помимо частоты измеряют плотность ρ. В качестве измерителей частоты применяют тахогенераторы переменного тока. Измерение угловой скорости осуществляется магнитоиндукционным тахометрическим узлом (рис.8).

Рис. 8. Кинематическая схема датчика расходомера

Постоянный магнит 2 узла приводится во вращение крыльчаткой 1. Для уменьшения температурных погрешностей применен термомагнитный шунт 3. Герметичность датчика обеспечивается применением диамагнитного кожуха 4. При вращении магнита в чувствительном элементе 5 наводятся вихревые токи, взаимодействующие с полем магнита. Поворот чувствительного элемента (стакана) ограничивается противодействующей пружиной 6. Очевидно, угол поворота стакана пропорционален мгновенному расходу топлива. На оси стакана находится ротор сельсина-датчика 7 синхронной передачи. Сельсин-приемник помещен в указателе прибора, причем его ротор перемещает стрелку прибора в соответствии с изменением мгновенного расхода топлива.

Схема сельсинной передачи представлена на рис.9. Обмотки возбуждения 1 и 1’ и обмотки синхронизации 2 и 2’ размещены на статоре сельсина-датчика (С–Д) и сельсина-приемника (С–П).

Рис. 9. Схема сельсинной передачи тахометрического расходомера

мгновенного расхода

Цилиндрический ротор сельсина состоит из двух пакетов листовой электротехнической стали, впрессованных в пластмассу. Индуктируемые в синхронизирующих обмотках 2 и 2’ эдс зависят от углового положения роторов. При несинхронном положении роторов возникает синхронизирующий момент, устанавливающий ротор сельсина-приемника в положение, синхронное с ротором датчика. Шкала мгновенного расхода градуируется в кг/ч.