一種高溫高壓油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)

臧京　孫俊峰　李天星　王彥程　謝智勇

摘要 介紹一種高溫高壓油流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置，具體是涉及一種高溫高壓油流量計(jì)的檢定/校準(zhǔn)需要的裝置與方法，為現(xiàn)在的高溫高壓油流量計(jì)的量值溯源提供一種可行的方法與裝置，解決了高溫高壓油流量計(jì)計(jì)量領(lǐng)域一直以來無準(zhǔn)確可靠的標(biāo)準(zhǔn)裝置的難題

關(guān)鍵詞 油流量計(jì);流量標(biāo)準(zhǔn)裝置; 高溫高壓

0 引言

隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、工程施工等行業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化的推進(jìn)，以油為介質(zhì)的液壓傳動(dòng)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，而判斷液壓傳動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量最重要的參數(shù)是流量指標(biāo)，高溫高壓油流量計(jì)是測(cè)量流量指標(biāo)的重要計(jì)量器具。目前，全國(guó)絕大多數(shù)農(nóng)機(jī)站、工程機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)配備了高壓高溫的油流量計(jì)檢測(cè)設(shè)備，但是不能進(jìn)行高溫高壓條件下的流量量值溯源，溯源手段還停留在常溫常壓條件下。在高溫高壓條件下，油流量計(jì)的流量特性與常溫常壓條件下的流量特性有很大不同，故在常溫常壓條件下校準(zhǔn)的流量計(jì)在實(shí)際使用時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)并不能準(zhǔn)確反映液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的真實(shí)質(zhì)量指標(biāo)。

本裝置通過模擬高溫高壓油流量計(jì)的實(shí)際工作壓力、溫度，以液壓油為介質(zhì)建立高溫高壓油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，采取溫度、壓力、流量的準(zhǔn)確控制輸出穩(wěn)定溫度壓力的流量對(duì)高溫高壓油流量計(jì)進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)。

本裝置的研究，可以解決高溫高壓油流量計(jì)的檢定/校準(zhǔn)，對(duì)于提高我國(guó)農(nóng)、林、漁業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、液壓元件生產(chǎn)等使用液壓傳動(dòng)、高壓輸送、高壓流量計(jì)的行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量提升、系統(tǒng)精準(zhǔn)度調(diào)試具有十分重要的意義。經(jīng)科學(xué)檢定/校準(zhǔn)的油流量計(jì)，可以為各行業(yè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)反饋，為生產(chǎn)、研發(fā)、使用等環(huán)節(jié)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

1? 正文

1.1 裝置結(jié)構(gòu)與檢測(cè)方法

高溫高壓油流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置，主要由以下幾部分組成：1、高壓供液裝置;2、工作介質(zhì)參數(shù)保障系統(tǒng);3、管道與裝夾系統(tǒng);4、稱量系統(tǒng);5、過程控制系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

檢定/校準(zhǔn)方法有標(biāo)準(zhǔn)表法和靜態(tài)質(zhì)量法，標(biāo)準(zhǔn)表法即為用一準(zhǔn)確度等級(jí)較高的流量計(jì)作為流量標(biāo)準(zhǔn)來傳遞準(zhǔn)確度等級(jí)較低的流量計(jì);靜態(tài)質(zhì)量法是通過稱重裝置稱出一定時(shí)間內(nèi)通過被檢流量計(jì)的質(zhì)量，經(jīng)過計(jì)算得出其標(biāo)準(zhǔn)流量，與被檢流量計(jì)的流量值做比較來檢定/校準(zhǔn)。

1.2? 裝置各部分功能實(shí)現(xiàn)

1.2.1 高壓供液裝置

主要由變頻電機(jī)、伺服變量柱塞泵、伺服流量調(diào)節(jié)器組成，其功能是提供壓力、溫度、流量可控的穩(wěn)定流量。

變頻電機(jī)是裝置的動(dòng)力源，伺服變量柱塞泵是裝置的高壓液體輸出裝置。在變頻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)伺服變量柱塞泵工作，吸液管從油箱中抽取工作介質(zhì)，在全參數(shù)控制儀的控制下，工作介質(zhì)通過控制伺服流量調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，輸出全參數(shù)控制儀設(shè)定的高壓流量。

1.2.2 工作介質(zhì)參數(shù)保障系統(tǒng)

主要由油箱及內(nèi)部安裝的吸油過濾器、加熱裝置、磁性過濾器、水冷式冷卻器、消泡網(wǎng)、油箱溫度傳感器組成。其中吸油過濾器、磁性過濾器、消泡網(wǎng)的功能是保證工作介質(zhì)的過濾與消泡處理;磁性過濾器用于吸收鐵屑雜質(zhì);加熱裝置用于工作介質(zhì)的加熱;水冷式冷卻器用于冷卻工作介質(zhì)，為工作介質(zhì)提供加熱與散熱功能，保持試驗(yàn)過程油溫恒定。

1.2.3 管道與裝夾系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要由高壓氣體析出裝置、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)、高壓伸縮直管、壓力溫度傳感器、聯(lián)接裝置、伺服壓力調(diào)節(jié)器、三通式伺服換向器組成。

本系統(tǒng)各部件的主要功能：

a.高壓氣體析出裝置：排出供油裝置輸出的工作介質(zhì)內(nèi)部未溶空氣;

b.高壓伸縮直管段：與高壓氣體析出裝置連接，其功能是將高壓氣體析出裝置析出空氣后的工作介質(zhì)經(jīng)具有多種尺寸結(jié)構(gòu)的前聯(lián)接裝置導(dǎo)入被檢流量計(jì)，在其上部安裝有壓力溫度傳感器，用于后期檢定/校準(zhǔn)時(shí)的參數(shù)修正;

c.標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)：用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流經(jīng)裝置的工作介質(zhì)流量。伺服流量調(diào)節(jié)器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的反饋值自動(dòng)按照全參數(shù)顯示控制儀的設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)并輸出工作介質(zhì)的流量。

d.伺服壓力調(diào)節(jié)器：，將流經(jīng)被檢流量計(jì)的工作介質(zhì)，按照全參數(shù)顯示控制儀的設(shè)定進(jìn)行加載，使壓力溫度傳感器達(dá)到全參數(shù)顯示控制儀的設(shè)定值，以試驗(yàn)被檢流量計(jì)在設(shè)定壓力下的準(zhǔn)確度。

e.三通式伺服換向器：用于控制管路工作介質(zhì)的流出方向，工作介質(zhì)可通過換向器切換到回液管流回油箱或流向稱重系統(tǒng)的稱重油箱，并可相互切換。

1.2.4 稱重系統(tǒng)

本系統(tǒng)由稱重油箱、電動(dòng)放液閥、稱重傳感器、溫度傳感器組成。系統(tǒng)的主要功能是通過靜態(tài)質(zhì)量法稱量出在試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)流經(jīng)被檢流量計(jì)的工作介質(zhì)質(zhì)量。

1.2.5 過程控制系統(tǒng)

該功能由全參數(shù)顯示控制儀完成，控制儀與壓力溫度傳感器、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)、稱重傳感器連接，可實(shí)現(xiàn)壓力、溫度、流量、質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集。通過對(duì)變頻調(diào)速電機(jī)、伺服流量調(diào)節(jié)器的控制實(shí)現(xiàn)輸出流量的調(diào)整控制，通過對(duì)伺服壓力調(diào)節(jié)器的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置壓力的控制;通過對(duì)三通式伺服換向器、電動(dòng)放液閥的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)過程中工作介質(zhì)流向的控制。通過對(duì)被檢流量計(jì)的信號(hào)采集，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)流量采集、累積流量與脈沖量的采集、時(shí)間計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算與存儲(chǔ)等功能。

2? 結(jié)論

本文介紹的高溫高壓油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置最大流量為400L/min，最大壓力可控制在35MPa，最高溫度可達(dá)80℃，可應(yīng)用在高壓油品輸送計(jì)量、高壓液壓元件、液壓系統(tǒng)的性能檢驗(yàn)等領(lǐng)域，為現(xiàn)在的高溫高壓油流量計(jì)的量值溯源提供了一種可行的方法與裝置，解決了高溫高壓油流量計(jì)計(jì)量領(lǐng)域一直以來無準(zhǔn)確可靠的標(biāo)準(zhǔn)裝置的難題。

參考文獻(xiàn)

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