液氧平均流量测量研究

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1、第36卷第1期2010年2月火箭推进JOURNAl．OFROCKETPROPULSIONV01．36．№．1Feb。2010液氧平均流量测量研究李建军，薛宁(西安航天动力试验技术研究所，陕西西安710100)摘要：以液氧／煤油发动机试验中液氧平均流量测量为研究对象，主要介绍了其组成、测量原理及体积流量和质量流量的计算方法。采用分节式电容液面计测量液氧稳态平均流量，为准确测量低温推进剂流量开辟了一条新途径。为了减小涡轮流量计因水校后直接用于低温测量引起的系统误差，利用平均流量测量数据在原位进行校验。校验原理是根据质量守恒原理，以容器内测得的平均体积流量为基准，求出涡轮流

2、量计在实用状态下的流量特性方程，由该方程提供液氧流量。关键词：液氧／煤油发动机；分节式电容液面计；涡轮流量计；校验中图分类号：V434文献标识码：A文章编号：(2010)01—0067—04ResearchonmeasurementofLOXmeanflowrateLiJianjun，XueNing(Xi'anAerospacePropulsionTestTechniqueInstitute，Xi"an710100，China)Abetmet：ResearchonmeasurementofLOXmeanflowrateintheLOⅪ，l【erosenerockete

3、nginetestwasconducted．nemeasurementconceptandmethodofvolumeandmassflowratecalculationwereintroducedinthispaper。Inordertoreducethesystemerrorofturbineflowmeter,theflowmetershouldbecalibratedwiththedataofLOXmeanflowratemeasuredatcryogeniccondition．TheprincipleforcalibrationistheInB旧sconse

4、rvationlaw．Basedonthemeanvolumeflowratemea-suredinthepropellanttank，theequationofflowrateperformancefortheturbineflowmeterCanbesolved．thusflowrateoftheLOXbeobtained．Keywords：LOX／kerosenerocketengine；sectionalizedcapacitiveliquid-levelmeter；turbineflowmeter；calibration收稿日期：2009-05-08；修回日

5、期：2009--09-03。作者简介：李建军(1966—)，男，技师，研究领域为发动机试验测量技术。火箭推进2010年2月0引言液氧／煤油发动机地面试验中，液氧流量是关键参数，多数采用涡轮流量计来测量。涡轮流量计精度高、响应快、重复性好。但由于涡轮流量计校验介质(水)与试车介质不同，以及使用状态与校验状态的不同，容易引入系统误差。再加上液氧的沸点低，使得准确测量变得复杂和困难。在这种情况下，引入了分节式液面计进行平均流量测量。这里主要介绍了平均流量的测量原理和计算方法，重点叙述了用平均流量测量数据对涡轮流量计进行真实介质的校验原理和方法，并对影响平均流量测量的主要因素

6、进行了分析。1测量系统组成及原理1．1测量系统组成测量系统如图1所示，主要由分节式电容液面计、电容液位变送器、平均流量测量信调器、采集计算机及传输电缆等组成。图1测量系统原理框图Fig．1Schematicdiagramofthemeasurementsystem1．2测量原理分节式电容液面计与测量液位高度的普通电容液面计不同之处在于，它的两个极虽然也是由间隔为2mm的内管和外管组成，但它外管是由若干节高度和内外径相同、彼此绝缘的金属短管组成。这些短管的偶数节和奇数节分别连接在一起，与内管构成两个独立的电容Cl(奇数节)和C2(偶数节)，c1和C2作为相邻的两个臂接入

7、变送器的电桥，进行三端比较测量，经信调器处理后，输出随液位变化的三角波，由于结构上的对称性，当整个传感器浸入在液氧中时，电桥平衡，输出信号为零，当试车过程中液面开始下降时，c1中的第一节先露出液面，由于第一节间隙的介电常数的改变(变小)，cl变小，电桥失去平衡，输出信号随着液面的下降而增大，当液面下降到第一、二节交界处时，输出信号增至最大。然后，随着液面的继续下降，Cl不再变化。作为电桥另一臂的C2开始变小，即向电桥平衡方向改变，信号由大至小变化，直到液面降至第二、三交界处，这时，C1、C2中各有一节露出液面，电容相等，电桥平衡，输出信号又回到零。随