一种水流量实验台的实验方法

技术领域

本发明涉及水流量实验设备技术领域，具体为一种水流量实验台的实验方法。

背景技术

FC-7发动机供油装置生产过程中需要进行水流量测试，零件喷油杆状态下及组件喷油环状态下均需标定总管流量以及单个喷油孔的流量。受目前喷油孔加工精度所限，且组件与零件状态下的流阻存在差异，流量标定过程中需对大量的喷油孔反复进行研磨、测试。在实验时单喷油杆试验功能：具备在指定的压力下(0.7MPa)，对单喷油杆入口总流量以及单个小孔出口流量精确测量的功能，其中中空级喷油杆上有32个喷孔，高空级喷油杆上有19个喷孔，孔径最小0.3mm，孔间距最小3mm。

整环试验功能：整个供油装置由中空级和高空级两环组成。整环工件外形尺寸Φ600mm，在0.1MPa～3.0MPa压力段范围内，具备对供油装置中空级和高空级流量特性标定的功能，在定点0.7MPa压力下，具备对供油装置上单个喷油孔流量标定的功能，整个喷油环需标定的喷油孔总量为620个。

现有技术中在对喷油杆以及喷油环进行流量检测时需要人工测量，人工的测试方法相对复杂且测量的精度低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种水流量实验台的实验方法。

为实现上述目的，本发明采取下述方案：

本申请中需要针对单喷油杆和喷油环进行实验，因此需要分别满足喷油杆和喷油环的工装以及介质水的供给，

包括水源系统、增压系统、调压系统、实验台和称重系统，所述水源系统、增压系统和调压系统依次串联设置，所述称重系统设置在实验台的下端，在对喷油杆进行实验时，包括以下步骤：

S1：将喷油杆固定在实验台上，让喷油杆的进液端与调压系统连通，喷油杆的出液端与称重系统连通；

S2：启动水源系统将介质水供给至增压系统中进行增压；

S3：完成增压后的介质水输送至调压系统中进行调压；

S4：通过调压系统将介质水调整至适当压力后输入至喷油杆，介质水从喷油杆的进液端进入并从出液端输出至称重系统中；

S5：水源系统、增压系统和调压系统持续供给0.5～3分钟的介质水流过喷油杆；

S6：通过称重系统将流过喷油杆的介质水进行承接后对其重量进行测量，通过介质水的输出时间以及称重系统的测量数据计算出喷油杆的流量值。

在对喷油环进行实验时：包括以下步骤：

S1：进行喷油环的安装，将喷油环固定在实验台上，让喷油环的进液端与调压系统连通，喷油环的若干个出液端与称重系统连通；

S2：启动水源系统将介质水供给至增压系统中进行增压；

S3：完成增压后的介质水输送至调压系统中进行调压；

S4：通过调压系统将介质水调整至适当压力后输入至喷油环，介质水从喷油环的进液端进入，介质水从喷油环的若干个出液端输出至称重系统中；

S5：水源系统、增压系统和调压系统持续供给0.5～3分钟的介质水流过喷油环；

S6：通过称重系统将从喷油环各个出液端输出的介质水进行单独承接后分别对其重量进行测量，通过介质水的输出时间以及称重系统的测量数据计算出喷油环中各个喷油杆的流量值。

为了使本申请能够适用于不同型号以及需求的产品进行的实验，因此所述调压系统设置三组，三组调压系统并联设置，三组调压系统的压力范围和流量范围分别为：

压力范围：0.1MPa～1MPa，流量范围：0.03kg/s～0.3kg/s；

压力范围：0.1MPa～1MPa，流量范围：0.2kg/s～3.2kg/s；

压力范围：1MPa～3.0MPa，流量范围：1kg/s～5.3kg/s。

进一步，所述增压系统中并联设置四个增压水泵。

进一步的，四个所述增压水泵中设置两台流量在40～70L/mi n的柱塞泵。

更进一步的，四个所述增压水泵中设置两台流量在150～170L/mi n的柱塞泵。

更进一步的，四个所述增压水泵的前后端分别有过滤器。

为了防止介质水在长时间的循环过程中稳定升高影响设备的测量精度在所述水源系统中设置冷却系统。

为了对反冲洗试验件进行反冲洗作业，本申请中还包括反冲洗系统，所述反冲洗系统设置在调压系统的输出端；

S7：在反冲洗系统中安装反冲洗实验件，通过调压系统将介质水输送至反冲洗试验件中进行反冲洗作业；

S8：反冲洗完后采用绸布检测法对反冲洗试验件进行检测。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本设备中通过压力值和流量速度不同的第一调压管路、第二调压管路和第三调压管路形成调压系统，根据被试件的种类以及测试需求是调压管路能够形成不同的压力参数，进行0.7MPa单杆试验时，只需选择第一条调压支路即可满足试验要求，进行整环试验时，根据试验流量和压力参数选择所需调压支路，以此能够精准且稳定的对被试件提供需求压力的介质水的流入。

附图说明

图1为本申请针对喷油杆进行检测是的方法流程图；

图2为本申请针对喷油环进行检测是的方法流程图；

图3为本申请中各个系统的布设框图；

图4为反冲洗系统的系统框图；

图5为增压系统的系统框图；

图6为调压系统的系统框图。

具体实施方式

一种水流量实验台的实验方法，

当本申请对单个喷油杆进行实验时：包括水源系统、增压系统、调压系统、实验台和称重系统，所述水源系统、增压系统和调压系统依次串联设置，所述称重系统设置在实验台的下端，还包括反冲洗系统，所述反冲洗系统设置在调压系统的输出端；

包括以下步骤：

S1：将喷油杆固定在实验台上，让喷油杆的进液端与调压系统连通，喷油杆的出液端与称重系统连通；

S2：启动水源系统将介质水供给至增压系统中进行增压；

S3：完成增压后的介质水输送至调压系统中进行调压；

S4：通过调压系统将介质水调整至适当压力后输入至喷油杆，介质水从喷油杆的进液端进入并从出液端输出至称重系统中；

S5：水源系统、增压系统和调压系统持续供给0.5～3分钟的介质水流过喷油杆；

S6：通过称重系统将流过喷油杆的介质水进行承接后对其重量进行测量，通过介质水的输出时间以及称重系统的测量数据计算出喷油杆的流量值；

S7：在反冲洗系统中安装反冲洗实验件，通过调压系统将介质水输送至反冲洗试验件中进行反冲洗作业；

S8：反冲洗完后采用绸布检测法对反冲洗试验件进行检测。

单喷孔流量测量数据的准确度受到试验压力波动度以及单孔流量测量精度的影响，在介质水压力稳定的前提下，来考虑单孔流量测量精度，单孔流量指的是喷孔出口流量，介质从喷孔喷出，经过喷孔流量测量工装，到达称重系统中的集液罐，最后由称重系统中的称重传感器称量得到测量值，为了取得更加准确可靠的数据可以通过设计能够保证的是多次测量数据的重复性指标。

本方案中选用称重传感器来测量一段时间内的介质的质量间接得到流量，

G测1＝G罐+G阀+G水1

G测2＝G罐+G阀+G水2

L＝(G测2—G测1)/T

即L＝(G水2—G水1)/T

其中：G罐——积液罐质量，单位g

G阀——电磁阀质量，单位g

G水——罐内水的质量，单位g

G测——称重传感器测量值，单位g

L——单孔测量流量，单位g/s

T——称重传感器两次测量之间的时间差，单位为s

根据上述分析，单孔流量测量值的相对误差仅仅取决于称重传感器本身的重复性误差。故选用称重传感器时要求传感器重复性要好，选用综合误差为0.02％FS的单点式称重传感器。根据测算，假定两次采集之间的时间差值为1分钟，流量数值范围为120g～1800g，初步测算集液罐和电磁阀以及其附件等的质量大约为2500g左右，故本方案中拟选用量程为5kg的称重传感器。

反冲洗系统功能是对经过流量标定的反冲洗实验件小孔进行反冲洗，整环工件反冲洗系统由手阀、压力箱、回水管与安装座组成，

压力箱为耐4MPa压力的容器，试验件安装座固定在压力箱上，水压力从增压系统取得，回水通过回水管返回集水槽，反冲洗压力可调，反冲洗完后采用绸布检测法进行检测。

所述调压系统设置三组，三组调压系统并联设置，三组调压系统的压力范围和流量范围分别为：

压力范围：0.1MPa～1MPa，流量范围：0.03kg/s～0.3kg/s；

压力范围：0.1MPa～1MPa，流量范围：0.2kg/s～3.2kg/s；

压力范围：1MPa～3.0MPa，流量范围：1kg/s～5.3kg/s；

进行0.7MPa单喷油杆试验时，只需选择开启压力范围：0.1MPa～1MPa，流量范围：0.03kg/s～0.3kg/s的调压系统连通至喷油杆即可满足试验要求；

进行整环试验时，根据试验流量和压力参数选择所需调压支路。

三路调压管路的调压阀选用美国TESCOM产品配精度为0.5％的阀门定位器，型号分别为44-1363+ER5000SI-1-QL、54-2821+ER5000SI-1-QL和54-2769+ER5000SI-1-QL调压阀后端安装流量匹配的质量流量计，采用EMERSON公司的产品，型号为CMFS025、CMFS100和CMFS100。同时根据质量流量计使用要求，用于水介质的质量流量计正装于管路系统，同时将前后管路系统安装放气阀，确保水介质满流经过流量计，保证流量测量的准确性；质量流量计后端设计单向阀，防止介质反流损坏流量计；同时，管路末端安装蓄能器，稳定介质压力，

调压阀参数表：

所述增压系统中并联设置四个增压水泵，其中设置两台流量在40～70L/min的柱塞泵，其中设置两台流量在150～170L/min的柱塞泵，通过增压水泵来对介质水进行增压，设置四个型号不同的增压水泵分别的配合使用能够对介质水进行精准的增压；

增压系统的功能是为试验系统提供压力稳定的水源，增压系统由粗过滤器、高压水泵、精过滤器、溢流阀、球阀、压力传感器、蓄能器、连接管路等组成。

水源经过球阀后进入高压水泵，高压泵前后分别安装过滤精度为10μ、10μ、4μ的三重过滤器，保证水的洁净度，高压水泵由2台流量为54L/min(0.9kg/s)和2台流量为160L/min(2.67kg/s)的柱塞泵组成，型号分别为XLT5415T和RTD160.130，泵后设计容积为100L的蓄能器，对管路介质进行稳压，4台水泵并联使用，每台水泵后均安装溢流阀对试验台的安全进行保障，起到超压溢流，保护元器件的作用；后端设计单向阀，防止水介质反流导致水泵反转，起到保护水泵的作用。

进行整环试验时，控制系统根据流量及压力需求自动确定开启水泵数量，后端再经调压系统进行压力调节后可满足系统对介质压力供给的需求。

进行单喷油杆水流量试验时控制系统自动开启高压水泵A泵或高压水泵B，试验开始时，启动水泵，后端再经调压系统将工件入口水的压力调节到0.7MPa后即可进行后续试验，满足单杆试验要求。

高压水泵参数表：

所述水源系统中设置冷却系统，系统循环过程中，高压水泵及水泵后溢流阀均会引起水介质升温，因此系统需增加冷却功能，根据试验工艺要求，介质水的温度不超过30℃。

冷却系统采用风冷式表冷器，通过水泵将水介质从回水箱泵至储水箱，换热器设置在水泵和储水箱之间，风冷式表冷器工作原理如下：水介质在密闭的散热管中流动，通过风扇带动气流将水介质的热量换热至空气中，从而达到冷却目的。

当本申请对喷油环进行实验时：包括水源系统、增压系统、调压系统、实验台和称重系统，所述水源系统、增压系统和调压系统依次串联设置，所述称重系统设置在实验台的下端，还包括反冲洗系统，所述反冲洗系统设置在调压系统的输出端；

包括以下步骤：

S1：进行喷油环的安装，将喷油环固定在实验台上，让喷油环的进液端与调压系统连通，喷油环的若干个出液端与称重系统连通；

S2：启动水源系统将介质水供给至增压系统中进行增压；

S3：完成增压后的介质水输送至调压系统中进行调压；

S4：通过调压系统将介质水调整至适当压力后输入至喷油环，介质水从喷油环的进液端进入，介质水从喷油环的若干个出液端输出至称重系统中；

S5：水源系统、增压系统和调压系统持续供给0.5～3分钟的介质水流过喷油环；

S6：通过称重系统将从喷油环各个出液端输出的介质水进行单独承接后分别对其重量进行测量，通过介质水的输出时间以及称重系统的测量数据计算出喷油环中各个喷油杆的流量值；

S7：在反冲洗系统中安装反冲洗实验件，通过调压系统将介质水输送至反冲洗试验件中进行反冲洗作业；

S8：反冲洗完后采用绸布检测法对反冲洗试验件进行检测。

单喷孔流量测量数据的准确度受到试验压力波动度以及单孔流量测量精度的影响，在介质水压力稳定的前提下，来考虑单孔流量测量精度，单孔流量指的是喷孔出口流量，介质从喷孔喷出，经过喷孔流量测量工装，到达称重系统中的集液罐，最后由称重系统中的称重传感器称量得到测量值，为了取得更加准确可靠的数据可以通过设计能够保证的是多次测量数据的重复性指标。

本方案中选用称重传感器来测量一段时间内的介质的质量间接得到流量，

G测1＝G罐+G阀+G水1

G测2＝G罐+G阀+G水2

L＝(G测2—G测1)/T

即L＝(G水2—G水1)/T

其中：G罐——积液罐质量，单位g

G阀——电磁阀质量，单位g

G水——罐内水的质量，单位g

G测——称重传感器测量值，单位g

L——单孔测量流量，单位g/s

T——称重传感器两次测量之间的时间差，单位为s

根据上述分析，单孔流量测量值的相对误差仅仅取决于称重传感器本身的重复性误差。故选用称重传感器时要求传感器重复性要好，选用综合误差为0.02％FS的单点式称重传感器。根据测算，假定两次采集之间的时间差值为1分钟，流量数值范围为120g～1800g，初步测算集液罐和电磁阀以及其附件等的质量大约为2500g左右，故本方案中拟选用量程为5kg的称重传感器。

反冲洗系统功能是对经过流量标定的反冲洗实验件小孔进行反冲洗，整环工件反冲洗系统由手阀、压力箱、回水管与安装座组成，

压力箱为耐4MPa压力的容器，试验件安装座固定在压力箱上，水压力从增压系统取得，回水通过回水管返回集水槽，反冲洗压力可调，反冲洗完后采用绸布检测法进行检测。

所述调压系统设置三组，三组调压系统并联设置，三组调压系统的压力范围和流量范围分别为：

压力范围：0.1MPa～1MPa，流量范围：0.03kg/s～0.3kg/s；

压力范围：0.1MPa～1MPa，流量范围：0.2kg/s～3.2kg/s；

压力范围：1MPa～3.0MPa，流量范围：1kg/s～5.3kg/s；

进行0.7MPa单喷油杆试验时，只需选择开启压力范围：0.1MPa～1MPa，流量范围：0.03kg/s～0.3kg/s的调压系统连通至喷油杆即可满足试验要求；

进行整环试验时，根据试验流量和压力参数选择所需调压支路。

三路调压管路的调压阀选用美国TESCOM产品配精度为0.5％的阀门定位器，型号分别为44-1363+ER5000SI-1-QL、54-2821+ER5000SI-1-QL和54-2769+ER5000SI-1-QL调压阀后端安装流量匹配的质量流量计，采用EMERSON公司的产品，型号为CMFS025、CMFS100和CMFS100。同时根据质量流量计使用要求，用于水介质的质量流量计正装于管路系统，同时将前后管路系统安装放气阀，确保水介质满流经过流量计，保证流量测量的准确性；质量流量计后端设计单向阀，防止介质反流损坏流量计；同时，管路末端安装蓄能器，稳定介质压力，

调压阀参数表：

所述增压系统中并联设置四个增压水泵，其中设置两台流量在40～70L/min的柱塞泵，其中设置两台流量在150～170L/min的柱塞泵，通过增压水泵来对介质水进行增压，设置四个型号不同的增压水泵分别的配合使用能够对介质水进行精准的增压；

增压系统的功能是为试验系统提供压力稳定的水源，增压系统由粗过滤器、高压水泵、精过滤器、溢流阀、球阀、压力传感器、蓄能器、连接管路等组成。

水源经过球阀后进入高压水泵，高压泵前后分别安装过滤精度为10μ、10μ、4μ的三重过滤器，保证水的洁净度，高压水泵由2台流量为54L/min(0.9kg/s)和2台流量为160L/min(2.67kg/s)的柱塞泵组成，型号分别为XLT5415T和RTD160.130，泵后设计容积为100L的蓄能器，对管路介质进行稳压，4台水泵并联使用，每台水泵后均安装溢流阀对试验台的安全进行保障，起到超压溢流，保护元器件的作用；后端设计单向阀，防止水介质反流导致水泵反转，起到保护水泵的作用。

进行整环试验时，控制系统根据流量及压力需求自动确定开启水泵数量，后端再经调压系统进行压力调节后可满足系统对介质压力供给的需求。

进行单喷油杆水流量试验时控制系统自动开启1号泵或2号泵，试验开始时，启动水泵，后端再经调压系统将工件入口水的压力调节到0.7MPa后即可进行后续试验，满足单杆试验要求。

高压水泵参数表：

所述水源系统中设置冷却系统，系统循环过程中，高压水泵及水泵后溢流阀均会引起水介质升温，因此系统需增加冷却功能，根据试验工艺要求，介质水的温度不超过30℃。

冷却系统采用风冷式表冷器，通过水泵将水介质从回水箱泵至储水箱，换热器设置在水泵和储水箱之间，风冷式表冷器工作原理如下：水介质在密闭的散热管中流动，通过风扇带动气流将水介质的热量换热至空气中，从而达到冷却目的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。