基于液压泵的管路工作介质的压力和温度损失测量装置的制作方法

本申请涉及航空技术领域，具体提供一种基于液压泵的管路工作介质的压力和温度损失测量装置。

背景技术：

现有的管路压力与温度损失测量方法中，通过传感器将采集的压力、温度信号转换为相同频率的电信号，通过信号放大器利用试验测试数据采集系统将测量的信号处理成对应的压力、温度值。该测量方法的不足是需要在管路出口周向截面安装较多的传感器，对管路系统的流动会造成一定的影响，同时，由于安装传感器需要一定的体积空间，对于出口直径较小的管路，或者具有变径特征的管路不易于测量传感器安装。

由于测量系统安装造成的偏差对数据结果会造成一定的影响，因此存在系统测量数据精度无法保证的不足，而且仅适合出口直径较大的管路，对于管径较小的管路就不适用。另外，上述测量方法中由于传感器对环境温度较为敏感，在温度较高的环境下进行测量时影响传感器的使用寿命，使用范围相对较窄。涉及到不同流动介质的管路压力与温度损失测量时，无法做到兼顾，在应用上具有一定的局限性。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种基于液压泵的管路工作介质的压力和温度损失测量装置，包括：可调流量阀、涡轮机、液压泵以及数据采集处理装置，所述可调流量阀设置于所述管路与气源设备的连接处；所述涡轮机与所述管路连接，以将所述管路内的气压能转换为机械能；所述液压泵与所述涡轮机的输出轴连接，以将所述机械能转换为液压能；所述数据采集处理装置与所述液压泵连接，用于采集数据并计算压力损失和温度损失。

根据本申请的至少一个实施例，所述数据采集处理装置连接有油源，以保证所述液压泵正常运行。

根据本申请的至少一个实施例，所述数据采集处理装置为计算机。

根据本申请的至少一个实施例，所述涡轮机与所述管路之间通过法兰连接，在所述法兰连接处设置有密封垫。

根据本申请的至少一个实施例，所述数据采集处理装置与所述液压泵通过测试电缆连接。

本申请实施例提供的管路工作介质的压力损失和温度损失测量装置中，无需在管路中安装压力及温度传感器，即可直接获得管路出口的压力与温度参数，同时可通过计算获得管路的效率，达到数据精确、可靠性高、适用范围广并且能够满足任意管径与走向的管路损失测试的目的，并且操作简便，实用性好。

附图说明

图1是本申请实施例提供的管路工作介质的压力损失和温度损失测量装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的第一涡轮特性图；

图3是本申请实施例提供的第二涡轮特性图。

其中：

1、气源设备；2、可调流量阀；3、测试管路；4、涡轮机；5、液压泵；6、数据采集装置；7、电源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1是本申请实施例提供的管路工作介质的压力损失和温度损失测量装置的结构示意图。

如图1所示，管路工作介质的压力损失和温度损失测量装置包括：可调流量阀2、涡轮机4、液压泵5以及数据采集处理装置6。

其中，可调流量阀2设置于管路3与气源设备1的连接处；涡轮机4与管路3连接，以将管路3内的气压能转换为机械能；液压泵5与涡轮机4的输出轴连接，以将机械能转换为液压能；数据采集装置6与液压泵5连接，用于采集数据并计算压力损失和温度损失。

可选地，数据采集处理装置6连接有油源，以保证液压泵5正常运行。

可选地，涡轮机4与管路3之间通过法兰连接，在法兰连接处设置有密封垫。

可选地，数据采集处理装置6与液压泵5通过测试电缆连接。

可选地，数据采集处理装置6为计算机。

在一些实施例中，数据采集处理装置6被配置为：

给定涡轮机的单位质量流量做功、可调流量阀的流量参数、设计点涡轮机的进口温度、涡轮机的相对物理转速以及涡轮机的涡轮前压力。

获取液压泵的进口油压pin、出口油压pout和流量wf，并根据进口油压pin、出口油压pout以及流量wf计算液压泵的实际输出功率。

本实施例中，液压泵的实际输出功率按下式计算：

pd＝wf*(pout-pin)*η，

其中，pd为实际输出功率，pout为出口油压，pin为进口油压，η为液压泵的效率。

根据实际输出功率，计算涡轮机的第一输出功率。

在本实施例中，根据发电机的实际输出功率，按照图2和图3给出的涡轮特性图中能够得到液压泵的第一输出功率。

根据涡轮机的第一输出功率pt，计算涡轮机的进口总温tt3。

在本实施例中，涡轮机的进口总温按照下式进行计算：

pt＝wa*lt，

其中，pt为第一输出功率，wa为可调流量阀的流量参数，lt为涡轮机的单位质量流量做功，cp为比定压热容，tt3为涡轮机的进口总温，π为涡轮落压比，ηt为涡轮的膨胀效率，pt3为涡轮机前总压，pt4为涡轮机后总压。k为常数。

获取液压泵的出口总温tt2、出口总压pt2，获取涡轮机的进口温度tt3_d、相对物理转速n_r以及涡轮前压力pt4°

根据涡轮机的进口总温tt3，计算涡轮机的相对换算转速n_cor和涡轮机的换算流量wa_cor。

在本实施例中，按照下式计算涡轮机的相对换算转速：

其中，n_cor为涡轮机的相对换算转速，n_r为涡轮机的相对物理转速，tt3为涡轮机的进口总温；

按照下式计算涡轮机的换算流量：

其中，wa_cor为涡轮机的换算流量，wa为可调流量阀的流量参数，tt3为涡轮机的进口总温，pt2为气源出口的总压。

在涡轮特性图上采用牛顿插值法，获取涡轮机的相对换算转速下的涡轮落压比数组和效率数组。

在本实施例中，请一并参阅图2，在图2示出的第一涡轮特性图上采用牛顿插值法，获得涡轮机的相对换算转速下的涡轮落压比数组。

继续参阅图3，在图3示出的第二涡轮特性图上采用牛顿插值法，获得涡轮机的相对换算转速下的效率数组。

在涡轮落压比数组和效率数组中插值，获取涡轮机的换算流量下的涡轮落压比和效率。

根据涡轮落压比和效率，计算涡轮机的第二输出功率。

在本实施例中，涡轮机的第二输出功率按照下式进行计算：

pt＝wa*lt，

其中，pt为输出功率，wa为可调流量阀的流量参数，lt为涡轮机的单位质量流量做功，cp为比定压热容，tt3为涡轮机的进口总温，π为涡轮落压比，ηt为涡轮的膨胀效率，pt3为涡轮机前总压，pt4为涡轮机后总压。k为常数。

根据第一输出功率和第二输出功率，计算涡轮机的涡轮功残差。

在本实施例中，按照下式计算涡轮功残差：

e＝(lt_new-lt)/lt，

其中，e为涡轮功残差，lt_new为涡轮机的第二输出功率，lt为涡轮机的第一输出功率。

判断涡轮功残差是否小于设定阈值。

在本实施例中，若判断涡轮功残差小于设定阈值。

根据涡轮机的进口总温，计算涡轮机的涡轮进口总压。

在本实施例中，按照下式计算所述涡轮机的涡轮进口总压：

其中，wa_cor为涡轮机的换算流量，wa为可调流量阀的流量参数，tt3为涡轮机的进口总温，为涡轮机的涡轮进口总压。

根据涡轮机的进口总温和涡轮机的进口温度，计算管路出口的总温损失，以及，根据涡轮机的进口总压和液压泵的出口总压，计算管路出口的总压损失。

在本实施例中，按照下式计算总温损失量：

δt＝t1-t2，

其中，δt为总温损失量，t1为液压泵的出口总温，t2为液压泵的进口总温。

根据涡轮机的进口总压和液压泵的出口总压，计算管路出口的总压损失，包括：

按照下式计算总压损失量：

δp＝p1-p2，

其中，δp为总压损失量，p1为涡轮机的出口总压，p2为涡轮机的进口总压。

在一些实施例中，数据采集处理装置6配配置为：

判断涡轮功残差是否小于设定阈值。

若涡轮功残差不小于设定阈值，则重新计算涡轮机的第二输出功率，直到涡轮功残差小于设定阈值。

在本实施例中，如果涡轮功残差不小于设定阈值，则重复上述实施例中的方法，重新计算涡轮机的第二输出功率，直到涡轮功残差小于设定阈值。

在一些实施例中，数据采集处理装置6被配置为：

调节可调流量阀的流量参数，重复上述实施例中的步骤，获得在不同的可调流量阀的流量参数下的管路出口的总温损失和总压损失；

根据管路出口的总温损失和总压损失，绘制管路出口的总温损失和总压损失随可调流量阀的流量参数变化的曲线。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。