压力测试平台在燃料泵送系统中的应用

　　0　引言

　　燃料泵送系统在叶片泵启动和停止、燃料枪关闭以及电磁阀打开瞬间,水击效应[1]致使瞬时压力急剧增大,这不仅影响系统的性能稳定及工作可靠 性,甚至可能造成管路破裂、液压元件和测量仪表损坏。同时,叶片泵的气液分离能力对系统的性能也存在很大影响,如果气液分离不充分,燃料中的气体不仅严重 影响系统的计量准确度,还会使系统产生剧烈振动和巨大噪声,而目前通过肉眼观察气泡的发生来测定气液分离能力的方法精度不高。汽蚀也是叶片泵性能和效率下 降的主要原因[2],长时间的汽蚀还将严重损伤叶轮等过流部件。

　　目前,国内外尚未有针对易汽化燃料在泵送系统中的精确定量的测试方法,大多仍凭经验或肉眼观察以避免水击压力过大、气液分离不充分以及汽蚀的发 生。因此,本文采用压力传感器和数字信号采集系统建立燃料泵送系统的压力测试平台。该测试平台根据检测的压力信号分析系统的水击效应,还通过频率分析方法 和小波包分析方法较精确地得出叶片泵的气液分离值和临界汽蚀压力点,从而实时可靠地对系统压力进行定量诊断与识别,同时还可为燃料泵送系统的性能优化提供 依据[3]。

　　1　实验装置及步骤

　　燃料泵送系统叶片泵的工作原理如图1所示。随着泵转子的旋转,叶片在离心力作用下滑动形成局部真空,燃料罐中的燃料在大气压作用下进入转子和定 子组成的腔体,然后进入气液分离组件。此时,燃料与气体分别向3个不同方向流动:①绝大部分的气体和少量的燃料通过排气阀进入常压腔,其中气体排到泵外, 而燃料又通过浮子阀排回燃料罐;②大部分的燃料经出口阀排出;③还有一部分燃料经溢流阀流回燃料罐。

　　为了完整准确地记录泵进出口的压力变化,所建测试平台(图2)对压力信号的采集速度要求相对较高,因此数据采集卡选用研华PCL-1711型, 采样频率为1000~10 000Hz,本实验设置为1000Hz。所用流量计为法国托肯SM80流量计;叶片泵为法国托肯EPZ型泵,额定工况下泵转速为650r/min,流量 Q=4·8m3/h,叶片数z=6;泵入口管采用透明有机玻璃管,便于观测泵进口处的汽蚀状况。泵进口处安装SSI 2000-P51真空压力传感器,其量程为-0·1~0·5MPa、输出1~5V、精度0·5%;泵与流量计出口处都安装SSI2000-P51压力传感 器,其量程为0~1·6MPa、输出为1~5V、精度为0·5%。

　　系统工作时,燃料经燃料进口被实验泵吸入,并通过流量计控制流量,最后经燃料出口排出。此时,泵进口处、泵出口处、流量计出口处的液体压力变化经压力传感器检测,并经采集卡采集后输送到计算机,采样数据经处理后打印或显示输出.