液压流量测试仪表及其合理选用

　　1　前言

　　在液压元件及系统的试验研究中,在液压系统及设备的状态监测与故障诊断过程中,往往需要检试监测液压元件及系统的流量参数。液压系统具一定的流量是其实现预期运动速度和控制精度的保证之一,流量通常包括平均稳态流量和瞬时动态流量。由于流体介质本身性质的复杂性,以及处于运动状态的介质内部不仅存在着粘性摩擦力作用,还会产生不稳定的漩涡和二次流等复杂流动现象,同时流动状态、边界条件及现场测试、管理条件等的变化,都会使液压流量测试变得复杂,也使得测量误差增大。目前液压流量测量装置或仪表的品种规格多达几十种,但就其获取流量信号是否与介质接触而言,有接触式和非接触式两类;就测量回路中压力大小而论,有低压流量计和中高压流量计;就其具体结构和原理而言,对于平均稳定流量的测量主要有差压式流量计、涡轮流量计、容积式流量计、质量流量计、靶式流量计和超声波流量计等,对于瞬时动态流量的测量,上述仪表往往因为动态品质较差、频率响应较迟钝、测量数据的准确度和灵敏度不高而采用较少,用得较多的是脉冲转子流量计、拖力流量计、Toft-Fensvig流量计和热膜(丝)流量计等。因此,充分了解被测流体的性质、流态,熟悉液压流量测量仪表的性能参数,合理选用流量测量仪表,无论是对液压元件及系统的试验研究还是对液压系统和设备的状态监测与故障诊断,都显得相当重要。

　　2　液压流量测量仪表及其发展动态

　　目前液压行业采用的流量测量仪表按其工作原理来分主要有容积式、速度式及质量式流量计,但也不乏有基于其他物理原理与规律开发的流量计,它们业已得到普遍使用或即将推广作用,如涡街流量计、超声波流量计、热膜(丝)流量计等。

　　2·1　差压式流量计

　　由把流量转变成静压差的一次装置(节流装置)和把静压差转变成标准信号并显示流量值的二次仪表组成,常用的一次装置有标准孔板,喷嘴和文丘里管，其作用原理是表达流体能量守恒的伯努利方程和流体连续性方程,利用节流装置反映出差压与流量的平方关系。这种流量计具有适应范围大、结构简单、坚固耐用、差压变送器功能多、性能好等特点。但其输出特性为非线性、量程受制约、且实际使用精度不高。近几年许多国际知名公司对差压变送器进行了深入的研究与开发,相继推出了性能优异的智能变送器,如罗斯蒙特公司的3051型、霍尼韦尔公司的ST3000型、福克斯波公司的IA系列智能差压变送器,它们的测量精度、量程比、适用温度范围以及信号处理与通信功能都得到了很大的改善和提高,这样传统的节流装置和性能优异的差压变送器组合而成的流量计克服了节流装置的缺点而保留了其优点。而节流装置本身,近年虽没有明显的改进,但也出现了诸如专利环形孔板流量变送装置,它革新了旧式环形孔板取压方式,提高了测量精度和可靠性。