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某型号发动机试验中涡轮流量计的故障分析
点击次数:755 发布时间:2015-10-28

  在某型号液体发动机试验中,液氢主管路上安装一只口径为50mm、量程为1~20L/s的涡轮流量计。该型号共计进行了5次试验。在前3次试验中,涡轮流量计所测数据均正常在第四次和第五次试验中,试验稳定段流量数据波动较大试验关键参数如表1所示

*次~第五次试验中的流量、贮箱压力测量结果如图1所示。从图1可知,在*、二、三次试验中,流量参数数据均正常,但是在第四、五次试验中流量参数数据波动幅度较大.且与设计部门分析的数值有较大出入。进一步将第四次和第五次试验启动前流量计前后的压力进行对比.结果如图2所示。从图2可知.在第四次和第五次试验中,大约在启动前15s开始程序预冷时,流量计前后压力测点(Phq和Pvilf)都出现一个较大的幅度波动,2~3s后逐渐恢复正常,而箱压没有出现类似的波动。由此可以判断,当流体经过涡轮流量计时,出现了异常。初步判断该问题出现的原因是:流体在通过流量计的叶轮时,短时间内流体流通不畅,发生了堵塞,导致在较短时间内流量计前后的狭小空间内流体的容量增加,造成流量计前后压力出现急速上升波动。此后随着堵塞现象的逐渐缓解,流量计前后压力逐渐恢复正常为更地确定流量计故障原因,分别选取第五次试验中压力和流量数据中的关键时间参数值与*次试验中相应的参数值进行对比,见表2、表3。

通过分析*、二、三次试验稳定段数据.以及流量计前后压力(Phq和Pvilf)的变化情况可知,液氢主管路流阻的变化趋势比较稳定。在第四次和第五次试验中.启动后稳定段的流阻较前三次试验而言发生了变化。由表2、表3参数数值分析得出.*次试验液氢主管路流阻在1.0131.024MPa之间变化,变化幅度较小.变化趋势比较稳定第五次试验液氢主管路的流阻在0.98~0.786MPa之间变化,变化的幅度较大且信号波动异常。
因此可以断定,流量计的轴承处有磨损。导致叶轮旋转阻力增大试验中进行程序预冷时,短时间内.涡轮流量计前单位体积内流体容量增大,造成瞬间压力升高而轴承磨损也是造成所测流量数据偏离理论估算值和试验数据印证值的主要原因。试验结束后,将该涡轮流量计拆卸进行检查,发现该流量计轴承处,的确出现较严重的磨损,叶轮旋转卡滞。
针对某型号发动机试验流量数据的异常情况,从试验现场的环境和流量计的安装状态出发,分析影响流量计工作特性的因素,根据流量计前后压力测量值和管路流阻的计算分析,对涡轮流量计的故障进行准确定位,对其他涡轮流量计使用者具有警示和借鉴意义。

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