?在電子控制燃油噴射裝置上,測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)所吸進(jìn)的空氣量的傳感器,即空氣流量傳感器是決定系統(tǒng)控制精度的重要部件之一.當(dāng)規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)所吸進(jìn)的空氣、混合氣的空燃比(A/F)的控制精度為±1.0時(shí),系統(tǒng)的允許誤差為±6%~7%,將此允許誤差分配至系統(tǒng)的各構(gòu)成部件上時(shí),空氣流量傳感器所允許的誤差為±2%~3%.
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)所吸進(jìn)空氣流量的最大值與最小值之比max/min在自然進(jìn)氣系統(tǒng)中為40~50,在帶增壓的系統(tǒng)的中為60~70,在此范圍內(nèi)的,空氣流量傳感器應(yīng)能保持±2~3%的測(cè)量精度,電子控制燃油噴射裝置上所用的空氣流量傳感器在很寬的測(cè)定范圍上不僅應(yīng)能保持測(cè)量精度,而且測(cè)量響應(yīng)性也要優(yōu)秀,可測(cè)量脈動(dòng)的空氣流,輸出信號(hào)的處理應(yīng)簡(jiǎn)單.
根據(jù)空氣流量傳感器特征的不同,將燃油控制系統(tǒng)按進(jìn)氣量的計(jì)量方式分為直接測(cè)量進(jìn)氣量的L型控制與間接計(jì)量進(jìn)氣量的D型控制(根據(jù)進(jìn)氣歧管負(fù)壓與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速間接計(jì)量進(jìn)氣量.D型控制方式中的微機(jī)ROM內(nèi),預(yù)先儲(chǔ)存著以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管內(nèi)的壓力為參數(shù)的的各種狀態(tài)下的進(jìn)氣量,微機(jī)根據(jù)所測(cè)的各運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力與轉(zhuǎn)速,參照ROM所記憶的進(jìn)氣量,可以算出燃油量L型控制所用的空氣流量計(jì)與一般工業(yè)流量傳感器基本相同,但它能適應(yīng)汽車的苛環(huán)境,但對(duì)踏油門時(shí)出現(xiàn)的流量的急劇變化的響應(yīng)要求及在傳感器前后進(jìn)氣歧管的形狀引起的不均勻氣流中也能高精度檢測(cè)的要求.
最初的電子燃油噴射控制系統(tǒng)的采用的不是微機(jī).而是模擬電路,那時(shí)采用的是活門式的空氣流量傳感器、,但隨著微機(jī)用于控制燃油噴射,也出現(xiàn)了其他幾種的空氣流量傳感器.
活門式空氣流量傳感器的的結(jié)構(gòu).
活門式空氣流量傳感器裝在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上,安裝于空氣濾清器與節(jié)氣門之間,其功能是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量,并把檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再輸入微機(jī)中.該傳感器是由空氣流量計(jì)與電位計(jì)兩部分組成.
先看空氣流量傳感器的工作過程.由空氣濾清器吸入的空氣沖向活門,活門轉(zhuǎn)到進(jìn)氣量與回位彈簧平衡的位置處停止,也就是說,活門的開度與進(jìn)氣量成成正比.在活門的轉(zhuǎn)動(dòng)軸還裝有電位計(jì),電位計(jì)的滑動(dòng)臂與活門同步轉(zhuǎn)動(dòng),利用滑動(dòng)電阻的電壓降把測(cè)量片的開度轉(zhuǎn)換成電信號(hào),然后輸入到控制電路中.
卡曼渦旋式空氣流量傳感器
為了克服活門式空氣流量傳感器的缺點(diǎn),即在保證測(cè)量精度的前提下,擴(kuò)展測(cè)量范圍,并且取消滑動(dòng)觸點(diǎn),有開發(fā)出小型輕巧的空氣流量傳感器,即卡曼渦旋式空氣流量傳感器.卡曼渦旋是一種物理現(xiàn)象,渦旋的檢測(cè)方法、電子控制電路與檢測(cè)精度根本無(wú)關(guān),空氣的通路面積與渦旋發(fā)生柱的尺寸變化決定檢測(cè)精度.又因?yàn)檫@種傳感器的輸出的是電子信號(hào)(頻率),所以向系統(tǒng)的控制電路輸入信號(hào)時(shí),可以省去AD轉(zhuǎn)換器.因此,從本質(zhì)來看,卡曼渦旋式空氣流量傳感器是適用于微機(jī)處理的信號(hào).這種傳感器有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)試精度高,可以輸出線形信號(hào),信號(hào)處理簡(jiǎn)單；長(zhǎng)期使用,性能不會(huì)發(fā)生變化；因?yàn)槭菣z測(cè)體積流量所以不需要對(duì)溫度及大氣壓力進(jìn)行修正.
?
檢測(cè)原理：
野外的架空電線被風(fēng)吹時(shí)會(huì)嗚嗚發(fā)出聲響.風(fēng)速越高聲音頻率越高,這是因?yàn)闅饬髁鬟^電線后形成渦旋所致,液體、氣體等流體中均會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象,利用這一現(xiàn)象可以制成渦旋式流量傳感器.在管道里設(shè)置柱狀物之后形成兩列渦旋,根據(jù)渦旋出現(xiàn)的頻率就可以測(cè)量流量.因?yàn)闇u旋成兩列平行狀,并且左右交替出現(xiàn),與街道兩旁的路燈類似,所以有渦街之稱.因?yàn)檫@種現(xiàn)象首先為卡曼發(fā)現(xiàn),所以也叫作卡曼渦街超聲波式卡曼渦旋空氣流量傳感器超聲波空氣流量傳感器設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣通道,主通道和旁通道,進(jìn)氣流量的檢測(cè)部分就設(shè)在主通道上,設(shè)置旁通道的目的是為了能夠調(diào)整主通道的流量,以便使主通道的檢測(cè)特性呈理想狀態(tài).也就是說,對(duì)排氣量不同的發(fā)動(dòng)機(jī)來說,通過改變空氣流量傳感器通道截面大小的方法,就可以用一種規(guī)格的空氣流量傳感器來覆蓋多種發(fā)動(dòng)機(jī).主通道上的三角柱和數(shù)個(gè)渦旋放大板構(gòu)成卡曼渦旋發(fā)生器.在產(chǎn)生卡曼渦旋處的兩側(cè),相對(duì)地設(shè)置了屬于電子檢測(cè)裝置的超聲波發(fā)送器和超聲波接受器,也可以把這兩個(gè)部件歸入傳感器,這兩個(gè)電子傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)空氣流量傳感器的控制電路(混合集成電路)整形、放大后成理想波形,再輸入到微機(jī)中.為了利用超聲波檢查渦旋,在渦旋通道的內(nèi)壁上都粘有吸音材料,目的是防止超聲波出現(xiàn)不規(guī)則反射.
這種空氣流量傳感器的流量檢測(cè)的原理電路如圖,當(dāng)有卡曼渦旋產(chǎn)生時(shí),就隨著速度及壓力的變化,流量檢測(cè)的基本原理就是利用其中速度的變化.空氣流量傳感器輸出至控制組件的信號(hào)波形如圖.信號(hào)為方波、數(shù)字信號(hào).進(jìn)氣量越多,卡曼渦旋的頻率越高,空氣流量傳感器輸出信號(hào)的頻率就越高.
壓力變化檢測(cè)型卡曼渦旋式空氣流量傳感器
渦流是從渦旋發(fā)生器兩端交替發(fā)生的,因此渦旋發(fā)生器兩端交替產(chǎn)生的,因此渦旋發(fā)生器的兩端的壓力也是交替變化,這種壓力的變化通過渦流發(fā)生器下游側(cè)錐型柱上的導(dǎo)壓孔引導(dǎo)到反光鏡腔中,反光鏡腔中的反光鏡是用很細(xì)的張緊帶張緊的,所以,張緊帶上出現(xiàn)扭曲與振動(dòng),此外,利用板彈簧給張緊帶加上適當(dāng)?shù)膹埩?由此,除振動(dòng)與渦旋壓力之外的壓力變化等難以造成影響,從而可得到穩(wěn)定的扭轉(zhuǎn)與振動(dòng).
因渦旋出現(xiàn)而形成的壓力經(jīng)導(dǎo)壓孔到反光鏡腔中,與反射腔中的壓力變化同步、反光鏡在張緊帶上形成扭轉(zhuǎn)、振動(dòng).反光鏡非常輕巧,即使在低流量、壓力變化非常小的狀況下,也會(huì)動(dòng)作.在反光鏡的上部,相應(yīng)配置有發(fā)光二極管與光敏三極管等構(gòu)成的光傳感器,二極管發(fā)出的光經(jīng)反光鏡反射,并射到光敏三極管上時(shí),就會(huì)變成電流,經(jīng)波形電路后輸出.?
傳感器的特性：
當(dāng)在30秒內(nèi)使節(jié)氣門從關(guān)閉到全打開,即快速打開時(shí),這種傳感器的響應(yīng)特性如圖所示,圖下的曲線為經(jīng)F/V變換后的卡曼渦旋空氣流量傳感器的輸出特性,圖上的曲線為節(jié)氣門的開度特性,由圖可知對(duì)節(jié)氣門中流量的變化,空氣流量傳感器都能準(zhǔn)確地反映出來(1~45毫秒)空氣流速與頻率關(guān)系：在非常寬的流速范圍內(nèi)空氣流速與渦旋頻率之間呈現(xiàn)直線關(guān)系.
帶微差壓力傳感器的超聲波型卡曼渦旋空氣流量傳感器：
卡曼渦旋空氣流量傳感器的特點(diǎn)：精度高、壽命長(zhǎng),可靠性高.但是,高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)即進(jìn)一步降低油耗、提高輸出功率的發(fā)動(dòng)機(jī)還要求擴(kuò)展進(jìn)氣量的檢測(cè)范圍,但是老式超聲波型卡曼渦旋空氣流量傳感器在高流量的區(qū)域?qū)a(chǎn)生過調(diào)制的現(xiàn)象,受這一因素的影響,這種傳感器有計(jì)量范圍不足的缺點(diǎn).為此,又研制出帶微差壓力傳感器的空氣流量傳感器.
1、采用壓力損耗小的渦旋發(fā)生器：渦旋發(fā)生器的功能是在整個(gè)流量范圍內(nèi)形成穩(wěn)定的渦旋.
2、壓力損耗較小的管道結(jié)構(gòu)
3、測(cè)量微小的渦旋壓力
4、帶微差壓力傳感器的空氣流量傳感器
熱絲式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)：
作為發(fā)熱體的熱絲是用直徑為70um的鉑絲制成的,張緊裝于管道內(nèi)部,設(shè)計(jì)時(shí)就使其比進(jìn)氣溫度高120度.在溫度傳感器還有空氣溫度補(bǔ)償電阻.它是由氧化鋁陶瓷基片印刷的鉑膜而形成的,它是于精密電阻一起設(shè)置在管道內(nèi).為防止附著在熱絲上的灰塵等造成性能下降,設(shè)有灰塵燃燒電路,在點(diǎn)火開關(guān)置于斷開檔時(shí),在一定的條件下,將熱絲加熱到1000度、1秒,燒掉灰塵等附著物.因?yàn)槭怯勉K絲做發(fā)熱元件,所以響應(yīng)性好.
與此類似的還有熱膜絲空氣流量傳感器(H/F),與H/W傳感器類似,H/F也是采用平面形薄膜電阻器作為發(fā)熱元件.制造方法是：在氧化鋁基片上蒸發(fā)出的鉑的薄膜,通過圖形制作形成梳狀電阻,再調(diào)節(jié)到所要求的電阻值,此后,作成保護(hù)膜,再接好電極引線.與熱絲式相比,熱膜式發(fā)熱元件的響應(yīng)性稍差,但因?yàn)樗峭ㄟ^圖形法制成的,所以電阻值較高,消耗的電流小,可以做到小型、輕巧.此外,因其發(fā)熱元件是平面型的,從上游觀察時(shí),可設(shè)法使其投影面積做的很小,這樣的設(shè)置在計(jì)量通道內(nèi)時(shí)就可以減少附著物,即提高抗污性。
儀器網(wǎng)-專業(yè)分析儀器服務(wù)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備交易網(wǎng),儀器行業(yè)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)宣傳媒體。
相關(guān)熱詞：
等離子清洗機(jī),反應(yīng)釜,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,高精度溫濕度計(jì),露點(diǎn)儀,高效液相色譜儀價(jià)格,霉菌試驗(yàn)箱,跌落試驗(yàn)臺(tái),離子色譜儀價(jià)格,噪聲計(jì),高壓滅菌器,集菌儀,接地電阻測(cè)試儀型號(hào),柱溫箱,旋渦混合儀,電熱套,場(chǎng)強(qiáng)儀萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)價(jià)格,洗瓶機(jī),勻漿機(jī),耐候試驗(yàn)箱,熔融指數(shù)儀,透射電子顯微鏡。
近年來，金屬浮子流量計(jì)由于其使用方便、價(jià)廉物美的特點(diǎn)，在中小氣站、中小天然氣用戶中得到了廣泛的應(yīng)用。
然而，由于對(duì)金屬浮子流量計(jì)安裝及日常使用、維護(hù)保養(yǎng)的不合理，造成了金屬浮子流量計(jì)存在較大的計(jì)量誤差。有專業(yè)人士現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)流量計(jì)安裝、使用等相關(guān)問題進(jìn)行探討。
金屬浮子流量計(jì)在合理安裝調(diào)試中應(yīng)注意的問題
1. 注意調(diào)壓閥的安裝位置
在自貢作業(yè)區(qū)210配氣站安裝供油建設(shè)區(qū)域民用流量計(jì)中發(fā)現(xiàn)，在同一匯管中安裝有幾套TDS下游計(jì)量裝置的情況下，若調(diào)壓閥安裝在TDS下游（即先計(jì)量后調(diào)壓），當(dāng)關(guān)閉供油建民用TDS流量計(jì)下游閥門時(shí)，TDS仍有流量顯示，而關(guān)閉上游閥門時(shí)，流量計(jì)沒有計(jì)量。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，其他將調(diào)壓閥安裝在流量計(jì)上游的卻無(wú)此現(xiàn)象。究其原因，可能是由于匯管內(nèi)的不同用戶氣流之間的相互擾動(dòng)，即相互存在壓力差，導(dǎo)致相互串氣。
因此，為保證計(jì)量的準(zhǔn)確性，調(diào)壓閥安裝位置宜安裝在TDS的上游（即先調(diào)壓再計(jì)量）。另外，從理論上看，標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積流量與工況流量有如下關(guān)系：
式中：qn、qf———標(biāo)準(zhǔn)參比條件、工況條件下的體積流量；qn、pf———標(biāo)準(zhǔn)參比條件、工況條件下的***靜壓力；Tn、Tf———標(biāo)準(zhǔn)參比條件、工況條件下的熱力學(xué)溫度；Zn、Zf———標(biāo)準(zhǔn)參比條件、工況條件下的壓縮因子。
標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的累計(jì)氣量Qn為
若TDS流量計(jì)安裝在調(diào)壓閥上游，則工況壓力pf為時(shí)間t的函數(shù)，即pf＝pf（t）
將式（1）代入式（2）得
式（3）是理論上累計(jì)氣量的計(jì)算公式，但實(shí)際上流量計(jì)在一個(gè)積算周期內(nèi)是把瞬時(shí)的工況壓力pf作為常數(shù)計(jì)算的，如果壓力波動(dòng)過大，即過大，對(duì)于流量計(jì)的積算儀在一個(gè)積算周期內(nèi)，也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。
2. 流量計(jì)前端直管段避免出現(xiàn)變徑管
配氣站，使用旋進(jìn)漩渦流量計(jì)計(jì)量天然氣時(shí)發(fā)現(xiàn)，流量計(jì)顯示的流量值時(shí)大時(shí)小，前后差別較大。關(guān)閉流量計(jì)上游進(jìn)氣閥門后，流量計(jì)仍有流量顯示，在更換前端變徑管為同一管徑管端后，故障消失。經(jīng)分析，認(rèn)為在TDS流量計(jì)的10D直管段內(nèi)出現(xiàn)變徑管，造成進(jìn)入流量計(jì)的氣體呈紊流狀態(tài)，導(dǎo)致產(chǎn)生了干擾的渦流，造成流量計(jì)誤認(rèn)為有漩渦產(chǎn)生，進(jìn)而造成多計(jì)量。
流量計(jì)的上下游管道應(yīng)與流量?jī)x表的口徑相同，連接法蘭或螺紋應(yīng)與流量?jī)x表的法蘭和螺紋匹配，流量?jī)x表上游直管段長(zhǎng)度應(yīng)保證是流量?jī)x表公稱口徑的5倍，下游直管段長(zhǎng)度大于等于250mm。
由于金屬管浮子流量計(jì)是通過磁耦合傳遞信號(hào)的，所以為了保證流量?jī)x表的性能，安裝周圍至少10cm處，不允許有鐵磁性物質(zhì)存在。
測(cè)量氣體的流量?jī)x表，是在特定壓力下校準(zhǔn)的，如果氣體在流量?jī)x表的出口直接排放到大氣，將會(huì)在浮子處產(chǎn)生氣壓降，并引起數(shù)據(jù)失真。如果是這樣的工況條件，應(yīng)在流量?jī)x表的出口安裝一個(gè)閥門。
安裝在管道中的流量?jī)x表不應(yīng)受到應(yīng)力的作用，流量?jī)x表的出入口應(yīng)有合適的管道支撐，可以使流量?jī)x表處于最小應(yīng)力狀態(tài)。
在氣化裝置中使用了多臺(tái)，氣化裝置試車運(yùn)行期間遇到的故障如下：
1、流量信號(hào)突然下降或無(wú)指示
工藝操作人員反映，從循環(huán)灰水冷卻器出來的灰水流量表流量值突然下降，依照多年儀表維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，判斷出現(xiàn)此種情況的主要原因是電極間的絕緣變壞或被短路，造成信號(hào)送不出去。經(jīng)過仔細(xì)認(rèn)真的檢查，發(fā)現(xiàn)信號(hào)插座被腐蝕，于是用清水清理并烘干，回裝后正常。當(dāng)然，除了以上原因，還有可能是測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)壁有污垢沉積，測(cè)量導(dǎo)管襯里被破壞，具體原因具體處理。
2、輸出信號(hào)晃動(dòng)
儀表人員巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，電磁流量計(jì)輸出信號(hào)晃動(dòng)厲害，檢查確認(rèn)被測(cè)流體無(wú)波動(dòng)或者脈動(dòng)，并且管道內(nèi)為滿管液體的情況下，經(jīng)仔細(xì)檢查，電磁流量計(jì)本身無(wú)故障，發(fā)現(xiàn)不遠(yuǎn)處有一設(shè)備檢修人員正在焊接一接頭，判定為電焊機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生電磁干擾所致，遠(yuǎn)離電磁干擾后該流量計(jì)指示正常。
3、零點(diǎn)不穩(wěn)定
工藝停車時(shí)，濃灰漿流量表的零點(diǎn)不穩(wěn)定，檢查發(fā)現(xiàn)該表所測(cè)量的管道內(nèi)有污垢沉積，附著在測(cè)量管內(nèi)壁，從而導(dǎo)致該流量計(jì)的零點(diǎn)變動(dòng)，去除電極上和電極附近的贓物，污垢后，發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)還是有些變動(dòng)，用bt200重新校零后，該表顯示正常。當(dāng)然，出現(xiàn)零點(diǎn)不穩(wěn)定的原因除了以上所分析的還可能是以下四種原因：
管道未充滿液體或者液體中有氣泡；
管道是否存在泄漏；
否有外界電磁干擾的影響；
4、測(cè)量值與實(shí)際值不符
在保證所測(cè)管道內(nèi)液體已充滿傳感器并靜止的情況下，用bt200重新調(diào)校該表的零點(diǎn)后，測(cè)量值和實(shí)際值還有誤差，經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器的量程設(shè)定錯(cuò)誤，重新設(shè)定符合該表的正確量程后指示正常，產(chǎn)生不符的原因還可能有下面幾個(gè)方面：傳感器安裝位置不妥，未滿管或者被測(cè)液體中含有氣泡，這類故障主要是管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)不良，還有相關(guān)設(shè)備不完善導(dǎo)致；信號(hào)電纜的絕緣能力下降。
首先現(xiàn)場(chǎng)和主控室聯(lián)校確認(rèn)電纜線的連接是否正確，再檢查接線端子處或者電纜的接頭處是否受潮，導(dǎo)致電纜絕緣能力下降；傳感器上游流動(dòng)狀況不符合要求。傳感器上游流動(dòng)狀況常受安裝空間限制，不符合規(guī)定要求，比如接近產(chǎn)生擾流的阻流件卻沒有足夠長(zhǎng)的直管段，這些都會(huì)引入影響測(cè)量準(zhǔn)確度因素，測(cè)量管內(nèi)壁存在淤積層或管壁被磨損，從而改變流通面積，影響測(cè)量值；傳感器極間電阻變化或者電極絕緣下降。此故障往往是接線端雨水侵入從而使之受潮所致。排除潮氣即可恢復(fù)絕緣。
449717568
