摘 要：為了了解流體黏度對渦輪流量計特性曲線的影響，采用同*量計分別在四種不同黏度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比對找出流體黏度變化對渦輪流量計特性曲線、線性度的具體影響，進(jìn)而指導(dǎo)相關(guān)人員在工業(yè)計量中正確使用該流量計，保證工業(yè)計量的準(zhǔn)確性和可靠性。

關(guān)鍵字：流體黏度 線性度 系數(shù) 渦輪流量計

  隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，渦輪流量計作為速度式流量計的典型代表，被廣泛應(yīng)于貿(mào)易結(jié)算、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、科學(xué)研究等重大領(lǐng)域。由于許多用戶對該流量計的參數(shù)及計量概念不太了解，所以經(jīng)常錯誤地認(rèn)為渦輪流量計在同一種介質(zhì)不同黏度下，線性度、系數(shù)也是一樣的，從而出現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)的情況。本文將用一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)清楚地說明黏度對渦輪流量計特性曲線、線性度的影響。

1 原理結(jié)構(gòu)及概念

  渦輪流量計利用置懸流體中葉輪感受流體的平均流速而推導(dǎo)出被測流體的瞬時流量和累積流量，一般由葉輪、導(dǎo)流器、*磁鋼、感應(yīng)線圈、前置放大器等部分組成。1—葉輪；2—導(dǎo)流器；3—*磁鋼；4—感應(yīng)線圈；

5—前置放大器；6—外殼。

  （1）流體黏度。由于流體流動時內(nèi)部會產(chǎn)生魔擦，所以各層的速度是不同的，在相鄰層的接觸面存在一對等值反向的力，速度較快的流層帶動速度較慢的層，使之加快速度，速度較慢層阻滯較快層，使之減速，這種阻滯力稱為內(nèi)摩擦力，而流體黏度是內(nèi)摩擦的量度，是流體反抗形變的能力。各類流體的黏度不一，對于一般流體，黏度是溫度與壓力的函數(shù)。文中提到的黏度均為運(yùn)動黏度，單位為cSt，1cSt=10-6m2/s。

  （2）系數(shù)。儀表系數(shù)K是指單位體積的流體通過流量計發(fā)出的脈沖數(shù)，單位為L-1，計算公式如下：

  式中：Kij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時的系數(shù)，L-1；Nij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時的流量計顯示儀表測得的脈沖數(shù)；Vij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時標(biāo)準(zhǔn)裝置測得的實(shí)際體積，L；β為檢定用液體在檢定狀態(tài)下的體膨脹系數(shù)；（θs）ij、（θm）ij分別為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時標(biāo)準(zhǔn)裝置和流量處的液體溫度，℃；κ為檢定用液體在檢定狀態(tài)下的壓縮系數(shù)；（ps）ij、（pm）ij分別第i檢定點(diǎn)第j次檢定時標(biāo)準(zhǔn)裝置和流量處的液體表壓力，Pa；n為每點(diǎn)檢定次數(shù)；（Ki）max為流量計在流量檢定點(diǎn)得到的Ki中的zui大值；（Ki）min為流量計在流量檢定點(diǎn)得到的Ki中的zui小值。

（3）線性度。在規(guī)定條件下，渦輪流量計校準(zhǔn)曲線與擬合直線間的zui大偏差與滿量程輸出間的百分比稱為線性度。該值越小，表明線性特性越好。計算公式如下：

式中：E為流量計的線性度。

2 檢測設(shè)備及條件

（1）大氣壓：101818Pa。

（2）介質(zhì)：航空潤滑油。

（3）檢定裝置：航空潤滑油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。

（4）被檢表：型號為LWGY-1，編號為0906280，生產(chǎn)商為上海自儀九儀表有限公司。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

  根據(jù)上述檢測設(shè)備及條件，按照J(rèn)JG1037—2008《渦輪流量計檢定規(guī)程》，在四種不同黏度下各檢定5個點(diǎn)，每點(diǎn)檢定3次，得到的數(shù)據(jù)如表1～表4所示，數(shù)據(jù)表中的頻率、流量、溫度、系數(shù)均為每點(diǎn)檢定3次各自的平均值。由表1得到儀表線性度為8.9%，儀表系數(shù)為528.61L-1；由表2得到儀表線性度為6.3%，儀表系數(shù)為553.89L-1；由表3得到儀表線性度為2.6%，儀表系數(shù)為596.18L-1；由表4得到儀表線性度為2.2%，儀表系數(shù)為622.44L-1。

  由于流體具有黏性，所以滑油在通過流量計時產(chǎn)生黏滯阻力矩。從表1～表4可看出，滑油黏度從93.24cSt→52.14cSt→16.28cSt→7.16cSt變化時，渦輪流量計的系數(shù)（528.61L-1→553.89L-1→596.18L-1→622.44L-1）、線性度（8.9%→6.3%→2.6%→2.2%）都在逐步發(fā)生明顯的變化。當(dāng)流量計的黏度zui大為93.24cSt時（數(shù)據(jù)表1），整個流量計的線性度只有8.9%，根本無法使用，要想達(dá)到使用要求只有縮小量程。通過觀察、計算發(fā)現(xiàn)，只有流量為2.8990～4.1497m3/h時，線性度為（575.86-569.50）/（575.86+569.50）×=0.56%，才滿足JJG1037—2008《渦輪流量計檢定規(guī)程》允許的zui大誤差1.0%，也就是說只有在這兩點(diǎn)范圍內(nèi)使用，這個流量計才算是合格的。當(dāng)黏度變小為7.16cSt時，線性度范圍則變寬，流量為1.0196～4.0465m3/h時，線性度為（631.96-620.88）/（631.96+620.88）×=0.88%，*符合規(guī)程zui大允許誤差。

  另外，從表1～表4均可看出，流量計黏度的變化對流量zui小點(diǎn)影響也比較大，在四種不同黏度下，系數(shù)都在流量zui后一點(diǎn)時發(fā)生了明顯的下降；而且黏度zui大為93.24cSt時，系數(shù)從524.93L-1變?yōu)?81.35L-1，系數(shù)下降了43.58L-1；黏度為7.16cSt時，系數(shù)從620.88L-1變?yōu)?08.97L-1，系數(shù)僅下降了11.91L-1。從中可看出，隨著黏度的變小，對流量計下限的影響也越來越小。黏度變化對渦輪流量計特性曲線的影響如圖2所示。圖2中特性曲線從下至上依次對應(yīng)表1、表2、表3和表4，儀表系數(shù)隨著黏度的升高而下降，用于較高黏度時，儀表系數(shù)與流量之間不再保持線性關(guān)系，因此，渦輪流量計測量高黏度時，必須根據(jù)黏度和流量進(jìn)行修正。用于測量液體的渦輪流量計，生產(chǎn)廠所給的儀表系數(shù)K通常是用常溫水標(biāo)定的，黏度只有1cSt，為了保證測量的準(zhǔn)確度，必須注意被測流體黏度對流量計特性的影響。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)液體黏度大于15×10-6m2/s時，即使同*量計同一介質(zhì)，測量誤差也會明顯增大，所以必須盡量在接近的工作條件下重新標(biāo)定，從而減小誤差。

4 結(jié)束語

  隨著流體黏度的變化，流量計的系數(shù)、線性度都會發(fā)生變化，黏度越大，線性度范圍越小。同時黏度變化對特性曲線的下限流量影響zui大，影響隨著流量的增大而減小。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，口徑越大的流量計，黏度變化對線性的影響越?。豢趶皆叫?，影響越大。

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