摘要:爲了了解流體黏度對(duì)渦輪(lún)流(liú)量計 特性曲線的影響(xiǎng)，采用同一流量計分别在(zài)四種(zhǒng)不同黏(nián)度下進行實驗，通過大(dà)量實驗(yàn)數(shù)據(jù)比對找出(chū)流(liú)體黏(nián)度變化(huà)對(duì)渦輪(lún)流量計特(tè)性曲線(xiàn)、線性度的具(jù)體影(yǐng)響(xiǎng)，進而(ér)指(zhǐ)導相(xiàng)關人(rén)員在(zài)工業計(jì)量中正(zhèng)确使(shǐ)用(yòng)該(gāi)流量(liàng)計，保(bǎo)證工業計(jì)量的準确性和可靠性。
　　随(suí)着我(wǒ)國工業的不斷(duàn)發展，科學技術(shù)的不斷進步，渦(wō)輪流量計作爲速度式流量計(jì)的典型代表，被廣泛應于貿易(yì)結算(suàn)、醫療衛生(shēng)、環境保護、科學(xué)研究(jiū)等重(zhòng)大領域。由(yóu)于許多用(yòng)戶對(duì)該流(liú)量計(jì)的參數(shù)及計量(liàng)概念不太了(le)解(jiě)，所以經常(cháng)錯誤地認(rèn)爲(wèi)渦(wō)輪流量計在同一種介質(zhì)不同黏度(dù)下，線性(xìng)度、系數(shù)也是一樣(yàng)的，從(cóng)而出現了(le)測量(liàng)數據(jù)與(yǔ)真實數(shù)據相差甚遠的情況(kuàng)。
1原理(lǐ)結(jié)構(gòu)及概念
　　渦(wō)輪流(liú)量計(jì)利用(yòng)置懸(xuán)流體(tǐ)中(zhōng)葉輪感受流(liú)體的平均(jun1)流速(sù)而推導出被測(cè)流體的瞬(shùn)時流量(liàng)和累積流量(liàng)，一般由葉(yè)輪、導流(liú)器、永久磁鋼、感應線(xiàn)圈(quān)、前置(zhì)放(fàng)大(dà)器等(děng)部分組(zǔ)成。渦輪(lún)流量(liàng)計(jì)的(de)結構(gòu)如圖1所示。

(1)流體黏(nián)度。由于(yú)流體流動時内(nèi)部會(huì)産生.魔擦，所以各層(céng)的速(sù)度是不同(tóng)的，在(zài)相鄰層的(de)接觸面存(cún)在一對等值反向的力，速(sù)度較快(kuài)的流層(céng)帶動速度較慢(màn)的層，使之加快(kuài)速度，速度較慢(màn)層阻(zǔ)滞較(jiào)快層(céng)，使之減速，這種(zhǒng)阻滞力稱爲内(nèi)摩擦(cā)力,而流體黏度是(shì)内摩擦的量(liàng)度，是流體(tǐ)反抗形變的能(néng)力"。各類流體的(de)黏度不一，對于(yú)一般流體(tǐ),黏度是溫度(dù)與壓力(lì)的函(hán)數(shù)。文中提到的黏度均爲(wèi)運動(dòng)黏度(dù)，單位爲cst,1cst=10-6m2/s。
(2)系(xì)數。儀表系數k是指單位體(tǐ)積的流體.通過(guò)流量計發(fā)出的(de)脈沖(chòng)數(shù)，單位爲l-1,計算(suàn)公(gōng)式如下(xià):

　　式中(zhōng):kij爲第i檢定(dìng)點第j次檢(jiǎn)定時(shí)的系數，l-1;nij爲第i檢(jiǎn)定點第j次(cì)檢定(dìng)時的(de)流量(liàng)計顯(xiǎn)示儀表測得的脈(mò)沖數;vij爲第i檢(jiǎn)定點第(dì)j次檢定時标準裝置測(cè)得的實際體積(jī)，l;β爲檢(jiǎn)定用液體(tǐ)在檢(jiǎn)定狀(zhuàng)态下(xià)的體膨脹系(xì)數(shù);(?s)ij、(?m)ij,分别爲第i檢定點第j次(cì)檢定時(shí)标準(zhǔn)裝置和流(liú)量處(chù)的液(yè)體溫(wēn)度℃;k爲檢定用液(yè)體在檢定(dìng)狀态(tài)下的壓縮系數(shù);(ps)ij、(pm)ij分别第i檢定點(diǎn)第j次檢定(dìng)時标(biāo)準裝(zhuāng)置和流量(liàng)處的液體(tǐ)表壓力，pa;n爲每點檢定(dìng)次數;
(ki)max爲流量計在流量檢(jiǎn)定點(diǎn)得到的ki中(zhōng)的最(zuì)大值;(ki)min爲流量計(jì)在流(liú)量檢定點(diǎn)得到(dào)的k中(zhōng)的最小值。
(3)線(xiàn)性度。在(zài)規定(dìng)條件(jiàn)下，渦(wō)輪流量計(jì)校準(zhǔn)曲線與(yǔ)拟合直(zhí)線間(jiān)的最大偏差與滿量程輸(shū)出間的百(bǎi)分比(bǐ)稱爲線性(xìng)度。該(gāi)值越(yuè)小，表(biǎo)明線性特(tè)性越好。計(jì)算公式如下:

式(shì)中:e爲流量計的(de)線性度。
2檢測設(shè)備及條件
(1)大氣(qì)壓:101818pa。
(2)介(jiè)質:航(háng)空潤滑油。
(3)檢定裝置(zhì):航空潤滑油流(liú)量标準裝置。
3實(shí)驗數據(jù)及(jí)分析(xī)
　　根據上述檢測設備及條件，按(àn)照jjc1037-2008《渦輪流(liú)量(liàng)計(jì)檢定規程》，在四種不(bú)同黏度下(xià)各檢(jiǎn)定5個(gè)點，每(měi)點檢定3次，得到(dào)的數據如(rú)表1~表4所示，數(shù)據表中(zhōng)的頻率、流量、溫(wēn)度、系(xì)數均爲每(měi)點檢定3次各自(zì)的平均值(zhí)。由表(biǎo)1得到儀表線性(xìng)度爲8.9%，儀表系數(shù)爲528.61l-1;由表2得到儀(yí)表線性度爲6.3%，儀(yí)表系(xì)數爲553.89l-1;由表3得到(dào)儀表線性(xìng)度爲2.6%，儀表系數(shù)爲596.18l-1;由(yóu)表4得到儀(yí)表線性(xìng)度(dù)爲2.2%，儀(yí)表系(xì)數(shù)爲622.44l-1。


　　由于(yú)流體具有黏性(xìng)，所以滑(huá)油在通(tōng)過流量計時産(chǎn)生黏(nián)滞阻(zǔ)力矩(jǔ)。從表1~表(biǎo)4可看出(chū)，滑油黏度從93.24cst-+52.14cst-+16.28cst-→+7.16cst變(biàn)化時，渦(wō)輪(lún)流量(liàng)計的系數(528.61l-1-→553.89l-1->596.18l-1-→622.44l-1)、線性(xìng)度(8.9%-+6.3%-→2.6%→2.2%)都在逐步發(fā)生明(míng)顯的(de)變化(huà)。當流量計(jì)的黏(nián)度最(zuì)大(dà)爲(wèi)93.24cst時(數(shù)據表(biǎo)1)，整個(gè)流量計的(de)線性度隻(zhī)有8.9%，根(gēn)本無法使(shǐ)用，要(yào)想達(dá)到使(shǐ)用要(yào)求(qiú)隻有縮小量(liàng)程。通(tōng)過觀(guān)察(chá)、計算發(fā)現，隻有流量爲2.8990~4.1497m3/h時，線(xiàn)性度爲(wèi)(575.86-569.50)/(575.86+569.50)x100%=0.56%，才(cái)滿足jjg1037--2008《渦輪流(liú)量計檢(jiǎn)定規(guī)程》允許的最大誤差1.0%，也就(jiù)是說隻(zhī)有(yǒu)在這兩點(diǎn)範圍内使(shǐ)用，這個(gè)流量計才算是合(hé)格的(de)。當黏度變小爲(wèi)7.16cst時，線(xiàn)性度(dù)範圍(wéi)則變寬，流(liú)量爲(wèi)1.0196~4.0465m3/h時，線性度爲(631.96-620.88)/(631.96+620.88)x100%=0.88%，完(wán)全符合規(guī)程最大(dà)允許誤差。
　　另(lìng)外，從(cóng)表1~表(biǎo)4均可(kě)看出(chū)，流(liú)量計黏度的變化對流量最(zuì)小點(diǎn)影響也(yě)比較大(dà)，在四(sì)種不(bú)同(tóng)黏度下(xià)，系數都在流量(liàng)最後(hòu)一點(diǎn)時發(fā)生了明顯的下降;而(ér)且黏度最(zuì)大爲93.24cst時，系(xì)數從(cóng)524.93l-1變爲481.35l-1，系(xì)數下降(jiàng)了43.58l-1;黏度爲(wèi)7.16cst時，系(xì)數從(cóng)620.88l-1變爲608.97l-1,系數(shù)僅(jǐn)下降了(le)11.91l-1。從中可看(kàn)出，随着(zhe)黏(nián)度的(de)變小(xiǎo)，對流(liú)量計下(xià)限的影(yǐng)響也(yě)越(yuè)來(lái)越小(xiǎo)。黏度變化對渦(wō)輪流量計(jì)特性曲線(xiàn)的影響如(rú)圖2所示(shì)。圖(tú)2中特性曲線(xiàn)從下至(zhì)上依次對(duì)應表1、表2、表(biǎo)3和表(biǎo)4，儀表(biǎo)系數随(suí)着(zhe)黏度的升高而下降(jiàng)，用于較高黏度時(shí)，儀表(biǎo)系數與(yǔ)流量之間(jiān)不再(zài)保持(chí)線性(xìng)關系(xì)，因此(cǐ)，渦(wō)輪流量(liàng)計測(cè)量高黏度(dù)時，必須根據黏(nián)度和(hé)流量進行(háng)修正(zhèng)。圖2中(zhōng)特性(xìng)曲線(xiàn)的拟(nǐ)合公(gōng)式爲:
y4=-5.0312x2+28.554x+596.52
y3=-3.1937x2+21.843x+573.19
y2=-8.474x2+57.668x+492.15
y1=-12.385x2+83.129x+441.24

　　用于測(cè)量液體(tǐ)的渦輪(lún)流量計，生産廠(chǎng)所(suǒ)給(gěi)的儀(yí)表系(xì)數k通常是(shì)用常溫水标定(dìng)的，黏(nián)度隻有1cst，爲了保(bǎo)證測量的精度(dù)，必(bì)須(xū)注意(yì)被測(cè)流體黏度對流量計特性的影響(”。實驗(yàn)表明，當(dāng)液體黏(nián)度大于(yú)15x10-6m2/s時，即使同一流(liú)量計同一介質(zhì)，測量(liàng)誤(wù)差(chà)也會明顯(xiǎn)增大，所以(yǐ)必須盡(jìn)量在接(jiē)近的工(gōng)作條件(jiàn)下重(zhòng)新标定，從而減小誤(wù)差。
4結(jié)束語
　　随(suí)着流體(tǐ)黏度(dù)的變化，流(liú)量計(jì)的系(xì)數、線(xiàn)性度都會發(fā)生變化，黏度(dù)越大(dà)，線性度範(fàn)圍越(yuè)小。同(tóng)時黏度變(biàn)化對特(tè)性曲線(xiàn)的下限流量(liàng)影(yǐng)響最大,影響随(suí)着流量的(de)增大而減小。大量實(shí)驗(yàn)數據表(biǎo)明,口(kǒu)徑越大的流量(liàng)計，黏度變化對(duì)線性(xìng)的影響越(yuè)小;口(kǒu)徑(jìng)越(yuè)小，影響越(yuè)大(dà)。

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