摘要(yao):爲了了(le)解流體(ti)黏度對(dui)渦輪流(liu)量計 特(te)性曲線(xian)的影響(xiang)，采用同(tong)一流量(liang)計分别(bie)在四種(zhong)不同黏(nian)度下進(jin)行實驗(yan)，通過大(da)量實驗(yan)數據比(bi)對找出(chu)流體黏(nian)度變化(hua)對渦輪(lun)流量計(ji)特性曲(qu)線、線性(xing)度的具(ju)體影響(xiang)，進而指(zhi)導相關(guan)人員在(zai)工業計(ji)量中正(zheng)确使用(yong)該流量(liang)計，保證(zheng)工業計(ji)量的準(zhun)确性和(he)可靠性(xing)。
　　随着我(wo)國工業(ye)的不斷(duan)發展，科(ke)學技術(shu)的不斷(duan)進步，渦(wo)輪流量(liang)計作爲(wei)速度式(shi)流量計(ji)的典型(xing)代表，被(bei)廣泛應(ying)于貿易(yi)結算、醫(yi)療衛生(sheng)、環境保(bao)護、科學(xue)研究等(deng)重大領(ling)域。由于(yu)許多用(yong)戶對該(gai)流量計(ji)的參數(shu)及計量(liang)概念不(bu)太了解(jie)，所以經(jing)常錯誤(wu)地認爲(wei)渦輪流(liu)量計在(zai)同一種(zhong)介質不(bu)同黏度(du)下，線性(xing)度、系數(shu)也是一(yi)樣的，從(cong)而出現(xian)了測量(liang)數據與(yu)真實數(shu)據相差(cha)甚遠的(de)情況。
1原(yuan)理結構(gou)及概念(nian)
　　渦輪流(liu)量計利(li)用置懸(xuan)流體中(zhong)葉輪感(gan)受流體(ti)的平均(jun)流速而(er)推導出(chu)被測流(liu)體的瞬(shun)時流量(liang)和累積(ji)流量，一(yi)般由葉(ye)輪、導流(liu)器、永久(jiu)磁鋼、感(gan)應線圈(quan)、前置放(fang)大器等(deng)部分組(zu)成。渦輪(lun)流量計(ji)的結構(gou)如圖1所(suo)示。

(1)流體黏(nian)度。由于(yu)流體流(liu)動時内(nei)部會産(chan)生.魔擦(ca)，所以各(ge)層的速(su)度是不(bu)同的，在(zai)相鄰層(ceng)的接觸(chu)面存在(zai)一對等(deng)值反向(xiang)的力，速(su)度較快(kuai)的流層(ceng)帶動速(su)度較慢(man)的層，使(shi)之加快(kuai)速度，速(su)度較慢(man)層阻滞(zhi)較快層(ceng)，使之減(jian)速，這種(zhong)阻滞力(li)稱爲内(nei)摩擦力(li),而流體(ti)黏度是(shi)内摩擦(ca)的量度(du)，是流體(ti)反抗形(xing)變的能(neng)力"。各類(lei)流體的(de)黏度不(bu)一，對于(yu)一般流(liu)體,黏度(du)是溫度(du)與壓力(li)的函數(shu)。文中提(ti)到的黏(nian)度均爲(wei)運動黏(nian)度，單位(wei)爲cSt,1cSt=10-6m2/s。
(2)系數(shu)。儀表系(xi)數K是指(zhi)單位體(ti)積的流(liu)體.通過(guo)流量計(ji)發出的(de)脈沖數(shu)，單位爲(wei)L-1,計算公(gong)式如下(xia):

　　式中:Kij爲(wei)第i檢定(ding)點第j次(ci)檢定時(shi)的系數(shu)，L-1;Nij爲第i檢(jian)定點第(di)j次檢定(ding)時的流(liu)量計顯(xian)示儀表(biao)測得的(de)脈沖數(shu);Vij爲第i檢(jian)定點第(di)j次檢定(ding)時标準(zhun)裝置測(ce)得的實(shi)際體積(ji)，L;β爲檢定(ding)用液體(ti)在檢定(ding)狀态下(xia)的體膨(peng)脹系數(shu);(?s)ij、(?m)ij,分别爲(wei)第i檢定(ding)點第j次(ci)檢定時(shi)标準裝(zhuang)置和流(liu)量處的(de)液體溫(wen)度℃;K爲檢(jian)定用液(ye)體在檢(jian)定狀态(tai)下的壓(ya)縮系數(shu);(ps)ij、(pm)ij分别第(di)i檢定點(dian)第j次檢(jian)定時标(biao)準裝置(zhi)和流量(liang)處的液(ye)體表壓(ya)力，Pa;n爲每(mei)點檢定(ding)次數;
(Ki)max爲(wei)流量計(ji)在流量(liang)檢定點(dian)得到的(de)Ki中的最(zui)大值;(Ki)min爲(wei)流量計(ji)在流量(liang)檢定點(dian)得到的(de)K中的最(zui)小值。
(3)線(xian)性度。在(zai)規定條(tiao)件下，渦(wo)輪流量(liang)計校準(zhun)曲線與(yu)拟合直(zhi)線間的(de)最大偏(pian)差與滿(man)量程輸(shu)出間的(de)百分比(bi)稱爲線(xian)性度。該(gai)值越小(xiao)，表明線(xian)性特性(xing)越好。計(ji)算公式(shi)如下:

式(shi)中:E爲流(liu)量計的(de)線性度(du)。
2檢測設(she)備及條(tiao)件
(1)大氣(qi)壓:101818Pa。
(2)介質(zhi):航空潤(run)滑油。
(3)檢(jian)定裝置(zhi):航空潤(run)滑油流(liu)量标準(zhun)裝置。
3實(shi)驗數據(ju)及分析(xi)
　　根據上(shang)述檢測(ce)設備及(ji)條件，按(an)照JJC1037-2008《渦輪(lun)流量計(ji)檢定規(gui)程》，在四(si)種不同(tong)黏度下(xia)各檢定(ding)5個點，每(mei)點檢定(ding)3次，得到(dao)的數據(ju)如表1~表(biao)4所示，數(shu)據表中(zhong)的頻率(lü)、流量、溫(wen)度、系數(shu)均爲每(mei)點檢定(ding)3次各自(zi)的平均(jun)值。由表(biao)1得到儀(yi)表線性(xing)度爲8.9%，儀(yi)表系數(shu)爲528.61L-1;由表(biao)2得到儀(yi)表線性(xing)度爲6.3%，儀(yi)表系數(shu)爲553.89L-1;由表(biao)3得到儀(yi)表線性(xing)度爲2.6%，儀(yi)表系數(shu)爲596.18L-1;由表(biao)4得到儀(yi)表線性(xing)度爲2.2%，儀(yi)表系數(shu)爲622.44L-1。


　　由于(yu)流體具(ju)有黏性(xing)，所以滑(hua)油在通(tong)過流量(liang)計時産(chan)生黏滞(zhi)阻力矩(ju)。從表1~表(biao)4可看出(chu)，滑油黏(nian)度從93.24cSt-+52.14cSt-+16.28cSt-→+7.16cSt變(bian)化時，渦(wo)輪流量(liang)計的系(xi)數(528.61L-1-→553.89L-1->596.18L-1-→622.44L-1)、線性(xing)度(8.9%-+6.3%-→2.6%→2.2%)都在(zai)逐步發(fa)生明顯(xian)的變化(hua)。當流量(liang)計的黏(nian)度最大(da)爲93.24cSt時(數(shu)據表1)，整(zheng)個流量(liang)計的線(xian)性度隻(zhi)有8.9%，根本(ben)無法使(shi)用，要想(xiang)達到使(shi)用要求(qiu)隻有縮(suo)小量程(cheng)。通過觀(guan)察、計算(suan)發現，隻(zhi)有流量(liang)爲2.8990~4.1497m3/h時，線(xian)性度爲(wei)(575.86-569.50)/(575.86+569.50)x100%=0.56%，才滿足(zu)JJG1037--2008《渦輪流(liu)量計檢(jian)定規程(cheng)》允許的(de)最大誤(wu)差1.0%，也就(jiu)是說隻(zhi)有在這(zhe)兩點範(fan)圍内使(shi)用，這個(ge)流量計(ji)才算是(shi)合格的(de)。當黏度(du)變小爲(wei)7.16cSt時，線性(xing)度範圍(wei)則變寬(kuan)，流量爲(wei)1.0196~4.0465m3/h時，線性(xing)度爲(631.96-620.88)/(631.96+620.88)x100%=0.88%，完(wan)全符合(he)規程最(zui)大允許(xu)誤差。
　　另(ling)外，從表(biao)1~表4均可(ke)看出，流(liu)量計黏(nian)度的變(bian)化對流(liu)量最小(xiao)點影響(xiang)也比較(jiao)大，在四(si)種不同(tong)黏度下(xia)，系數都(dou)在流量(liang)最後一(yi)點時發(fa)生了明(ming)顯的下(xia)降;而且(qie)黏度最(zui)大爲93.24cSt時(shi)，系數從(cong)524.93L-1變爲481.35L-1，系(xi)數下降(jiang)了43.58L-1;黏度(du)爲7.16cSt時，系(xi)數從620.88L-1變(bian)爲608.97L-1,系數(shu)僅下降(jiang)了11.91L-1。從中(zhong)可看出(chu)，随着黏(nian)度的變(bian)小，對流(liu)量計下(xia)限的影(ying)響也越(yue)來越小(xiao)。黏度變(bian)化對渦(wo)輪流量(liang)計特性(xing)曲線的(de)影響如(ru)圖2所示(shi)。圖2中特(te)性曲線(xian)從下至(zhi)上依次(ci)對應表(biao)1、表2、表3和(he)表4，儀表(biao)系數随(sui)着黏度(du)的升高(gao)而下降(jiang)，用于較(jiao)高黏度(du)時，儀表(biao)系數與(yu)流量之(zhi)間不再(zai)保持線(xian)性關系(xi)，因此，渦(wo)輪流量(liang)計測量(liang)高黏度(du)時，必須(xu)根據黏(nian)度和流(liu)量進行(hang)修正。圖(tu)2中特性(xing)曲線的(de)拟合公(gong)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(ce)量液體(ti)的渦輪(lun)流量計(ji)，生産廠(chang)所給的(de)儀表系(xi)數K通常(chang)是用常(chang)溫水标(biao)定的，黏(nian)度隻有(you)1cSt，爲了保(bao)證測量(liang)的精度(du)，必須注(zhu)意被測(ce)流體黏(nian)度對流(liu)量計特(te)性的影(ying)響(”。實驗(yan)表明，當(dang)液體黏(nian)度大于(yu)15x10-6m2/s時，即使(shi)同一流(liu)量計同(tong)一介質(zhi)，測量誤(wu)差也會(hui)明顯增(zeng)大，所以(yi)必須盡(jin)量在接(jie)近的工(gong)作條件(jian)下重新(xin)标定，從(cong)而減小(xiao)誤差。
4結(jie)束語
　　随(sui)着流體(ti)黏度的(de)變化，流(liu)量計的(de)系數、線(xian)性度都(dou)會發生(sheng)變化，黏(nian)度越大(da)，線性度(du)範圍越(yue)小。同時(shi)黏度變(bian)化對特(te)性曲線(xian)的下限(xian)流量影(ying)響最大(da),影響随(sui)着流量(liang)的增大(da)而減小(xiao)。大量實(shi)驗數據(ju)表明,口(kou)徑越大(da)的流量(liang)計，黏度(du)變化對(dui)線性的(de)影響越(yue)小;口徑(jing)越小，影(ying)響越大(da)。

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