[摘要(yào)]渦輪流量計(ji) 應用十分廣(guang)泛，但是當被(bèi)測介質運動(dong)粘度較高時(shí)，渦輪流量😘傳(chuan)感器儀表系(xì)數随着流速(sù)的增加而變(bian)化，波動較大(dà)，其變化規律(lü)呈現非線性(xìng)。口徑爲DN10的渦(wō)輪流量✍️計在(zài)流體介質粘(zhān)度爲43.49cSt條件下(xia)其儀表系數(shù)随流速變化(hua)的規律，通過(guo)在可變粘度(dù)标🚶準裝置進(jin)行的實驗，得(dé)到實驗數據(jù)，拟合出了高(gāo)粘度渦輪流(liu)⛱️量計流速修(xiu)正算法，運用(yong)該算㊙️法，可以(yi)将渦輪⁉️流量(liang)計的儀表系(xi)數精度由4.4%提(tí)高到0.83%，并對此(ci)算法了進行(háng)實驗驗證，證(zhèng)明了該算法(fǎ)的有效性。
引(yǐn)言
　　渦輪流量(liàng)計在流量測(ce)量領域有着(zhe)非常廣泛的(de)應用，可以用(yong)于🙇‍♀️工業油品(pǐn)測量，民用自(zì)來水測量以(yi)及科學計量(liang)[1]。渦輪流量傳(chuán)感🍉器屬于速(su)度式流量計(ji)，它的工作原(yuan)理是利用流(liu)🤩體流動時産(chan)生的推力使(shi)渦輪流量計(ji)渦輪葉片轉(zhuan)動，渦輪穩定(dìng)轉速後，流體(ti)流過的體積(ji)流量和渦輪(lun)的轉速成正(zhèng)比，以此來計(jì)算被測流體(tǐ)的體積流量(liang)[2]。一般的，把渦(wo)輪流量計單(dān)位時間内輸(shū)出的脈沖個(gè)數❌與實際流(liú)♻️過流量的比(bǐ)值稱🔞爲渦輪(lun)流量計的儀(yí)表系數。渦輪(lun)流量傳感器(qì)需要在投入(rù)使用前，在标(biao)準計量裝置(zhì)上進行标定(ding)，即通過實驗(yàn)計算出🏒該渦(wō)輪🚶‍♀️流量傳感(gan)器的儀表系(xi)數👉。由此可見(jiàn)，渦輪流量傳(chuan)感器的儀表(biao)系數精度直(zhí)接影響着最(zui)終流量數據(ju)測算的精✉️度(dù)。
　　但是，經過國(guó)内外科研人(ren)員的大量實(shi)驗證明，被測(cè)流體介質的(de)🈲粘度對渦輪(lun)流量計測量(liang)時的儀表系(xì)數有着很大(da)的影響☁️，當被(bèi)🐪測介質爲水(shuǐ)或者低粘度(dù)介質且流量(liàng)高于0.5L/s時，渦輪(lún)流量💯計儀表(biǎo)🔞系數基本保(bǎo)持恒定，但當(dang)被測介💞質粘(zhan)度升高，儀表(biao)系數會一直(zhi)随着粘度的(de)增加而增加(jiā)，尤其是當介(jiè)質粘度高于(yú)50cSt時，其線性範(fàn)圍完全消失(shī)。在實際的流(liú)量測量😄過程(cheng)當中，測量高(gao)粘度油品介(jie)質時，很難保(bao)證介質流速(su)恒定，一旦出(chū)現流量波動(dong)，渦輪流量計(ji)就會産生較(jiao)大誤差。所以(yǐ)，對渦輪流量(liàng)計在高粘度(du)介質測量時(shí)不同流速下(xià)的儀💁表系數(shu)進行分析有(you)非常重要的(de)意義。
1實驗裝(zhuāng)置
　　渦輪流量(liang)計在高粘度(dù)介質測量時(shi)不同流速下(xia)儀表系☎️數的(de)💁變化規律，使(shi)用中航工業(ye)4113計量站可變(bian)粘度标準裝(zhuang)置，該裝置被(bei)測✍️流體介質(zhi)爲4050航空潤滑(hua)油，其有着🐅很(hěn)好的高低溫(wen)性能，正常使(shǐ)用溫度範圍(wei)爲-40℃～200℃，短期可達(dá)220℃。管道内潤滑(huá)油的流♌量大(da)小由🏃‍♀️變頻油(you)泵😘控制，變頻(pín)輸出電壓爲(wèi)380～650V，輸出功率爲(wèi)0.75～400kW，工☁️作頻率爲(wei)0～400Hz，它💜的主電路(lu)采用交-直-交(jiāo)電路。在油箱(xiang)儲罐中内置(zhi)加熱系統，可(kě)以對航空潤(rùn)滑油進行加(jia)熱，以此來改(gai)變🆚被測介質(zhì)的粘度。對溫(wen)度的控制使(shi)用可編程邏(luó)輯控制器，内(nèi)🈲置PID算法，由油(yóu)箱中的💰溫度(du)傳感器、油箱(xiāng)中💁的加熱器(qì)以及控制器(qi)構成閉合溫(wēn)度控制回路(lù)，保證油品介(jie)質☎️在管道内(nèi)高🔴速循環流(liú)動的同時溫(wen)度誤差不超(chao)過±1℃。該裝置可(ke)測流量範圍(wei)是0.5m3/h~70m3/h，可變溫度(du)範圍是-30℃~155℃，油溫(wen)控制的精度(du)爲±5%，标準秤的(de)測☁️量精度爲(wèi)0.02%，裝置不确定(ding)度爲0.05%。裝置結(jie)構原理圖如(rú)圖1所示。

2實驗原理
　　該(gāi)裝置的測量(liàng)原理是靜态(tai)稱重法，即在(zai)固定的時間(jian)内，使用電腦(nao)采集渦輪流(liú)量計輸出脈(mo)沖個數，同🈲時(shí)将流過的流(liú)體全💔部引入(rù)到标準秤中(zhōng)稱重，除以對(duì)應密度來計(ji)算流過的真(zhēn)實☁️體積流♍量(liang)，最終再用累(lei)積體積流量(liang)除以總脈沖(chòng)個✨數計算出(chū)渦輪流量計(jì)的儀表系🔞數(shu)。
　　實驗開始前(qian)首先開啓油(yóu)泵，使潤滑油(yóu)在管道内勻(yún)速循✨環流動(dòng)，根據已知的(de)介質粘度與(yǔ)溫度的對應(yīng)關系表，選擇(ze)要測試的介(jiè)🔴質粘度所對(dui)應的溫度，然(rán)後開始對介(jiè)質加熱，使裝(zhuāng)置内的介質(zhi)⚽達到設定的(de)🧡溫度及其對(dui)應的粘度。實(shí)驗開📧始後，實(shí)驗員在上位(wèi)機電腦上點(dian)擊實驗開始(shi)，換向閥立即(jí)動作，流過渦(wo)輪流量計的(de)流體會全部(bu)引入到标準(zhun)秤中，與此同(tóng)時電腦開始(shǐ)計時💛并采集(ji)渦輪流量🐆傳(chuan)感器的輸出(chū)脈沖數，經過(guo)一分鍾後停(tíng)止，标準秤會(huì)💃🏻自動上傳流(liu)體累積質🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量(liang)至上位機，上(shàng)位機通過該(gai)介質溫度密(mi)度對應表再(zai)計算出體積(jī)，再通過體積(ji)除以脈沖總(zǒng)個數得到儀(yí)🔞表系數。在實(shí)驗過程中，系(xì)統計算機中(zhong)🈲的程序會記(jì)錄單次實驗(yàn)持續的實驗(yan)時間、累積總(zǒng)脈沖數、累🌈積(jī)質量流量、瞬(shun)時流量、流體(tǐ)當🚶‍♀️前溫度下(xià)的密度、流體(tǐ)溫度等🙇🏻信息(xī)。
3實驗方案
　　實(shí)驗采用口徑(jìng)爲DN10的渦輪流(liu)量傳感器，如(rú)圖3所示。實驗(yan)中選擇10℃進行(háng)實驗測試，對(dui)應的流體介(jiè)質的粘度爲(wèi)43.49cSt。選✍️取0.3m3/h、0.5m3/h、0.7m3/h、0.9m3/h、1.1m3/h、1.3m3/h和1.5m3/h共7個(ge)流量點進行(hang)，實驗流量範(fàn)圍爲0.3m3/h到1.5m3/h。

　　實(shí)驗中每個流(liú)量點均進行(hang)3次測量，（j=1，2，3），3次測(cè)量的平均儀(yi)表🤩系數作爲(wei)此流量點的(de)儀表系數Ki（i=1，2，3，4，5），各(gè)流量點儀表(biao)系🏒數最小值(zhí)與最大值的(de)平均值，作爲(wèi)傳感器的儀(yí)表系數。
依照(zhào)國标渦輪流(liú)量計檢定規(gui)程，累積流量(liàng)的相對示值(zhi)😘誤差爲☔：

4實驗(yàn)數據和結果(guo)
　　實驗測得在(zai)流體介質的(de)粘度爲43.49cSt條件(jiàn)下，DN10口徑的渦(wō)輪流量傳感(gǎn)器在各個實(shí)驗流量點的(de)儀表系數Ki如(ru)表1所🤟示。

　　使用(yòng)函數拟合軟(ruǎn)件Originpro2017對所得數(shù)據進行拟合(hé)，Origin爲OriginLab公司出品(pin)🚩的🈲較流行的(de)專業函數繪(hui)圖軟件，是公(gōng)認的簡單易(yi)🛀🏻學、操🈲作靈活(huo)、功能強大的(de)軟件，既可以(yǐ)滿足一般用(yong)戶的制圖需(xu)要，也可以滿(man)足高級用戶(hu)數據分析、函(hán)數拟合的需(xū)要🤟。
使用Origin軟件(jiàn)中的四次多(duo)項式polynomial拟合公(gōng)式，使用最小(xiao)二乘法，得到(dào)✍️如下函數，其(qí)中流速爲自(zì)變量X，儀表系(xì)數爲因變量(liang)Y：
Y=1486.9+86.9X+426.49X2-517.4X3+157.9X4
圖4爲流量與(yu)儀表系數的(de)拟合曲線圖(tu)。
表2爲各對應(yīng)流量點的拟(nǐ)合後儀表系(xì)數的誤差。
　　如(ru)果直接采用(yong)各個流量點(dian)的儀表系數(shu)取平均值得(dé)儀表系數❌爲(wèi)1610.68，表3爲未采用(yòng)拟合修正公(gong)式流量點對(duì)應儀表系數(shu)誤差。


　　爲(wèi)證明該高粘(zhān)度變流速自(zi)适應算法及(jí)公式的有效(xiào)✂️性🛀🏻，重💃新🔴選取(qǔ)四個流量點(dian)：0.4m3/h、0.6m3/h、0.8m3/h、1.0m3/h對該公式以(yi)及算法進行(hang)精🔞度驗證，得(dé)⛷️到表4數據，表(biǎo)5爲各對應流(liu)量點的拟🌐合(he)後儀表系數(shu)的誤差。

　　如果(guo)直接采用各(gè)個流量點的(de)儀表系數取(qu)平均值💋得儀(yí)✌️表系數爲1610.68，表(biǎo)6爲未采用拟(ni)合修正公式(shì)流量點對應(ying)儀表系數誤(wù)差。

　　實驗結果(guǒ)表明，經過這(zhè)種高粘度變(bian)流速自适應(yīng)算法💁修‼️正後(hòu)，儀表系數精(jīng)度提高到0.83%。如(ru)果隻是簡單(dan)将儀表系數(shu)取平👈均，最大(dà)誤差将達到(dào)4.4%。而且從修正(zhèng)後儀表系數(shu)誤差值與未(wei)經過修正儀(yí)表系數誤差(chà)值相比，基本(běn)各個流量點(dian)精度都有較(jiao)大的提升。
5結(jie)論
　　對高粘度(du)下渦輪流量(liang)計在測量變(bian)流速流體介(jie)質☀️時的儀表(biao)系數變化規(gui)律進行了研(yán)究，在43.49cSt粘度條(tiáo)件下，使用DN10渦(wō)輪流量傳感(gan)器在0.3m3/h~1.5m3/h流速範(fan)圍内進行實(shi)驗，并提出一(yī)種高粘度變(biàn)流速自适應(yīng)算法，該高粘(zhan)度變流速算(suan)法能夠将🆚儀(yi)表系數🍉精度(dù)由4.4%提高到0.83%，并(bìng)對此進行了(le)驗證，結果證(zhèng)明此算法确(què)實👌能夠大幅(fu)提😄高渦輪流(liú)量計的測量(liang)精度。

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