為了了解流體黏度對(duì)渦輪流量計(jì)特性曲線的影響，采用同量計(jì)分別在四種不同黏度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)找出流體黏度變化對(duì)渦輪流量計(jì)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(jì)量中正確使用該流量計(jì)，保證工業(yè)計(jì)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

隨著我國(guó)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(jì)作為速度式流量計(jì)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(duì)該流量計(jì)的參數(shù)及計(jì)量概念不太了解，所以經(jīng)常錯(cuò)誤地認(rèn)為渦輪流量計(jì)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(cè)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(shuō)明黏度對(duì)渦輪流量計(jì)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(jì)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(cè)流體的瞬時(shí)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。渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

( 1)  流體黏度。由于流體流動(dòng)時(shí)內(nèi)部會(huì)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(duì)等值反向的力，速度較快的流層帶動(dòng)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(duì)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(dòng)黏度，單位為 cSt，1cSt=10 － 6 m2 /s。

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

2.檢測(cè)設(shè)備及條件

( 1) 大氣壓:  101 818 Pa。

( 2)  介質(zhì): 航空潤(rùn)滑油。

( 3) 檢定裝置: 航空潤(rùn)滑油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。

( 4) 被檢表: 型號(hào)為 LWGY － 15A，編號(hào)為

0906280，生產(chǎn)商為上海某儀表有限公司。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

根據(jù)上述檢測(cè)設(shè)備及條件，按照 JJG 1037— 2008 《渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程》，在四種不同黏度下各檢定 5 個(gè)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. 61 L － 1 ; 由表 2 得到儀表線性度為 6. 3% ，儀表系數(shù)為 553. 89 L － 1 ; 由表 3 得到儀表線性度為 2. 6% ，儀表系數(shù)為 596. 18 L － 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(guò)流量計(jì)時(shí)產(chǎn)生黏滯阻力矩。從表 1 ～ 表 4 可看出，滑油黏度從 93. 24 cSt→52. 14 cSt→16. 28 cSt→7. 16 cSt 變化時(shí)，渦輪流量計(jì)的系數(shù) ( 528. 61 L － 1 →553. 89 L － 1 →596. 18 L － 1 →622. 44 L － 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(jì)的黏度***大為 93. 24 cSt 時(shí) ( 數(shù)據(jù)表1) ，整個(gè)流量計(jì)的線性度只有 8. 9% ，根本無(wú)法使用，要想達(dá)到使用要求只有縮小量程。通過(guò)觀察、計(jì)算發(fā)現(xiàn)，只有流量為 2. 899 0 ～ 4. 149 7 m3 /h 時(shí)，線性度為 ( 575. 86 － 569. 50) / ( 575. 86 + 569. 50) ×100%=0. 56% ，才滿足 JJG 1037—2008 《渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程》允許的***大誤差 1. 0% ，也就是說(shuō)只有在這兩點(diǎn)范圍內(nèi)使用，這個(gè)流量計(jì)才算是合格的。當(dāng)黏度變小為 7. 16 cSt 時(shí)，線性度范圍則變寬，流量為 1. 019 6 ～ 4. 046 5 m3 /h 時(shí)，線性度為 ( 631. 96 － 620. 88 ) / ( 631. 96 + 620. 88 ) × 100%=0. 88% ，完全符合規(guī)程***大允許誤差。

另外，從表 1 ～ 表 4 均可看出，流量計(jì)黏度的變化對(duì)流量***小點(diǎn)影響也比較大，在四種不同黏度下，系數(shù)都在流量***后一點(diǎn)時(shí)發(fā)生了明顯的下降; 而 且 黏 度 *** 大 為 93. 24 cSt 時(shí)，系 數(shù) 從524. 93 L － 1  變 為 481. 35 L － 1 ， 系 數(shù) 下 降 了43. 58 L － 1 ; 黏度為 7. 16 cSt 時(shí)，系數(shù)從 620. 88 L － 1

變?yōu)?608. 97 L － 1 ，系數(shù)僅下降了 11. 91 L － 1 。從中可看出，隨著黏度的變小，對(duì)流量計(jì)下限的影響也越來(lái)越小。黏度變化對(duì)渦輪流量計(jì)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(duì)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(shí)，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(jì)測(cè)量高黏度時(shí)，必須根據(jù)黏度和流量進(jìn)行修正。圖 2

中特性曲線的擬合公式為:

y4 =－ 5. 0312×2 + 28. 554x + 596. 52 y3 =－ 3. 1937×2 + 21. 843x + 573. 19 y2 =－ 8. 474×2 + 57. 668x + 492. 15 y1 =－ 12. 385×2 + 83. 129x + 441. 24

用于測(cè)量液體的渦輪流量計(jì)，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(cè)量的準(zhǔn)確度，必須注意被測(cè)流體黏度對(duì)流量計(jì)特性的影響。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)液體黏度大于 15 × 10 － 6 m2 /s 時(shí)，即使同量計(jì)同一介質(zhì)，測(cè)量誤差也會(huì)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(yǔ)

隨著流體黏度的變化，流量計(jì)的系數(shù)、線性度都會(huì)發(fā)生變化，黏度越大，線性度范圍越小。同時(shí)黏度變化對(duì)特性曲線的下限流量影響***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(jì)，黏度變化對(duì)線性的影響越小;口徑越小，影響越大。