傳統 渦(wo)輪流量計(jì)隻能用來(lai)測量低粘(zhān)度的液體(tǐ)流量，如水(shuǐ)、汽油等。渦(wo)輪流量計(jì)制造廠一(yī)般也規定(dìng)被測液體(tǐ)粘度不得(de)大于5MPaS，否則(ze)将産生嚴(yan)重誤差。如(ru)何用傳統(tong)渦輪流量(liang)傳感器準(zhǔn)确測量液(ye)體粘度大(dà)于5MPaS的液體(ti)流量，如原(yuan)油、機械油(yóu)等的流量(liang)，則會引起(qǐ)我們廣泛(fan)的重視。
本(běn)研究采用(yong)LW型傳統渦(wō)輪流量傳(chuan)感器作爲(wèi)研究對象(xiàng)，對其進行(hang)了廣泛的(de)理論和實(shi)驗研究，得(de)到了這種(zhong)流量傳感(gan)器的介質(zhì)粘度補償(chang)模型，與此(ci)同時，我們(men)還研制了(le)具有粘度(dù)自動補償(cháng)功能的渦(wō)輪流量計(ji)積算顯示(shi)儀表，這樣(yang)傳統渦輪(lún)流量傳感(gan)器，運用相(xiàng)應粘度補(bu)償模型，并(bìng)配以本積(ji)算顯示儀(yí)表，就可以(yi)實現對粘(zhān)性液體的(de)流量測量(liàng)。
三(san) 正交多項(xiang)式粘度補(bu)償模型
我們采(cǎi)用任意步(bu)長的正交(jiao)曲線拟合(he)方法，将試(shì)驗數據重(zhong)新按f/L方式(shi)整理，然後(hòu)進行正交(jiāo)多項式拟(ni)合
式中 公(gong)式 均爲系(xì)數，計算方(fāng)法參閱文(wen)獻（5）
經計算(suàn)表明，對圖(tú)3所示通用(yong)粘度曲線(xiàn)可以進行(hang)分段拟合(hé)，經分段正(zhèng)交曲線拟(nǐ)合的曲線(xian)如圖4、圖5所(suǒ)示。由圖可(kě)見，當f/L>30 (約Re>5000 )時(shí)，Ф曲線接近(jìn)水平直線(xiàn)，即這時儀(yi)表數爲 “常(cháng)數”。圖4、圖5曲(qǔ)線的公式(shì)表達爲
以(yi)上就是試(shì)驗渦輪流(liu)量計的粘(zhān)度補償模(mo)型。式中 δ 反(fǎn)映了模型(xing)計算的儀(yí)表常數偏(pian)離實際儀(yi)表常數的(de)相對誤差(chà)。模型中，當(dang)f/L<30時，模型計(ji)算的儀表(biǎo)常數偏離(li)實際值zui大(dà)值爲2.03%，故該(gāi)段曲線的(de)拟合精度(dù)爲±2.5%，而當f/L≥30時(shí)，模型計算(suan)值偏離實(shi)際值zui大值(zhi)爲0.96%，故若儀(yi)表在此區(qū)間工作，其(qi)精度可達(dá)±1%。
四 在線粘(zhan)度補償
爲(wei)了能使渦(wo)輪流量計(ji)實現在線(xian)自動粘度(dù)補償測量(liàng)，我們同時(shí)還研制了(le)粘度補償(chang)式渦輪流(liú)量計流量(liang)計算顯示(shi)儀表(以下(xià)簡稱儀表(biao))儀表在實(shi)時測量前(qián)，隻要輸入(ru)流體的粘(zhān)度v（單位爲(wei)mm2/S）即可進入(rù)測量狀态(tài)。模型中的(de)系數bj已固(gù)化在儀表(biao)中，儀表是(shì)一台以單(dān)片微機8031爲(wei)核心的流(liu)量積算顯(xiǎn)示儀表。儀(yi)表的工作(zuo)原理框圖(tu)如圖6所示(shì)。
儀表主要(yào)技術指标(biāo)如下；
（1） 适用(yong)傳感口徑(jing) 6～ 50（mm）
（2） 粘度補償(cháng)範圍 1～ 100 （mPaS）
（3） 補償(chang)精度 ±1%。 ±2.5% （含傳(chuán)感器誤差(cha)）
（4） 瞬時流量(liàng)顯示 6 位十(shí)進制數 （m3/h ）
（5） 累(lei)積流量顯(xiǎn)示 8 位十進(jin)整數， 7 位十(shí)進小數（m3）
（6） 模(mo)拟輸出 4～ 20 （mA）
爲(wei)考核儀表(biao)的環境适(shì)應能力，我(wo)們轉對儀(yi)表 中的微(wēi)處理器震(zhen)蕩頻率進(jin)行測試，内(nèi)容包括；（1）芯(xīn)片電源電(dian)壓波動對(duì)頻率的影(ying)響；（2）環境溫(wēn)度變化對(duì)頻率的影(ying)響；（3）時間對(duì)頻率的影(ying)響，測試時(shi)，将8031芯片及(jí)6MHz晶振等單(dān)元電路置(zhi)于超級恒(heng)溫水浴中(zhōng)，外接一穩(wěn)壓電源，數(shù)字電壓表(biao)，頻率計進(jin)行測試，測(ce)試結果表(biao)明，電壓漂(piāo)移影響zui小(xiao)。溫度影響(xiǎng)zui大。取置信(xin)度爲99.0%。三者(zhě)的相對極(ji)限誤差分(fen)别爲 δv=1.30×10-6% （電壓(ya)波動爲5±0.5V ）；δ=3.55×10-6% （連(lián)續測試時(shi)間爲1小時(shi)）；δ=1.59×10-5%（溫度波動(dong)爲20～45℃），
儀表每(mei)隔2秒對來(lai)自傳感器(qi)的電脈沖(chòng)進行處理(lǐ)。即按數學(xue)模型編程(cheng)運算，取四(si)字級浮點(dian)運算，經測(cè)試，運算誤(wu)差不大于(yu)5×10-5%。
前置處理(li)電路在正(zheng)常輸入信(xin)号頻率範(fan)圍内，不會(hui)增加總體(tǐ)測量誤差(chà)，因此，即使(shi)在zui壞工作(zuo)條件下，zui大(da)相對誤差(cha)由以上三(san)項誤差及(jí)軟件運算(suàn)誤差δc合成(cheng)而得，即
由(yóu)此可見，所(suo)研制的粘(zhan)度補償式(shì)渦輪流量(liang)計 流量計(jì)算顯示儀(yi)表的整體(tǐ)精度優于(yu)10-6。
五 渦輪流(liú)量計的應(yīng)用
早在60年(nian)代，國外就(jiu)将渦輪流(liu)量計用于(yú)石油工業(yè)領域中，對(dui)原油及其(qí)成品油進(jin)行測量，例(lì)如英國北(běi)海油田就(jiu)是應用渦(wō)輪流量計(ji)計量原油(you)和水的流(liú)量，一般而(er)言，适用于(yu)原油外輸(shū)計量的流(liú)量計，也僅(jin)爲渦輪流(liú)量計（或容(rong)積式流量(liàng)計），美國石(shí)油學會石(shi)油計量标(biao)準AP12534爲此制(zhi)定了“用渦(wō)輪流量計(jì)計量液态(tài)烴”的計量(liang)标準。渦輪(lun)流量計之(zhi)所以能夠(gou)廣泛地應(ying)用于石油(you)工業領域(yù)。是因爲渦(wō)輪流量計(ji)比其他形(xíng)式的流量(liang)計，如容積(jī)式流量計(jì)更突出的(de)優點，如渦(wo)輪流量計(jì)具有流量(liàng)範圍寬、結(jié)構緊湊、簡(jian)單、使用壽(shòu)命長等優(you)點，更重要(yao)的是，渦輪(lun)流量計能(néng)夠經受嚴(yan)重的脈動(dòng)而引起的(de)超出流量(liàng)上限的流(liu)量，以及流(liú)量計不會(huì)因爲液體(ti)中所夾帶(dài)的固體物(wu)從而導緻(zhi)管路系統(tong)的阻塞，一(yī)般小顆粒(li)物質經過(guo)流量計時(shí)也不會引(yin)起損壞。但(dan)是，容積式(shì)流量計就(jiu)不能容忍(ren)液體中夾(jia)帶固體顆(kē)粒，這不僅(jǐn)會使流量(liang)計發生故(gù)障，更嚴重(zhong)的是，一旦(dàn)流量計卡(ka)死不轉，将(jiang)導緻液體(ti)的阻塞而(er)引起系統(tǒng)過壓的現(xiàn)象，因此我(wo)們相信，渦(wo)輪流量計(ji)将會在石(shi)油工業領(ling)域，以及其(qi)他領域得(de)到越來越(yue)廣泛的應(ying)用。
随着渦(wō)輪流量計(jì)在測量粘(zhān)性介質的(de)流量方而(er)得到越來(lai)越廣泛的(de)應用，國内(nèi)外對“渦輪(lún)流量計的(de)粘性介質(zhì)測量”方面(mian)的研究也(yě)就越來越(yuè)将體現出(chū)其重要的(de)價值和現(xiàn)實意義。
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