一 前言
傳統(tǒng) 渦輪流量計(jì)隻能用來測(ce)量低粘度的(de)液體流量，如(rú)水、汽油等。渦(wo)輪流量計制(zhi)造廠一般也(yě)規定被測液(yè)體粘度不得(dé)大于5MPaS，否則将(jiang)産生嚴重誤(wu)差。如何用傳(chuán)統渦輪流量(liàng)傳感器準确(que)測量液體粘(zhan)度大于5MPaS的液(ye)體流量，如原(yuan)油、機械油等(deng)的流量，則會(huì)引起我們廣(guang)泛的重視。
本(ben)研究采用LW型(xíng)傳統渦輪流(liú)量傳感器作(zuò)爲研究對象(xiang)，對其進行了(le)廣泛的理論(lùn)和實驗研究(jiu)，得到了這種(zhǒng)流量傳感器(qì)的介質粘度(dù)補償模型，與(yǔ)此同時，我們(men)還研制了具(jù)有粘度自動(dòng)補償功能的(de)渦輪流量計(ji)積算顯示儀(yi)表，這樣傳統(tǒng)渦輪流量傳(chuan)感器，運用相(xiàng)應粘度補償(chang)模型，并配以(yǐ)本積算顯示(shi)儀表，就可以(yǐ)實現對粘性(xing)液體的流量(liang)測量。
Hochreiter(1)
三(san) 正交多項式(shì)粘度補償模(mo)型
由渦輪流(liu)量計的通用(yong)粘度曲線模(mo)型知，儀表常(cháng)數僅取次于(yu) f/v, 即
因此，我們(men)将試驗數據(ju)在單對數坐(zuo)标紙上，以f/v作(zuo)爲橫坐标，重(zhong)新作圖，如圖(tú)3所示。結果發(fa)現，原來分散(san)的幾條粘度(du)曲線合成一(yi)條曲線，這就(jiu)是通用粘度(dù)曲線。
我們采(cai)用任意步長(zhǎng)的正交曲線(xiàn)拟合方法，将(jiāng)試驗數據重(zhòng)新按f/L方式整(zhěng)理，然後進行(háng)正交多項式(shi)拟合
式中 公(gong)式 均爲系數(shù)，計算方法參(can)閱文獻（5）
經計(ji)算表明，對圖(tu)3所示通用粘(zhan)度曲線可以(yi)進行分段拟(ni)合，經分段正(zheng)交曲線拟合(he)的曲線如圖(tu)4、圖5所示。由圖(tu)可見，當f/L>30 (約Re>5000 )時(shi)，Ф曲線接近水(shui)平直線，即這(zhe)時儀表數爲(wèi) “常數”。圖4、圖5曲(qu)線的公式表(biao)達爲
以上就(jiu)是試驗渦輪(lun)流量計的粘(zhān)度補償模型(xíng)。式中 δ 反映了(le)模型計算的(de)儀表常數偏(piān)離實際儀表(biǎo)常數的相對(dui)誤差。模型中(zhōng)，當f/L<30時，模型計(ji)算的儀表常(chang)數偏離實際(ji)值zui大值爲2.03%，故(gu)該段曲線的(de)拟合精度爲(wei)±2.5%，而當f/L≥30時，模型(xing)計算值偏離(li)實際值zui大值(zhí)爲0.96%，故若儀表(biǎo)在此區間工(gōng)作，其精度可(kě)達±1%。
四 在線粘(zhān)度補償
爲了(le)能使渦輪流(liú)量計實現在(zai)線自動粘度(du)補償測量，我(wo)們同時還研(yan)制了粘度補(bǔ)償式渦輪流(liu)量計流量計(ji)算顯示儀表(biao)(以下簡稱儀(yi)表)儀表在實(shi)時測量前，隻(zhi)要輸入流體(ti)的粘度v（單位(wèi)爲mm2/S）即可進入(ru)測量狀态。模(mó)型中的系數(shu)bj已固化在儀(yi)表中，儀表是(shi)一台以單片(piàn)微機8031爲核心(xīn)的流量積算(suàn)顯示儀表。儀(yí)表的工作原(yuán)理框圖如圖(tú)6所示。
儀表主(zhǔ)要技術指标(biao)如下；
（1） 适用傳(chuán)感口徑 6～ 50（mm）
（2） 粘度(dù)補償範圍 1～ 100 （mPaS）
（3） 補(bǔ)償精度 ±1%。 ±2.5% （含傳(chuan)感器誤差）
（4） 瞬(shùn)時流量顯示(shi) 6 位十進制數(shu) （m3/h ）
（5） 累積流量顯(xiǎn)示 8 位十進整(zheng)數， 7 位十進小(xiǎo)數（m3）
（6） 模拟輸出(chu) 4～ 20 （mA）
爲考核儀表(biǎo)的環境适應(yīng)能力，我們轉(zhuǎn)對儀表 中的(de)微處理器震(zhen)蕩頻率進行(háng)測試，内容包(bao)括；（1）芯片電源(yuán)電壓波動對(dui)頻率的影響(xiǎng)；（2）環境溫度變(bian)化對頻率的(de)影響；（3）時間對(duì)頻率的影響(xiang)，測試時，将8031芯(xīn)片及6MHz晶振等(deng)單元電路置(zhi)于超級恒溫(wēn)水浴中，外接(jiē)一穩壓電源(yuán)，數字電壓表(biao)，頻率計進行(háng)測試，測試結(jie)果表明，電壓(yā)漂移影響zui小(xiao)。溫度影響zui大(dà)。取置信度爲(wèi)99.0%。三者的相對(dui)極限誤差分(fen)别爲 δv=1.30×10-6% （電壓波(bō)動爲5±0.5V ）；δ=3.55×10-6% （連續測(cè)試時間爲1小(xiao)時）；δ=1.59×10-5%（溫度波動(dong)爲20～45℃），
儀表每隔(ge)2秒對來自傳(chuan)感器的電脈(mo)沖進行處理(li)。即按數學模(mó)型編程運算(suan)，取四字級浮(fú)點運算，經測(cè)試，運算誤差(chà)不大于5×10-5%。
前置(zhì)處理電路在(zài)正常輸入信(xin)号頻率範圍(wéi)内，不會增加(jia)總體測量誤(wu)差，因此，即使(shǐ)在zui壞工作條(tiáo)件下，zui大相對(duì)誤差由以上(shang)三項誤差及(jí)軟件運算誤(wù)差δc合成而得(dé)，即
由此可見(jiàn)，所研制的粘(zhān)度補償式渦(wō)輪流量計 流(liu)量計算顯示(shi)儀表的整體(tǐ)精度優于10-6。
五(wǔ) 渦輪流量計(ji)的應用
早在(zai)60年代，國外就(jiu)将渦輪流量(liàng)計用于石油(yóu)工業領域中(zhōng)，對原油及其(qí)成品油進行(hang)測量，例如英(ying)國北海油田(tian)就是應用渦(wo)輪流量計計(ji)量原油和水(shuǐ)的流量，一般(bān)而言，适用于(yú)原油外輸計(ji)量的流量計(jì)，也僅爲渦輪(lún)流量計（或容(rong)積式流量計(ji)），美國石油學(xue)會石油計量(liang)标準AP12534爲此制(zhi)定了“用渦輪(lun)流量計計量(liang)液态烴”的計(jì)量标準。渦輪(lún)流量計之所(suo)以能夠廣泛(fan)地應用于石(shí)油工業領域(yù)。是因爲渦輪(lún)流量計比其(qí)他形式的流(liu)量計，如容積(ji)式流量計更(geng)突出的優點(diǎn)，如渦輪流量(liàng)計具有流量(liang)範圍寬、結構(gòu)緊湊、簡單、使(shǐ)用壽命長等(deng)優點，更重要(yao)的是，渦輪流(liú)量計能夠經(jīng)受嚴重的脈(mo)動而引起的(de)超出流量上(shang)限的流量，以(yi)及流量計不(bu)會因爲液體(tǐ)中所夾帶的(de)固體物從而(er)導緻管路系(xi)統的阻塞，一(yi)般小顆粒物(wù)質經過流量(liang)計時也不會(huì)引起損壞。但(dan)是，容積式流(liú)量計就不能(néng)容忍液體中(zhong)夾帶固體顆(ke)粒，這不僅會(huì)使流量計發(fa)生故障，更嚴(yán)重的是，一旦(dàn)流量計卡死(si)不轉，将導緻(zhì)液體的阻塞(sai)而引起系統(tong)過壓的現象(xiàng)，因此我們相(xiàng)信，渦輪流量(liàng)計将會在石(shí)油工業領域(yu)，以及其他領(ling)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
86-020-31199948/85550363
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