一 前(qian)言
傳統(tǒng) 渦輪流(liú)量計隻(zhī)能用來(lái)測量低(dī)粘度的(de)液體流(liú)量，如水(shuǐ)、汽油等(děng)。渦輪流(liú)量計制(zhì)造廠一(yi)般也規(gui)定被測(cè)液體粘(zhan)度不得(de)大于5MPaS，否(fǒu)則将産(chǎn)生嚴重(zhòng)誤差。如(ru)何用傳(chuán)統渦輪(lún)流量傳(chuan)感器準(zhun)确測量(liàng)液體粘(zhān)度大于(yú)5MPaS的液體(ti)流量，如(ru)原油、機(ji)械油等(deng)的流量(liang)，則會引(yin)起我們(men)廣泛的(de)重視。
本(ben)研究采(cǎi)用LW型傳(chuan)統渦輪(lun)流量傳(chuán)感器作(zuò)爲研究(jiu)對象，對(duì)其進行(háng)了廣泛(fàn)的理論(lùn)和實驗(yan)研究，得(de)到了這(zhè)種流量(liang)傳感器(qì)的介質(zhi)粘度補(bu)償模型(xing)，與此同(tóng)時，我們(men)還研制(zhì)了具有(yǒu)粘度自(zì)動補償(chang)功能的(de)渦輪流(liú)量計積(jī)算顯示(shi)儀表，這(zhè)樣傳統(tong)渦輪流(liú)量傳感(gan)器，運用(yong)相應粘(zhān)度補償(cháng)模型，并(bìng)配以本(běn)積算顯(xiǎn)示儀表(biao)，就可以(yǐ)實現對(dui)粘性液(yè)體的流(liu)量測量(liàng)。
二 介質(zhì)粘性影(yǐng)響試驗(yàn)
三(san) 正交多(duo)項式粘(zhan)度補償(chang)模型
由(yóu)渦輪流(liu)量計的(de)通用粘(zhan)度曲線(xian)模型知(zhi)，儀表常(cháng)數僅取(qu)次于 f/v, 即(ji)
因此，我(wǒ)們将試(shì)驗數據(jù)在單對(duì)數坐标(biāo)紙上，以(yi)f/v作爲橫(héng)坐标，重(zhòng)新作圖(tú)，如圖3所(suo)示。結果(guǒ)發現，原(yuán)來分散(san)的幾條(tiáo)粘度曲(qǔ)線合成(cheng)一條曲(qu)線，這就(jiu)是通用(yong)粘度曲(qu)線。
我們(men)采用任(ren)意步長(zhang)的正交(jiāo)曲線拟(ni)合方法(fa)，将試驗(yan)數據重(zhong)新按f/L方(fāng)式整理(lǐ)，然後進(jin)行正交(jiao)多項式(shì)拟合
式(shì)中 公式(shì) 均爲系(xi)數，計算(suan)方法參(can)閱文獻(xian)（5）
經計算(suàn)表明，對(dui)圖3所示(shi)通用粘(zhān)度曲線(xian)可以進(jìn)行分段(duàn)拟合，經(jīng)分段正(zhèng)交曲線(xiàn)拟合的(de)曲線如(rú)圖4、圖5所(suo)示。由圖(tu)可見，當(dāng)f/L>30 (約Re>5000 )時，Ф曲(qu)線接近(jìn)水平直(zhí)線，即這(zhè)時儀表(biǎo)數爲 “常(cháng)數”。圖4、圖(tú)5曲線的(de)公式表(biao)達爲
以(yi)上就是(shì)試驗渦(wō)輪流量(liàng)計的粘(zhan)度補償(chang)模型。式(shì)中 δ 反映(yìng)了模型(xing)計算的(de)儀表常(cháng)數偏離(li)實際儀(yi)表常數(shù)的相對(duì)誤差。模(mó)型中，當(dang)f/L<30時，模型(xing)計算的(de)儀表常(chang)數偏離(li)實際值(zhi)zui大值爲(wei)2.03%，故該段(duàn)曲線的(de)拟合精(jing)度爲±2.5%，而(er)當f/L≥30時，模(mo)型計算(suan)值偏離(lí)實際值(zhi)zui大值爲(wèi)0.96%，故若儀(yí)表在此(cǐ)區間工(gong)作，其精(jīng)度可達(da)±1%。
四 在線(xian)粘度補(bu)償
爲了(le)能使渦(wō)輪流量(liang)計實現(xian)在線自(zi)動粘度(dù)補償測(ce)量，我們(men)同時還(hái)研制了(le)粘度補(bu)償式渦(wo)輪流量(liàng)計流量(liàng)計算顯(xian)示儀表(biǎo)(以下簡(jian)稱儀表(biǎo))儀表在(zai)實時測(ce)量前，隻(zhī)要輸入(rù)流體的(de)粘度v（單(dān)位爲mm2/S）即(jí)可進入(rù)測量狀(zhuang)态。模型(xing)中的系(xi)數bj已固(gù)化在儀(yí)表中，儀(yi)表是一(yi)台以單(dan)片微機(ji)8031爲核心(xin)的流量(liang)積算顯(xiǎn)示儀表(biao)。儀表的(de)工作原(yuan)理框圖(tu)如圖6所(suǒ)示。
儀表(biǎo)主要技(jì)術指标(biāo)如下；
（1） 适(shi)用傳感(gan)口徑 6～ 50（mm）
（2） 粘(zhan)度補償(cháng)範圍 1～ 100 （mPaS）
（3） 補(bu)償精度(du) ±1%。 ±2.5% （含傳感(gǎn)器誤差(chà)）
（4） 瞬時流(liú)量顯示(shi) 6 位十進(jìn)制數 （m3/h ）
（5） 累(lèi)積流量(liàng)顯示 8 位(wèi)十進整(zhěng)數， 7 位十(shí)進小數(shu)（m3）
（6） 模拟輸(shu)出 4～ 20 （mA）
爲考(kǎo)核儀表(biǎo)的環境(jìng)适應能(neng)力，我們(men)轉對儀(yí)表 中的(de)微處理(li)器震蕩(dàng)頻率進(jin)行測試(shi)，内容包(bāo)括；（1）芯片(piàn)電源電(diàn)壓波動(dong)對頻率(lü)的影響(xiǎng)；（2）環境溫(wēn)度變化(huà)對頻率(lǜ)的影響(xiǎng)；（3）時間對(duì)頻率的(de)影響，測(cè)試時，将(jiāng)8031芯片及(jí)6MHz晶振等(deng)單元電(diàn)路置于(yú)超級恒(héng)溫水浴(yù)中，外接(jiē)一穩壓(ya)電源，數(shù)字電壓(ya)表，頻率(lü)計進行(hang)測試，測(ce)試結果(guǒ)表明，電(dian)壓漂移(yí)影響zui小(xiǎo)。溫度影(ying)響zui大。取(qǔ)置信度(du)爲99.0%。三者(zhě)的相對(dui)極限誤(wu)差分别(bié)爲 δv=1.30×10-6% （電壓(ya)波動爲(wèi)5±0.5V ）；δ=3.55×10-6% （連續測(ce)試時間(jiān)爲1小時(shí)）；δ=1.59×10-5%（溫度波(bo)動爲20～45℃），
儀(yí)表每隔(gé)2秒對來(lai)自傳感(gǎn)器的電(dian)脈沖進(jìn)行處理(li)。即按數(shù)學模型(xíng)編程運(yun)算，取四(si)字級浮(fu)點運算(suan)，經測試(shi)，運算誤(wù)差不大(da)于5×10-5%。
前置(zhì)處理電(diàn)路在正(zheng)常輸入(ru)信号頻(pin)率範圍(wei)内，不會(hui)增加總(zǒng)體測量(liang)誤差，因(yin)此，即使(shi)在zui壞工(gōng)作條件(jiàn)下，zui大相(xiàng)對誤差(cha)由以上(shàng)三項誤(wu)差及軟(ruan)件運算(suan)誤差δc合(he)成而得(dé)，即
由此(ci)可見，所(suǒ)研制的(de)粘度補(bǔ)償式渦(wo)輪流量(liàng)計 流量(liang)計算顯(xiǎn)示儀表(biǎo)的整體(ti)精度優(you)于10-6。
早在(zai)60年代，國(guó)外就将(jiang)渦輪流(liú)量計用(yong)于石油(yóu)工業領(ling)域中，對(dui)原油及(jí)其成品(pǐn)油進行(háng)測量，例(li)如英國(guó)北海油(yóu)田就是(shi)應用渦(wo)輪流量(liàng)計計量(liàng)原油和(hé)水的流(liú)量，一般(bān)而言，适(shì)用于原(yuán)油外輸(shū)計量的(de)流量計(ji)，也僅爲(wèi)渦輪流(liú)量計（或(huò)容積式(shì)流量計(jì)），美國石(shí)油學會(hui)石油計(jì)量标準(zhǔn)AP12534爲此制(zhi)定了“用(yong)渦輪流(liú)量計計(jì)量液态(tai)烴”的計(jì)量标準(zhǔn)。渦輪流(liú)量計之(zhi)所以能(neng)夠廣泛(fan)地應用(yòng)于石油(yóu)工業領(ling)域。是因(yīn)爲渦輪(lún)流量計(jì)比其他(tā)形式的(de)流量計(jì)，如容積(ji)式流量(liang)計更突(tu)出的優(yōu)點，如渦(wo)輪流量(liang)計具有(you)流量範(fàn)圍寬、結(jié)構緊湊(còu)、簡單、使(shi)用壽命(mìng)長等優(yōu)點，更重(zhòng)要的是(shi)，渦輪流(liu)量計能(neng)夠經受(shou)嚴重的(de)脈動而(er)引起的(de)超出流(liu)量上限(xiàn)的流量(liàng)，以及流(liu)量計不(bú)會因爲(wei)液體中(zhōng)所夾帶(dài)的固體(ti)物從而(er)導緻管(guan)路系統(tong)的阻塞(sai)，一般小(xiǎo)顆粒物(wù)質經過(guò)流量計(jì)時也不(bu)會引起(qǐ)損壞。但(dan)是，容積(jī)式流量(liàng)計就不(bu)能容忍(ren)液體中(zhong)夾帶固(gu)體顆粒(li)，這不僅(jǐn)會使流(liu)量計發(fa)生故障(zhang)，更嚴重(zhòng)的是，一(yī)旦流量(liàng)計卡死(si)不轉，将(jiang)導緻液(yè)體的阻(zǔ)塞而引(yin)起系統(tǒng)過壓的(de)現象，因(yīn)此我們(men)相信，渦(wo)輪流量(liang)計将會(hui)在石油(you)工業領(lǐng)域，以及(jí)其他領(lǐng)域得到(dao)越來越(yue)廣泛的(de)應用。
