一 前(qian)言
傳統 渦輪流(liu)量計隻能用來(lái)測量低粘度的(de)液體流量，如水(shui)、汽油等。渦輪流(liu)量計制造廠一(yi)般也規定被測(ce)液體粘度不得(de)大于5MPaS，否則将産(chan)生嚴重誤差。如(rú)何用傳統渦輪(lún)流量傳感器準(zhǔn)确測量液體粘(zhān)度大于5MPaS的液體(tǐ)流量，如原油、機(ji)械油等的流量(liàng)，則會引起我們(men)廣泛的重視。
二 介質粘性影(ying)響試驗
Hochreiter(1)
和 Shafer(2)曾給(gěi)出了渦輪流量(liang)傳感介質粘性(xìng)影響的物理模(mó)型。
（1）
式中
f---------傳感器(qì)發出的頻率；
Q-------- 瞬(shùn)時流量；
v---------被測液(yè)體的運動粘度(du)。
式（1）即稱爲“渦輪(lun)流量計的通用(yòng)粘度曲線”。其中(zhōng)，Φ爲一多項式；Φ的(de)形式必須通過(guo)實驗确定。
爲此(ci)，我們首先進行(hang)了介質粘性影(yǐng)響的試驗，試驗(yan)裝置如圖1所示(shì)。試驗介質粘度(du)變化範圍爲1～95.6MPaS；試(shi)驗渦輪流量傳(chuan)感器的型号爲(wèi)LW—25型。
（2）
圖2給出了試(shi)驗結果。圖中K爲(wèi)實際儀表常數(shu)
E爲相同誤差，定(dìng)義爲
（3）
由試驗結(jie)果知。當粘度達(da)到8.91mm2/s及更大時，傳(chuan)感器幾乎失去(qù)線性範圍，從圖(tu)中還可以看到(dào)，在較小流量下(xia)，傳感器儀表常(chang)數随粘度變化(huà)較大；而且，粘度(dù)越大，儀表常數(shù)越小，而在較大(da)流量下，粘度影(ying)響就小得多。從(cóng)這個試驗結果(guo)說明，小流量時(shi)，介質粘性起着(zhe)重要的作用，而(er)在大流量下，粘(zhan)度的作用就顯(xian)得不重要了。
三(sān) 正交多項式粘(zhān)度補償模型
由(you)渦輪流量計的(de)通用粘度曲線(xiàn)模型知，儀表常(chang)數僅取次于 f/v, 即(ji)
因此，我們将試(shì)驗數據在單對(duì)數坐标紙上，以(yi)f/v作爲橫坐标，重(zhong)新作圖，如圖3所(suo)示。結果發現，原(yuan)來分散的幾條(tiáo)粘度曲線合成(chéng)一條曲線，這就(jiu)是通用粘度曲(qu)線。
儀表(biǎo)主要技術指标(biao)如下；
（1） 适用傳感(gan)口徑 6～ 50（mm）
（2） 粘度補償(cháng)範圍 1～ 100 （mPaS）
（3） 補償精度(du) ±1%。 ±2.5% （含傳感器誤差(chà)）
（4） 瞬時流量顯示(shi) 6 位十進制數 （m3/h ）
（5） 累(lei)積流量顯示 8 位(wei)十進整數， 7 位十(shí)進小數（m3）
（6） 模拟輸(shu)出 4～ 20 （mA）
爲考核儀表(biǎo)的環境适應能(néng)力，我們轉對儀(yi)表 中的微處理(li)器震蕩頻率進(jìn)行測試，内容包(bāo)括；（1）芯片電源電(diàn)壓波動對頻率(lü)的影響；（2）環境溫(wēn)度變化對頻率(lǜ)的影響；（3）時間對(duì)頻率的影響，測(ce)試時，将8031芯片及(jí)6MHz晶振等單元電(diàn)路置于超級恒(heng)溫水浴中，外接(jie)一穩壓電源，數(shu)字電壓表，頻率(lǜ)計進行測試，測(ce)試結果表明，電(dian)壓漂移影響zui小(xiǎo)。溫度影響zui大。取(qu)置信度爲99.0%。三者(zhě)的相對極限誤(wu)差分别爲 δv=1.30×10-6% （電壓(ya)波動爲5±0.5V ）；δ=3.55×10-6% （連續測(ce)試時間爲1小時(shí)）；δ=1.59×10-5%（溫度波動爲20～45℃），
儀(yí)表每隔2秒對來(lai)自傳感器的電(dian)脈沖進行處理(li)。即按數學模型(xing)編程運算，取四(si)字級浮點運算(suan)，經測試，運算誤(wù)差不大于5×10-5%。
前置(zhì)處理電路在正(zheng)常輸入信号頻(pin)率範圍内，不會(huì)增加總體測量(liang)誤差，因此，即使(shǐ)在zui壞工作條件(jiàn)下，zui大相對誤差(chà)由以上三項誤(wù)差及軟件運算(suàn)誤差δc合成而得(dé)，即
由此可見，所(suo)研制的粘度補(bu)償式渦輪流量(liang)計 流量計算顯(xiǎn)示儀表的整體(tǐ)精度優于10-6。
五 渦(wō)輪流量計的應(yīng)用
早在60年代，國(guó)外就将渦輪流(liu)量計用于石油(you)工業領域中，對(dui)原油及其成品(pǐn)油進行測量，例(li)如英國北海油(yóu)田就是應用渦(wō)輪流量計計量(liàng)原油和水的流(liú)量，一般而言，适(shì)用于原油外輸(shu)計量的流量計(jì)，也僅爲渦輪流(liú)量計（或容積式(shì)流量計），美國石(shi)油學會石油計(ji)量标準AP12534爲此制(zhi)定了“用渦輪流(liú)量計計量液态(tai)烴”的計量标準(zhǔn)。渦輪流量計之(zhī)所以能夠廣泛(fan)地應用于石油(yóu)工業領域。是因(yin)爲渦輪流量計(jì)比其他形式的(de)流量計，如容積(jī)式流量計更突(tū)出的優點，如渦(wo)輪流量計具有(yǒu)流量範圍寬、結(jie)構緊湊、簡單、使(shi)用壽命長等優(yōu)點，更重要的是(shì)，渦輪流量計能(neng)夠經受嚴重的(de)脈動而引起的(de)超出流量上限(xian)的流量，以及流(liú)量計不會因爲(wèi)液體中所夾帶(dai)的固體物從而(ér)導緻管路系統(tǒng)的阻塞，一般小(xiao)顆粒物質經過(guo)流量計時也不(bú)會引起損壞。但(dan)是，容積式流量(liang)計就不能容忍(ren)液體中夾帶固(gu)體顆粒，這不僅(jin)會使流量計發(fā)生故障，更嚴重(zhong)的是，一旦流量(liang)計卡死不轉，将(jiāng)導緻液體的阻(zu)塞而引起系統(tǒng)過壓的現象，因(yīn)此我們相信，渦(wo)輪流量計将會(huì)在石油工業領(ling)域，以及其他領(ling)域得到越來越(yue)廣泛的應用。
随(sui)着渦輪流量計(jì)在測量粘性介(jiè)質的流量方而(er)得到越來越廣(guang)泛的應用，國内(nèi)外對“渦輪流量(liàng)計的粘性介質(zhi)測量”方面的研(yan)究也就越來越(yuè)将體現出其重(zhong)要的價值和現(xiàn)實意義。
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