渦輪流量計在不同黏度液體介質(zhì)中試驗分析

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及國家對能源、環(huán)境的重視，流量計量的地位更加突出，相關(guān)技術(shù)也取得了很大的進(jìn)步，如多種新型流量計不斷投入使用，傳統流量計技術(shù)得到改進(jìn)、精度更高等。各種在線(xiàn)計量、國際比對、實(shí)流測試等已成為當今流量計量發(fā)展的主要方向。工業(yè)實(shí)際應用中流量的準確計量需要高準確度的流量計來(lái)保證，更需要對流量計量?jì)x表的正確使用來(lái)保證。依據實(shí)際需要，國防科技工業(yè)4113二級計量站先后建立了燃油流量標準裝置、液壓油流量標準裝置和滑油流量標準裝置。在現有條件下，我們對渦輪流量計在燃油和滑油兩種黏度相差較大的液體中進(jìn)行了性能測試和比較，以期對廣大流量計研發(fā)人員有所指導，對流量計使用人員有所啟發(fā)。

1 渦輪流量計

渦輪流量計是一種速度式流量?jì)x表，主要依據動(dòng)量矩守恒原理。其基本結構如圖1所示，主要由傳感器1，變送器2及二次儀表3組成。工作時(shí)，液體通過(guò)流量計內腔，對葉片產(chǎn)生沖擊而使渦輪旋轉，渦輪旋轉速度隨流量大小變化而變化，通過(guò)渦輪的轉速得到液體介質(zhì)的流量。渦輪流量計具有結構簡(jiǎn)單，體積、質(zhì)量小，精度高等特點(diǎn)，所以在工業(yè)實(shí)際中應用最為廣泛。

圖1 渦輪流量計基本結構

2 試驗標準及測試儀表

2.1 試驗標準

此次比對試驗所使用裝置為我單位所擁有的兩臺液體流量標準裝置，各自技術(shù)指標如下。

（1）航空燃油流量標準：試驗介質(zhì)為RP-3航空燃油；流量范圍為0.04～100m³/h；不確定度為0.05%（k=2，k為包含因子）；裝置采用動(dòng)態(tài)質(zhì)量法；變溫范圍為常溫～50℃；溫控精度為±1℃。

（2）航空潤滑油流量標準：試驗介質(zhì)為4050航空潤滑油；流量范圍為0.1～80m³/h；不確定度為0.05%（k=2）；裝置采用靜態(tài)質(zhì)量法；變溫范圍為－35～150℃；溫控精度為±1℃。

2.2 測試儀表

此次試驗測試所用流量?jì)x表為我單位所使用標準流量計，共3臺，其主要參數如下。

（1）Φ40流量計。型號規格為L(cháng)WGY-40；流量范圍為3～30m³/h；出廠(chǎng)等級為0.5級。

（2）Φ25流量計。型號規格為L(cháng)WGY-25；流量范圍為1.2～12m³/h；出廠(chǎng)等級為0.5級。

（3）Φ15流量計。型號規格為L(cháng)WGY-15；流量范圍為0.6～4m³/h；出廠(chǎng)等級為0.5級。

3 試驗測試

3.1 測試依據

對單個(gè)流量計的測試主要依據JJG1037—2008《渦輪流量計檢定規程》。其中主要參數及計算方法如下：

    （1）

式中：K_ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定的儀表系數，L^-1或（m³）^-1，其中，i=1，2，3，…，m，m為檢定點(diǎn)數，m≥3，j=1，2，3，…，n，n為檢定次數，n≥3；N_ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)流量計顯示儀表測得的脈沖數；V_ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)標準裝置測得的實(shí)際流量，L或m³。

    （2）

    （3）

式中：K為流量計的儀表系數，L^-1或（m³）^-1；E為流量計的儀表最大示值誤差，L^-1或（m³）^-1；（Ki）max為流量計所有檢定點(diǎn)中所得到的Ki中的最大值，L^-1或（m³）^-1；（K）min為流量計所有檢定點(diǎn)中所得到的Ki中的最小值，L^-1或（m³）^-1。

3.2 測試結果

依據以上方法對所選流量計進(jìn)行測試，具體情況如下。

3.2.1 Φ40流量計測試條件及結果

（1）滑油測試條件。環(huán)境溫度：24.5℃；大氣壓力：100610Pa；濕度：27.8%；介質(zhì)黏度：31.63cSt（1cSt=10^-6m²/s，余同）。

（2）燃油測試條件。環(huán)境溫度：12.8℃；大氣壓力：101210Pa；濕度：30.3%；介質(zhì)黏度：1.62cSt。

Φ40流量計測試數據如表1所示。

表1 Φ40流量計測試數據

依據表1測試數據，經(jīng)計算可得，Φ40流量計在滑油及燃油中測試結果如表2所示，測試線(xiàn)形圖如圖2所示。

表2 Φ40流量計測試結果

圖2 Φ40流量計在滑油及燃油中測試線(xiàn)性圖

3.2.2 Φ25流量計測試條件及結果

（1）滑油測試條件。環(huán)境溫度：24.9℃；大氣壓力：100560Pa；濕度：30.3%；介質(zhì)黏度：35.41cSt。

（2）燃油測試條件。環(huán)境溫度：25.61℃；大氣壓力：100760Pa；濕度：19.7%；介質(zhì)黏度：1.47cSt。

Φ25流量計測試數據如表3所示。

表3 Φ25流量計測試數據

依據表3測試數據，經(jīng)計算可得，Φ25流量計在滑油及燃油中測試結果如表4所示，測試線(xiàn)形圖如圖3所示。

表4 Φ25流量計測試結果

圖3 Φ25流量計在滑油及燃油中測試線(xiàn)性圖

3.2.3 Φ15流量計測試條件及結果

（1）滑油測試條件。環(huán)境溫度：24.8℃；大氣壓力：100570Pa；濕度：29.3%；介質(zhì)黏度：37.83cSt。

（2）燃油測試條件。環(huán)境溫度：19.26℃；大氣壓力：100850Pa；濕度：25.9%；介質(zhì)黏度：1.5cSt。

Φ15流量計測試數據如表5所示。

表5 Φ15流量計測試數據

依據表5測試數據，經(jīng)計算可得，Φ15流量計在滑油及燃油中測試結果如表6所示，測試線(xiàn)性圖如圖4所示。

表6 Φ15流量計測試結果

圖4 Φ15流量計在滑油及燃油中測試線(xiàn)性圖

4 結論

從測試結果數據分析可知：

（1）渦輪流量計在兩種不同黏度液體介質(zhì)中系數不同。

（2）渦輪流量計在兩種黏度介質(zhì)中線(xiàn)性差別較大，且在高黏度液體介質(zhì)中線(xiàn)性較差。

（3）渦輪流量計在兩種不同黏度液體介質(zhì)中重復性都較好。