導(dǎo)讀：渦輪流量計(jì)與齒輪流量計(jì)對(duì)介質(zhì)粘度的適應(yīng)性比

本文對(duì)油品流量測(cè)量中使用最為廣泛的兩種流量計(jì)———渦輪流量計(jì)與齒輪流量計(jì)對(duì)粘度的適應(yīng)性進(jìn)行了理論分析與實(shí)驗(yàn).分別在燃油(常溫粘度 1 .7 mm2/s)、 液壓油(常溫粘度 20.0 mm2/ s)、 潤(rùn)滑油(常溫粘度 60 .0 mm2/s)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上對(duì)兩種流量計(jì)進(jìn)行了校準(zhǔn).比較數(shù)據(jù)得出齒輪流量計(jì)對(duì)粘度的適應(yīng)性更強(qiáng), 渦輪流量計(jì)在燃油介質(zhì)與潤(rùn)滑油介質(zhì)(同一流量點(diǎn))中的儀表系數(shù)差異高達(dá) 16 %, 因此渦輪流量計(jì)進(jìn)行高粘度油品流量測(cè)量需采用與實(shí)際介質(zhì)相近粘度的介質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn), 確保流量測(cè)量的準(zhǔn)確.

0引言：

 渦輪流量計(jì)與齒輪流量計(jì)是油品流量測(cè)量中使用最為廣泛的兩種流量計(jì)[ 1-2] , 尤其是渦輪流量計(jì)憑借其價(jià)格低廉、 精度高而得到廣泛認(rèn)可, 使用者在任何場(chǎng)合都喜歡使用渦輪流量計(jì).

 本文從介質(zhì)粘度這一流量計(jì)選型使用的重要依據(jù)出發(fā) , 理論分析與實(shí)驗(yàn)比較渦輪流量計(jì)與齒輪流量計(jì)對(duì)介質(zhì)的適應(yīng)性, 可以更好地選擇使用這兩種流量計(jì).

1、介質(zhì)粘度對(duì)渦輪流量計(jì)系數(shù)影響理論的分析：

 圖 1 所示為渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖[ 3] .由圖 1 可見(jiàn), 當(dāng)被測(cè)流體流過(guò)傳感器時(shí), 在流體作用下 , 葉輪受力旋轉(zhuǎn), 其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比, 葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期性地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值.檢測(cè)線圈中的磁通量隨之發(fā)生周期性變化 , 產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì), 即電脈沖信號(hào)經(jīng)放大器放大后, 送至顯示儀表顯示 .渦輪流量計(jì)常用的實(shí)際流量方程為[ 4]

                      Q= f/ k , 式中 :Q 為體積流量 , 單位 :L/s ;f 為流量計(jì)輸出的頻 率, 單位:Hz ;k 為儀表系數(shù) , 單位 P/L(每升發(fā)出多少個(gè) 脈沖).                       

通常在使用渦輪流量計(jì)時(shí), 通過(guò)測(cè)量流量計(jì)的輸出 頻率除以儀表系數(shù)(實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)獲得)得到體積流量. 國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出許多渦輪流量計(jì)理論流量方程 , 根 據(jù)這些模型可知影響儀表系數(shù)的因素較多 , 并可對(duì)介質(zhì) 粘度對(duì)流量計(jì)儀表系數(shù)的影響進(jìn)行定性預(yù)測(cè) , 儀表系數(shù) k 可近似表示為[ 3] 

式中 :α, β , γ為與結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù) ;υ為粘度;Q 為流量.由式(2)可知:結(jié)構(gòu)相同的情況下 ,粘度增加其阻力矩 圖 1  渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.1 Turbine flowm eter s tr ucture diagr am增加 ,使得儀表系數(shù)減小 ,且儀表系數(shù)的線性區(qū)域減小 .由于渦輪流量計(jì)儀表系數(shù)與流體物性及流動(dòng)特性有復(fù)雜的關(guān)系 , 還不能用這些理論公式推導(dǎo)儀表系數(shù)得到定量的數(shù)據(jù), 儀表系數(shù)仍需由實(shí)流校驗(yàn)確定

2、介質(zhì)粘度對(duì)齒輪流量計(jì)系數(shù)影響的理論分析：

 齒輪流量計(jì)屬于容積式流量計(jì) .齒輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 2 .其工作原理為:流體在上游的壓力作用下進(jìn)入流量計(jì) , 推動(dòng)一對(duì)嚙合的圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) .齒輪的齒頂圓和端面與殼體底座及殼體上蓋之間的間隙非常小, 齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中, 輪齒把流動(dòng)的液體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)的體積單元, 每個(gè)體積單元等于兩個(gè)輪齒的容積.齒輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距的角度, 排出等于兩個(gè)輪齒容積的流體體積.在殼體上蓋對(duì)應(yīng)測(cè)量齒輪分度圓處安裝兩個(gè)電磁轉(zhuǎn)速傳感器, 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) , 輪齒每次經(jīng)過(guò)電磁轉(zhuǎn)速傳感器, 流量計(jì)發(fā)出一個(gè)電脈沖信號(hào) .根據(jù)流量計(jì)發(fā)出的脈沖數(shù)可以測(cè)量流體的流量[ 6] .

 齒輪流量計(jì)常用的流量計(jì)算公式與渦輪流量計(jì)一樣, 實(shí)際使用時(shí)也是由頻率與儀表系數(shù)求得流量 .

 齒輪流量計(jì)儀表系數(shù)的影響因素比渦輪流量計(jì)的要少 , 主要是泄漏量的影響.在結(jié)構(gòu)尺寸確定后泄漏量可近似表示為[ 2]

 ε=α＊Q +βQ 2/ υ,

 式中 :Q 為體積流量, 單位 :L/s ;α與 β 為與結(jié)構(gòu)尺寸等相關(guān)的常數(shù);υ為介質(zhì)粘度 .

 由式 (3)以及儀表系數(shù)的定義可知 υ越大泄漏量越小, 泄漏量越小對(duì)應(yīng)的儀表系數(shù)越大 , 線性區(qū)域也越寬.