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油品計量在貿(mào)易、節(jié)能控制領(lǐng)域起著非常關(guān)鍵的作用。鑒于原油的重要作用，油品流量計量的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到供需雙方的巨大經(jīng)濟利益。
一些新型流量計，如質(zhì)量流量計、超聲波流量計等在石油工業(yè)中得到應(yīng)用，這些儀表的使用，對流量量值的溯源提出了特殊要求。由于油品的黏度大部分都比較高，在計量時不得不考慮油的黏度特性對流量的影響，對儀器儀表計量特性的影響，從而對油流量裝置中的標(biāo)準(zhǔn)表的選擇提出了更高的要求。渦輪流量計以其精度高、量程范圍大等優(yōu)點被選用在 DN80 mm 以上的管徑中應(yīng)用。下面就以高精度電子秤作為計量標(biāo)準(zhǔn)，渦輪流量計作為標(biāo)準(zhǔn)表，用電子秤來檢定渦輪流量計，從油品的黏度上對渦輪流量計儀表系數(shù)的特性進行研究。
1、試驗方法和測量原理
1. 1 黏度的測量
流體黏度是由于液體內(nèi)部的速度差，流層間存在切向阻力而引起的，液體的這種性質(zhì)叫做液體的黏性。而用來表征液體黏性的量稱之為黏度，黏度是流體的重要物理性質(zhì)之一，是區(qū)分牛頓流體和非牛頓流體的一個重要參數(shù)。在實際應(yīng)用中，非牛頓流體黏度的測量有其廣泛的用途，在工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)科學(xué)研究中具有重要的意義。測定液體黏度的方法和設(shè)備將直接決定生產(chǎn)耗費。
黏度數(shù)據(jù)的及時獲得以及黏度測量的誤差，都有可能影響企業(yè)的利益或科學(xué)研究的成敗。而我們所研究的油品的速度梯度與剪應(yīng)力是不符合牛頓黏性定律的流體，稱為非牛頓流體，濃稠的懸浮液、乳濁液、泥漿、長鏈聚合物溶液、生物流體、液體食品、涂料以及混凝土混合物等均為非牛頓流體。在實際中，大約有 90% 的流體都是非牛頓流體，非牛頓性流體的速度梯度與剪應(yīng)力呈曲線關(guān)系，或者呈不過原點的直線關(guān)系，如圖 1 所示，圖中，除①號曲線為牛頓體外，其他曲線都是非牛頓體。而試驗用的變壓器油也屬于非牛頓流體。
旋轉(zhuǎn)測量法作為測量黏度zui直接的方法，其原理是基于流體中的物體旋轉(zhuǎn)或這些物體靜止而使周圍的流體旋轉(zhuǎn)，這些物體將受到流體的黏性力矩的作用，黏性力矩的大小與流體的黏度成正比，通過測量黏性力矩計旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速求黏度。
在測量時，把油樣品放入到恒溫水浴中，然后把測黏度的轉(zhuǎn)子*沒入油樣品中，測量在不同溫度下樣品的黏度值并記錄下來，如圖 2 所示。
旋轉(zhuǎn)黏度計測量計算公式如式 (1) ～ 式 (3)所示。
式中: ω 為轉(zhuǎn)子角速度，rad/s; Ｒ c 為轉(zhuǎn)子中心到護架間的距離，cm; Ｒ b 為轉(zhuǎn)子的半徑，cm; L 為轉(zhuǎn)子的長度，cm; x 為轉(zhuǎn)子的剪切速率，cm; η 為運動黏度，mm 2 /s; τ 為動力黏度，Pa/s; γ 為轉(zhuǎn)速，r/min; M 為剪切力矩，N·m。
1. 2 密度的測量
油品的密度在稱重法流量裝置中對儀表的修正也是很重要的量之一，要想取得很好的儀表精度，密度的計量和測量以及代入計算也很重要。
本文采用在線密度計和實驗室玻璃密度計測量相結(jié)合的原理來測定溫度對密度的影響。
實驗室采用的玻璃密度計型號為 SY-02，密度范圍為 700 ～960 kg/m 3 ，刻度間隔 0. 5 kg/m 3 ，zui大刻度誤差 ± 0. 3 kg/m 3 ; 溫度計范圍 0 ～ 50 ℃，刻度間隔 0. 1 ℃，zui大誤差 ±0. 1 ℃。按照規(guī)程中的要求對油品進行升溫處理，而后得到測量密度，并整理其數(shù)據(jù)。
在線密度計密度測定按下列公式計算測得
式中: ρ ms 為參比條件下的密度，kg/m 3; ρm 為工況條件下密度計顯示值，kg/m 3 ; γ 為液體密度溫度系數(shù)，℃－1 ; ts 為標(biāo)準(zhǔn)參比溫度，℃; t 為液體平均溫度，℃; F 為壓縮系數(shù)，kPa－1 ; Pm 為液體飽和蒸汽壓力，kPa; P e 為工況條件下平均壓力，kPa; D f為密度系數(shù)。
1. 3 渦輪流量計的測量
渦輪流量計以其量程寬、壓力損失小、響應(yīng)快、容易維修等特點廣泛應(yīng)用于石油化工等行業(yè)。
計量時，準(zhǔn)確度的影響也至關(guān)重要，作為標(biāo)準(zhǔn)表其準(zhǔn)確度要求更高，因此要考慮多方面的因素來對標(biāo)準(zhǔn)渦輪流量計進行校準(zhǔn)。在實驗室滿足檢定條件、安裝要求的情況下，對溫度、黏度、介質(zhì)、壓力都要有很高的要求。檢定示意圖如圖 3所示。
式中: k 為渦輪流量計儀表系數(shù)，1/L; N 為在某一時間內(nèi)經(jīng)過流量計的脈沖數(shù)，個; ρ 為流經(jīng)渦輪流量計的密度值，kg/m 3 ; q m 為工作狀態(tài)下實際的質(zhì)量流量值，m 3 /h; C p 為壓力變化引起的傳感其尺寸變化修正系數(shù)，kPa－1 ; Ct 為溫度變化引起的傳感器變化修正系數(shù)，℃－1 ; CtV 為溫度變化引起的體積變化修正系數(shù)，℃－1 。
其中ρ = A + bT(6)
式中: T 為液體介質(zhì)的溫度，℃; A，b 為常數(shù)。
2、實驗數(shù)據(jù)分析
采用靜態(tài)質(zhì)量法，用Ⅰ級電子秤作為標(biāo)準(zhǔn)器對渦輪流量計進行檢定，渦輪流量計的量程范圍為 0 ～ 120 m 3 /h，按 規(guī) 定 取 5 個 點 (0. 2Q max ，0. 4Q max ，0. 6Q max ，0. 7Q max ，Q max ) 進行檢定。在不同的溫度下分別檢定6 次，并記錄數(shù)據(jù)如表1 所示。
由檢定數(shù)據(jù)可得特性曲線如圖 4 所示。
由圖 4 所示可知: 隨著黏度的增加，該儀表系數(shù)越接近出廠標(biāo)定值，其誤差越小，可降低到0. 15 %以內(nèi)，滿足作為標(biāo)準(zhǔn)表的要求。
(1) 質(zhì)量法電子秤精度高，其準(zhǔn)確度高達0. 02%，標(biāo)定渦輪流量計準(zhǔn)確可靠。
(2) 黏度對渦輪流量計的儀表系數(shù)影響不大，隨著黏度的增加，儀表系數(shù)隨之變大，但到一定程度其數(shù)值增大的不是很明顯。
(3) 渦輪流量計儀表系數(shù)的變化在 0. 21% ～0. 30%，而對于渦輪流量計作為標(biāo)準(zhǔn)表的精度要求為0. 10 ～0. 15%之間，因此要做適時的修正，從而獲得更高的準(zhǔn)確度。
