設為首頁
加入收藏
聯系我們 油品計量在貿易、節能控制領域起著非常關鍵的作用。鑒于原油的重要作用，油品流量計量的準確與否直接關系到供需雙方的巨大經濟利益。
一些新型流量計，如質量流量計、超聲波流量計等在石油工業中得到應用，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準表的選擇提出了更高的要求。渦輪流量計以其精度高、量程范圍大等優點被選用在 DN80 mm 以上的管徑中應用。下面就以高精度電子秤作為計量標準，渦輪流量計作為標準表，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之一，是區分牛頓流體和非牛頓流體的一個重要參數。在實際應用中，非牛頓流體黏度的測量有其廣泛的用途，在工業生產和基礎科學研究中具有重要的意義。測定液體黏度的方法和設備將直接決定生產耗費。
黏度數據的及時獲得以及黏度測量的誤差，都有可能影響企業的利益或科學研究的成敗。而我們所研究的油品的速度梯度與剪應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力呈曲線關系，或者呈不過原點的直線關系，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或這些物體靜止而使周圍的流體旋轉，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體的轉速求黏度。
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。
旋轉黏度計測量計算公式如式 (1) ～ 式 (3)所示。
式中: ω 為轉子角速度，rad/s; Ｒ c 為轉子中心到護架間的距離，cm; Ｒ b 為轉子的半徑，cm; L 為轉子的長度，cm; x 為轉子的剪切速率，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，并整理其數據。
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，℃－1 ; ts 為標準參比溫度，℃; t 為液體平均溫度，℃; F 為壓縮系數，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。
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、響應快、容易維修等特點廣泛應用于石油化工等行業。
計量時，準確度的影響也至關重要，作為標準表其準確度要求更高，因此要考慮多方面的因素來對標準渦輪流量計進行校準。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、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，1/L; N 為在某一時間內經過流量計的脈沖數，個; ρ 為流經渦輪流量計的密度值，kg/m 3 ; q m 為工作狀態下實際的質量流量值，m 3 /h; C p 為壓力變化引起的傳感其尺寸變化修正系數，kPa－1 ; Ct 為溫度變化引起的傳感器變化修正系數，℃－1 ; CtV 為溫度變化引起的體積變化修正系數，℃－1 。
其中ρ = A + bT(6)
式中: T 為液體介質的溫度，℃; A，b 為常數。
2、實驗數據分析
采用靜態質量法，用Ⅰ級電子秤作為標準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 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，并記錄數據如表1 所示。
由檢定數據可得特性曲線如圖 4 所示。
由圖 4 所示可知: 隨著黏度的增加，該儀表系數越接近出廠標定值，其誤差越小，可降低到0. 15 %以內，滿足作為標準表的要求。
(1) 質量法電子秤精度高，其準確度高達0. 02%，標定渦輪流量計準確可靠。
(2) 黏度對渦輪流量計的儀表系數影響不大，隨著黏度的增加，儀表系數隨之變大，但到一定程度其數值增大的不是很明顯。
(3) 渦輪流量計儀表系數的變化在 0. 21% ～0. 30%，而對于渦輪流量計作為標準表的精度要求為0. 10 ～0. 15%之間，因此要做適時的修正，從而獲得更高的準確度。
