摘要:闡述(shù)了渦輪流量(liàng)計 的工作原(yuán)理和動态特(te)性,建立了渦(wo)輪流量計的(de)多相流測量(liang)模型,并在多(duō)相流模拟裝(zhuang)置中進行了(le)實驗驗證,得(de)出了流體👄密(mì)度是渦輪流(liú)量計在測量(liàng)多相流的流(liú)量時的影響(xiǎng)因子,并且讨(tao)論了流體密(mì)度影響多相(xiàng)流的流量測(cè)量的規律。
　　在(zai)油田生産過(guo)程參數(如溫(wēn)度、壓力等)檢(jian)測中,以流✂️址(zhǐ)和各相✂️持率(lǜ)測址最爲複(fú)雜,是較難測(ce)址的兩個參(can)數,因而,引起(qǐ)💃了工程技術(shù)人員的興趣(qu).随着油田的(de)發展🏃‍♂️,被測對(duì)象不再局限(xian)于單相流,而(er)嬰對多相㊙️流(liú)、混合狀态的(de)流址💃進行測(ce)量.測量多相(xiang)流的技術㊙️難(nan)度要比單相(xiang)流體的正🆚确(què)測量大的多(duo),知道單相👨‍❤️‍👨流(liu)體的密度、粘(zhān)度及測量裝(zhuang)置的幾何結(jié)構,便可以對(dui)單相流進行(hang)定🌈量分析🏃‍♂️。如(ru)果能利用多(duō)相流中每一(yī)相的上述各(gè)物理⭐量對多(duo)柑流進行測(cè)量的話，就很(hěn)方便。但很遺(yi)憾的是💃🏻,多相(xiang)流體的特性(xìng)遠比單相📞流(liú)體的特性父(fù)雜的多,如各(ge)組分之聞不(bu)能均勻混📐合(he)、混合流體的(de)異常性、流型(xing)轉變,相對速(sù)度、流體性🌈質(zhi)、管道結構、沈(shěn)動方向等因(yīn)素将導緻渦(wō)輪流量傳感(gan)器響應特性(xing)的改變。
　　在單(dan)相流的條件(jiàn)下,渦輪的轉(zhuǎn)速和流經它(tā)的體積流🆚址(zhǐ)成-單值線性(xing)函數,在油水(shuǐ)兩相流中,隻(zhī)要流址超過(guò)始動流址,在(zài)允許的誤差(chà)範圍内,禍輪(lun)的響應和體(tǐ)積流址也是(shì)成線性函數(shù)。
　　但在多相流(liú)動中,即使在(zài)總流量保持(chi)不變的情況(kuàng)下,混合流體(tǐ)的密度發生(sheng)變化,也會引(yǐn)起渦輪轉速(su)🏃的很大變化(hua)。本文就此問(wèn)題,通過對渦(wō)輪流量計的(de)🐇工作原理和(hé)特性分析,附(fu)述了💃🏻在測量(liàng)多相流時的(de)流量影響因(yīn)子，并進行了(le)實驗驗證。
l工(gōng)作原理及數(shù)學模型建立(lì)
　　渦輪流量計(jì)是一種速度(du)式儀表,它是(shi)以動址矩守(shou)恒原🔆理爲基(jī)👌礎的，流體沖(chong)擊渦輪葉片(piàn),使渦輪旋轉(zhuan),渦輪的旋㊙️轉(zhuǎn)速度随流量(liàng)的變化而變(biàn)化,最後從渦(wō)輪的轉數求(qiu)出流量值📱,通(tong)過磁電轉換(huan)裝置(或機械(xie)輸出裝豎)将(jiāng)渦輪轉速變(biàn)化成電脈沖(chòng),送💋人二次儀(yí)😍表進行計算(suan)和顯示,由單(dān)位時間電脈(mo)沖數和累計(ji)電脈沖數反(fan)映出瞬時流(liu)址和累計流(liu)量(見圖1)。.

式中:θ爲(wei)葉片與軸線(xian)之間的夾角(jiǎo);r爲渦輪平均(jun)半徑;A爲🥰管道(dao)🚶‍♀️流💘通面積;ρ爲(wèi)流體密度;?爲(wèi)渦輪的旋轉(zhuan)角速度;qv爲☁️通(tōng)過管道的流(liu)量。

2渦輪流量(liang)計的特性分(fen)析
　　由式(5)和式(shi)(6)可見:當流體(ti)的粘度增大(da)時,渦輪的轉(zhuǎn)動角速度變(bian)小;當流體密(mi)度變大時,渦(wō)輪的轉動角(jiǎo)速度也随之(zhī)增大⁉️.在流體(ti)速度較小(相(xiàng)當于層流狀(zhuang)态)時,渦輪的(de)頻率♌響應非(fēi)😘線性,且🌈受流(liu)體性質變化(hua)彬🌍響較大;當(dāng)流體速度較(jiào)高(相當于湍(tuān)流狀态)時，式(shì)變小，渦輪響(xiang)應近似線性(xing),儀器常數K基(ji)本🙇🏻上不受流(liu)體粘度變化(hua)影響。
　　渦輪啓(qǐ)動時,要克服(fu)較大的機械(xiè)靜摩擦力,因(yin)此需要較大(dà)始動流量。渦(wo)輪以一定的(de)速度轉動起(qǐ)來以後，需🧡要(yào)機械動摩擦(cā)力和流體流(liu)動阻力,轉動(dòng)阈值qvmin與p0.5成反(fǎn)⛱️比,流體密度(dù)越大,qvi越小。這(zhè)種情況對于(yu)密度🐆變化小(xiǎo)的液體來說(shuo),影響不大👄，可(ke)視爲常數。但(dàn)對于多相流(liu)體米說,由于(yú)溫度、壓力和(he)分相含率的(de)變化,引起p變(bian)化,從🔴而影響(xiǎng)qvmin。
3實驗結果分(fèn)析
　　實驗在以(yi)水和空氣爲(wèi)介質的流動(dong)模拟裝置中(zhōng)進行,實㊙️驗中(zhōng)在氣體流量(liàng)固定的前提(ti)下,逐漸增大(da)水的流量,測(ce)量潤輪的響(xiǎng)應值。增大氣(qì)體的流量,重(zhòng)複上述操作(zuo),得到了下面(mian)㊙️的渦輪響應(ying)圖✏️版,其中流(liu)量爲氣液的(de)合流量。圖中(zhong)氣體流量爲(wei)零時,流體的(de)密度最大,測(ce)得的響應曲(qu)線各流量響(xiǎng)應值最大。由(yóu)于🥵氣流量增(zeng)大時,測得流(liú)體密度💔和粘(zhān)度都變小,由(you)式(5)和式(6)推得(dé)渦輪的轉動(dòng)角速度也随(sui)‼️之變小,所以(yi)随着流體密(mi)度的減小,qvmin增(zēng)大。

4結論
　　通過(guò)實驗驗證,我(wǒ)們可以得出(chū)如下的結論(lùn):①渦輪流量📞計(jì)在測址多相(xiang)流的流量時(shí),在總流量保(bǎo)持不變的情(qíng)況下♍,流體的(de)密度發生變(biàn)化也會引起(qǐ)渦輪轉速的(de)很大變化♌。②渦(wō)輪流量計的(de)😘始動流址随(suí)多相流體密(mi)度的增大而(ér)減小。
從以上(shàng)得出的結論(lùn)可知，渦輪流(liu)量計在測量(liang)多相流體的(de)流量的時候(hòu)，流體的密度(dù)是影響測量(liàng)精度的主💃要(yao)因🐇素。

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