摘要：對渦輪(lún)流量傳感器(qi)進行了理論(lùn)分析,給出了(le)渦輪流量計(jì) 儀表常數的(de)計算方法，讨(tao)論了獲得較(jiao)大固有儀表(biǎo)常數K。時渦輪(lun)🏃🏻傳感器結構(gòu)參數(如葉片(pian)數、渦輪半徑(jing)、口徑等)的優(you)化組合♊問題(tí)🙇🏻，通過多相流(liú)動實驗，總結(jié)出K。與流動密(mì)度⚽之間的實(shi)驗關系，由此(cǐ)給出用渦輪(lún)流量計測量(liàng)多相流💔的半(bàn)理論半經驗(yàn)公式，并在油(yóu)井多相流量(liàng)測量中得到(dao)了實際應用(yong)💚,符合較好。
1引(yin)言
　　工業生産(chan)過程參數(如(ru)溫度、壓力等(deng))檢測中,以流(liu)量👣和♻️各相持(chí)率測量最爲(wei)複雜,是較難(nan)測量的兩個(ge)參數,因而，引(yin)起了工程技(jì)術人員的興(xing)趣。随着工業(ye)的發展,被測(cè)對象不再限(xiàn)于單相,而要(yao)對多相流、混(hun)合狀态的流(liu)㊙️量進行測🈚量(liang)。測量多相流(liú)的技💋術難度(du)要比單相流(liu)體的精确測(cè)量大得多,知(zhi)道單相流體(ti)的👉密度、粘度(dù)及測量裝置(zhì)的幾何結構(gòu),便可以對單(dan)相流進行定(ding)量分析。如果(guo)能利用多相(xiang)流中每一相(xiang)的.上述各物(wù)理量對多相(xiang)流進行測量(liàng)得話㊙️,就很方(fang)便✉️。但遺憾的(de)是,多相流體(tǐ)🈲的特性遠比(bi)單相流體的(de)特👅性複雜得(de)多,如各組分(fen)之間不能均(jun1)勻混♈合、混合(he)流✊體的異常(chang)性、流型轉變(biàn),相✔️對速度、流(liu)體性質、管道(dao)結構、流♉動方(fang)向等因素将(jiang)導緻渦❤️輪💚流(liú)量傳感器響(xiǎng)應特性的改(gai)✍️變。
　　渦輪流量(liang)傳感器和顯(xian)示儀表組成(chéng)的渦輪流量(liàng)計🈲以良好的(de)重複性、寬廣(guang)的線性工作(zuò)區和精度高(gāo)而受到用戶(hù)的歡迎。渦輪(lún)流量計在測(ce)量單相時，工(gong)作🐉穩定性較(jiào)好，但在多相(xiang)流動時，由于(yú)各相的速度(dù)、粘🌈度、局部持(chi)率等因:素,影(yǐng)響渦輪轉速(sù)。按常規,同一(yi)流量所對應(ying)的渦輪轉速(su)保持不變,即(ji)儀器常數不(bu)變㊙️。但在多相(xiàng)流動時,即使(shi)在總流量保(bao)持不變的情(qing)況下，混合流(liu)體的密度發(fa)生變化,也會(hui)引起渦輪轉(zhuǎn)速的🌍很大變(bian)化。由于在多(duo)相流動中,渦(wō)輪響應特性(xing)發生了變化(hua)，目前面臨的(de)問題是渦輪(lún)流量傳感器(qì)是否能成功(gōng)地應用于多(duō)相流的測量(liang)及如何設計(jì)用于多相流(liú)測量的渦輪(lún)流量傳感器(qi)。就此問題,這(zhe)裏,首先對渦(wō)輪傳感器進(jin)行了理論分(fèn)析,然後給出(chū)三相流動中(zhong)渦輪流量計(ji)的實驗響應(yīng)特性,最後總(zǒng)結出用渦輪(lún)流量✍️計測量(liang)多相流流量(liàng)🈲的半理論半(ban)📐經驗公式。
2渦(wo)輪流量計測(ce)量原理
2.1流量(liang)計的響應方(fang)程
　　渦輪流量(liàng)計通過渦輪(lún)轉數反映被(bei)測流量的大(da)小🤩，渦輪轉N與(yu)流量Q之間的(de)關系可以表(biǎo)示爲:
N=K(Q--q)(1)
式中K一(yi)儀表常
q一啓(qǐ)動流量,通過(guo)标定獲得
2.2渦(wō)輪流量計固(gù)有儀表常數(shù)的理論計算(suàn)
　　渦輪流量計(ji)固有儀表常(chang)數K0主要與渦(wō)輪傳感器結(jie)構參數有關(guān)。(圖1),K0可按下式(shi)計算中:
 
　　式(2)可(kě)見,對确定的(de)渦輪流量傳(chuán)感器，易知口(kǒu)徑D大,K0值小;葉(ye)片數n大,K0值大(da)等。如果要獲(huo)得較大的儀(yi)表常數,就要(yào)對渦輪傳感(gan)器的結構參(can)數進行優化(hua)設計,從圖(2)可(kě)以看出,葉片(piàn)高度h增加,K。增(zeng)大;導程角增(zeng)大,K0增大。對于(yu)φ19的過環空大(da)排量渦輪流(liu)量計而言,由(you).上式計算得(dé)K0=74.567rpm/m3/d,而水中标定(ding)的Kw=78.89rpm/m3/d,表1給出不(bu)同口徑和不(bu)同導程角下(xià)渦輪流量計(ji)固有儀表常(chang)數的計算值(zhi)。
 
3渦(wō)輪流量計在(zài)多相流中的(de)響應實驗
　　實(shi)驗在以空氣(qì)柴油和水爲(wei)介質的三相(xiang)流動模拟裝(zhuāng)🔞置🚶中進行,透(tou)明的井簡内(nei)徑爲125mm,流體全(quan)部集流後進(jìn)入🏒流量計。實(shi)❄️驗發現,總流(liu)量相等,但流(liú)動密度不等(děng)的實驗,K0值變(bian)化較大;流動(dong)密🌈度相等,總(zong)流量不等的(de)實驗,K0值🌈變化(huà)較小(圖3)。多相(xiang)流動中渦輪(lun)♈儀器常數㊙️校(xiào)正因子Ck與流(liu)動密度ρn之間(jian)的統計關系(xì)爲Ck=ρ0.5。
 
4多相流流量(liang)測量
　　由于機(jī)械加工及安(an)裝工藝等方(fang)面的原因,按(an)渦輪流量⛷️計(jì)固有儀表常(cháng)數設計的渦(wo)輪,必須在水(shuǐ)中标定後才(cái)能🐇使用，設水(shuǐ)中标定的渦(wō)輪儀表常數(shu)爲Kw,則通過上(shàng)述理論‼️計算(suàn)和實驗，歸納(nà)總結出渦輪(lún)流量計在多(duo)相流動中的(de)響應方程✂️爲(wèi):
Q=N/K+q.(3)
K=Kw+K0(ρn0.5-1)(4)
式中Kw---爲水中(zhong)标定的儀表(biao)常數
　　如果用(yòng)全集流型渦(wo)輪流量計測(ce)得渦輪轉數(shu)N,在标準計🏃‍♀️量(liàng)裝置上通過(guo)标定獲得Kw和(he)q,結合輔助參(can)數ρn就可以用(yong)公式(3)計算出(chū)🔞多相流總量(liang)。用(3)式在油.井(jing)的油、氣、水多(duo)相流流量測(ce)量中得到⭕了(le)實際♍應用,計(ji)算誤差在5%以(yi)内🤞。
5結論
　　通過(guo)理論計算和(he)多相流實驗(yàn)，總結出了渦(wō)輪流量計儀(yi)♉器常數在多(duō)相流動中的(de)實驗關系,結(jié)合理論和實(shí)驗,給出了用(yòng)渦輪流🤞量計(jì)測量多相流(liu)總流量的半(ban)經驗半理論(lun)關系式，實際(jì)應用證明該(gai)方法可行。

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