摘要:闡(chan)述了渦(wo)輪流量(liang)計 的工(gong)作原理(li)和動态(tai)特性,建(jian)立了渦(wo)輪流量(liang)計的多(duo)相流測(ce)量✔️模型(xing),并在多(duo)相流模(mo)拟裝置(zhi)中進行(hang)了實💛驗(yan)驗證,得(de)出了流(liu)體密度(du)是渦輪(lun)流量計(ji)在測量(liang)多相流(liu)的流量(liang)時♋的影(ying)響因子(zi),并且讨(tao)論了流(liu)體密度(du)影響多(duo)相流的(de)流量測(ce)量的規(gui)律。
　　在油(you)田生産(chan)過程參(can)數(如溫(wen)度、壓力(li)等)檢測(ce)中,以流(liu)址和🤞各(ge)相持🛀🏻率(lü)測址最(zui)爲複雜(za),是較難(nan)測址的(de)兩個參(can)數,因而(er),引起了(le)工程技(ji)術人員(yuan)的興趣(qu).随着油(you)田的發(fa)展💰,被測(ce)對象不(bu)再局限(xian)于單相(xiang)流✊,而嬰(ying)對多相(xiang)流、混合(he)狀态的(de)流址進(jin)行測量(liang).測量多(duo)相流的(de)技術難(nan)度要比(bi)單相流(liu)體的正(zheng)确測量(liang)大的🥵多(duo),知道單(dan)相流體(ti)的密度(du)🔱、粘度及(ji)測量裝(zhuang)置的幾(ji)何結構(gou),便可以(yi)❗對單相(xiang)流進行(hang)定量分(fen)析。如果(guo)能利用(yong)多相流(liu)中每⁉️一(yi)相的上(shang)述各物(wu)理量對(dui)多柑流(liu)進行測(ce)量的話(hua)，就很方(fang)便。但很(hen)遺憾的(de)是,多相(xiang)流體的(de)特性遠(yuan)比👅單相(xiang)流體的(de)特性父(fu)雜🈲的多(duo),如🧡各組(zu)分之聞(wen)不能均(jun)勻混合(he)、混合流(liu)體的異(yi)常性、流(liu)⚽型轉變(bian),相對速(su)度、流體(ti)性質、管(guan)道結構(gou)、沈動方(fang)向等因(yin)素将導(dao)緻渦輪(lun)流量傳(chuan)感器響(xiang)應特性(xing)的改變(bian)。
　　在單相(xiang)流的條(tiao)件下,渦(wo)輪的轉(zhuan)速和流(liu)經它的(de)體積流(liu)址成-單(dan)㊙️值線性(xing)函數,在(zai)油水兩(liang)相流中(zhong),隻要流(liu)址超過(guo)始動流(liu)址,在允(yun)許的誤(wu)差範圍(wei)内,禍輪(lun)的響應(ying)和體積(ji)流址也(ye)是成線(xian)性函數(shu)。
　　但在多(duo)相流動(dong)中,即使(shi)在總流(liu)量保持(chi)不變的(de)情況下(xia),混合流(liu)體🌈的密(mi)度發生(sheng)變化,也(ye)會引起(qi)渦輪轉(zhuan)速♊的很(hen)大變化(hua)。本♊文就(jiu)此問題(ti),通過對(dui)渦輪流(liu)量計的(de)工作原(yuan)理和特(te)性分析(xi),附述了(le)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻在測量(liang)多相流(liu)時的流(liu)量影響(xiang)因子，并(bing)進行了(le)實驗🌈驗(yan)證。
l工作(zuo)原理及(ji)數學模(mo)型建立(li)
　　渦輪流(liu)量計是(shi)一種速(su)度式儀(yi)表,它是(shi)以動址(zhi)矩守🛀🏻恒(heng)👄原理爲(wei)基礎的(de)，流體沖(chong)擊渦輪(lun)葉片,使(shi)渦輪旋(xuan)轉,渦輪(lun)🚶的旋轉(zhuan)速度随(sui)流量🏃‍♂️的(de)變化而(er)變化,最(zui)後從渦(wo)輪的轉(zhuan)數求出(chu)流量值(zhi),通過磁(ci)電轉換(huan)😍裝置(或(huo)機械輸(shu)出裝豎(shu))将渦輪(lun)轉👨‍❤️‍👨速變(bian)化成☔電(dian)脈沖,送(song)人二次(ci)儀表進(jin)行計算(suan)和顯示(shi),由單位(wei)時間電(dian)脈沖數(shu)和累計(ji)👄電脈沖(chong)數反映(ying)出瞬時(shi)流址和(he)累計流(liu)量(見圖(tu)🤟1)。.

式中:θ爲(wei)葉片與(yu)軸線之(zhi)間的夾(jia)角;r爲渦(wo)輪平均(jun)半徑;A爲(wei)💋管道流(liu)通面積(ji);ρ爲流體(ti)密度;?爲(wei)渦輪的(de)旋轉角(jiao)速度;qv爲(wei)通過管(guan)道的流(liu)量。

2渦輪(lun)流量計(ji)的特性(xing)分析
　　由(you)式(5)和式(shi)(6)可見:當(dang)流體的(de)粘度增(zeng)大時,渦(wo)輪的轉(zhuan)動角速(su)🌏度變小(xiao);當流體(ti)密度變(bian)大時,渦(wo)輪的轉(zhuan)動角速(su)度也随(sui)之增大(da).在流體(ti)速🌈度較(jiao)小(相當(dang)于層流(liu)狀态)時(shi),渦輪的(de)頻率🧑🏾‍🤝‍🧑🏼響(xiang)應非線(xian)性,且受(shou)流體性(xing)質變化(hua)彬響較(jiao)大;當流(liu)體速度(du)較高(相(xiang)當🌏于湍(tuan)流狀态(tai))時，式變(bian)小，渦輪(lun)響應近(jin)似線性(xing),儀器常(chang)數K基本(ben)上不受(shou)流體👌粘(zhan)度變化(hua)影👣響。
　　渦(wo)輪啓動(dong)時,要克(ke)服較大(da)的機械(xie)靜摩擦(ca)力,因此(ci)需要較(jiao)❤️大🍓始動(dong)流量。渦(wo)輪以一(yi)定的速(su)度轉動(dong)起來以(yi)後，需要(yao)機械動(dong)摩擦力(li)和流體(ti)流動阻(zu)力,轉動(dong)阈值qvmin與(yu)p0.5成反比(bi),流體密(mi)度越大(da),qvi越小。這(zhe)種情況(kuang)對于密(mi)度變化(hua)小的液(ye)體來說(shuo),影響不(bu)大，可視(shi)爲常數(shu)。但對于(yu)多相流(liu)體米說(shuo),由于溫(wen)度、壓力(li)和分相(xiang)✨含率的(de)變化,引(yin)起p變化(hua),從而影(ying)響qvmin。
3實驗(yan)結果分(fen)析
　　實驗(yan)在以水(shui)和空氣(qi)爲介質(zhi)的流動(dong)模拟裝(zhuang)置中進(jin)🚶‍♀️行,實驗(yan)中在氣(qi)體流量(liang)固定的(de)前提下(xia),逐漸增(zeng)大水🈲的(de)流👌量,測(ce)🔅量潤🚶‍♀️輪(lun)的響應(ying)值。增大(da)氣體的(de)流量,重(zhong)複上述(shu)操作,得(de)到了下(xia)面💞的渦(wo)輪響應(ying)圖版,其(qi)中流量(liang)👅爲氣液(ye)的合流(liu)量。圖中(zhong)氣體流(liu)量爲零(ling)時🈲,流體(ti)的密度(du)最大,測(ce)得㊙️的響(xiang)應曲線(xian)各流量(liang)響應值(zhi)最大。由(you)于🌂氣流(liu)量增大(da)時🙇🏻,測得(de)流體密(mi)度🔴和粘(zhan)度都變(bian)小,由式(shi)(5)和式(6)推(tui)得渦輪(lun)的轉動(dong)角🌈速度(du)也随🐉之(zhi)變小,所(suo)以随着(zhe)流體密(mi)度的減(jian)小,qvmin增大(da)。

4結論
　　通(tong)過實驗(yan)驗證,我(wo)們可以(yi)得出如(ru)下的結(jie)論:①渦輪(lun)流量🐕計(ji)在測址(zhi)💞多相流(liu)的流量(liang)時,在總(zong)流量保(bao)持不變(bian)的情💞況(kuang)下,流體(ti)🛀🏻的密度(du)發🔆生變(bian)化也會(hui)引起渦(wo)輪轉速(su)的很大(da)變化。②渦(wo)輪流量(liang)計的始(shi)動流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻址(zhi)随多相(xiang)流體密(mi)度的增(zeng)大而減(jian)小。
從以(yi)上得出(chu)的結論(lun)可知，渦(wo)輪流量(liang)計在測(ce)量多相(xiang)🈲流💋體的(de)流量💋的(de)時候，流(liu)體的密(mi)度是影(ying)響測量(liang)精度的(de)主要因(yin)素。

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