摘要:闡述(shu)了渦輪流(liú)量計 的工(gong)作原理和(he)動态特性(xing),建立了渦(wō)輪流量計(jì)的多相☂️流(liú)測量模型(xing),并在多相(xiang)流模拟裝(zhuang)置中進行(háng)了實驗驗(yan)證,得出了(le)流體密度(dù)是渦輪流(liu)量計在測(cè)量多相流(liu)的流量時(shi)的影響因(yīn)子,并且讨(tao)論了流體(tǐ)密度影響(xiang)多相❄️流的(de)流量測量(liang)的規律。
　　在(zai)油田生産(chǎn)過程參數(shù)(如溫度、壓(yā)力等)檢測(ce)中,以流址(zhǐ)和各相😍持(chí)♊率測址最(zui)爲複雜,是(shi)較難測址(zhi)的兩個💃參(cān)數,因而,引(yin)起了工程(chéng)技術人員(yuan)的興趣.随(suí)着油田的(de)發展,被測(ce)對象不再(zài)局限于單(dan)相流,而嬰(ying)對多相流(liu)、混合狀态(tài)的流址進(jin)行測量.測(cè)量多相流(liú)的技術難(nan)度要比單(dān)相流體的(de)正💛确測量(liang)大的多,知(zhī)道單相流(liú)體的密度(dù)、粘度及測(cè)量裝置😄的(de)幾何結構(gou),便可以對(duì)單相流🐕進(jin)行定量分(fèn)析💜。如果能(néng)利用多相(xiàng)流中每一(yī)相的上述(shu)各物理🔅量(liang)對多柑流(liu)進行測量(liang)的話，就很(hěn)方便。但很(hěn)遺憾的是(shì),多相流體(ti)的特性遠(yuǎn)比單相流(liú)體的特性(xìng)父雜🔆的多(duo),如各組分(fen)之聞不💜能(néng)均勻混合(hé)、混合流體(ti)的異常性(xìng)、流型轉變(bian),相對速度(dù)、流體性質(zhi)、管道結構(gòu)、沈動方向(xiang)等因素将(jiāng)導緻渦輪(lún)流量傳🔞感(gǎn)器響應特(tè)性的改變(biàn)。
　　在單相流(liú)的條件下(xia),渦輪的轉(zhuǎn)速和流經(jing)它的體積(jī)🈲流址成-單(dān)值線性函(han)數,在油水(shuǐ)兩相流中(zhōng),隻要流址(zhi)超過始動(dong)流址,在允(yun)許的誤差(chà)範圍内,禍(huò)輪的響應(ying)和體積☎️流(liú)址也是成(cheng)線性函數(shù)。
　　但在多相(xiàng)流動中,即(ji)使在總流(liu)量保持不(bú)變的情況(kuàng)🔅下💔,混合流(liu)體的密度(dù)發生變化(hua),也會引起(qi)渦輪轉速(sù)的很大變(bian)化。本文就(jiu)此問🧡題,通(tōng)過對渦輪(lún)流量計的(de)🔞工作原理(li)和特☔性分(fèn)析,附述了(le)在測量多(duo)相流時的(de)流量影響(xiǎng)📐因子，并進(jìn)行了實驗(yàn)驗證。
l工作(zuò)原理及數(shu)學模型建(jian)立
　　渦輪流(liú)量計是一(yī)種速度式(shi)儀表,它是(shì)以動址矩(jǔ)守恒原理(lǐ)㊙️爲基礎的(de)，流體沖擊(jī)渦輪葉片(pian),使渦輪旋(xuán)轉,渦輪的(de)旋轉速度(du)随流量的(de)變化而變(biàn)化,最後從(cong)渦輪的轉(zhuan)數求出流(liú)量值,通過(guò)磁🐕電轉換(huàn)裝置(或機(ji)械輸出裝(zhuāng)豎)将渦輪(lun)轉速變化(hua)成電脈沖(chòng),送人二次(cì)儀❗表進行(hang)計算和顯(xiǎn)示,由單位(wei)時間電脈(mo)沖數和累(lèi)計電脈沖(chong)數反映出(chu)瞬時流址(zhi)和累計流(liu)量(見圖1)。.

式中:θ爲葉(ye)片與軸線(xiàn)之間的夾(jiá)角;r爲渦輪(lún)平均半徑(jìng);A爲管道流(liu)通面積;ρ爲(wèi)流體密度(du);?爲渦輪的(de)旋轉角速(su)度;qv爲通過(guo)管道的流(liú)量。

2渦輪流(liú)量計的特(tè)性分析
　　由(you)式(5)和式(6)可(ke)見:當流體(tǐ)的粘度增(zēng)大時,渦輪(lún)的轉動角(jiǎo)速度變📧小(xiǎo);當流體密(mi)度變大時(shi),渦輪的轉(zhuan)動角速☎️度(du)也随之增(zeng)大.在流體(tǐ)速度較小(xiao)(相當于層(ceng)流狀态)時(shí),渦輪🍉的頻(pin)率響應非(fēi)線性,且受(shòu)流體性質(zhì)變化彬響(xiang)較大;當☎️流(liú)體速度較(jiào)高(相當👌于(yú)湍流狀态(tai))時，式變🐉小(xiao)，渦輪響應(ying)近似線性(xing),儀器常數(shu)K基本⭐上不(bu)受流體粘(zhan)度變化影(ying)💜響。
　　渦輪啓(qǐ)動時,要克(kè)服較大的(de)機械靜摩(mo)擦力,因此(cǐ)需要較大(dà)始動流量(liàng)。渦輪以一(yi)定的速度(dù)轉動起來(lái)以後，需要(yao)機💋械動摩(mó)擦力和流(liu)體流動阻(zu)力,轉動阈(yù)值qvmin與p0.5成反(fǎn)比,流體⛱️密(mi)度越大,qvi越(yue)小。這種情(qíng)況對于密(mì)度變化小(xiao)的液體來(lai)說,影響不(bu)大，可視爲(wei)常數。但對(duì)于多相流(liú)體米說,由(yóu)于溫度、壓(yā)力和分相(xiang)含率的變(bian)化🍉,引起p變(bian)化,從⛷️而影(yǐng)響qvmin。
3實驗結(jie)果分析
　　實(shí)驗在以水(shui)和空氣爲(wei)介質的流(liu)動模拟裝(zhuang)置中進行(hang),實驗中☂️在(zài)氣體流量(liang)固定的前(qian)提下,逐漸(jiàn)增大水的(de)流量,測量(liàng)潤📐輪的響(xiǎng)應🐇值。增大(dà)氣體的流(liu)量,重複上(shàng)述操作,得(de)到了下面(mian)的渦輪響(xiǎng)應圖版,其(qi)中流量爲(wèi)氣液的合(he)流量。圖中(zhōng)氣體流量(liang)爲零時🔞,流(liú)體的密度(dù)最大,測得(de)的響應曲(qu)線各流量(liang)響應值最(zuì)大。由于氣(qì)流量增大(dà)時,測得流(liú)體密度👌和(hé)粘度都變(bian)小,由式(5)和(he)式(6)推得渦(wo)輪的🐆轉動(dòng)角速度也(ye)随之變小(xiǎo),所以随着(zhe)流體密度(du)的減小,qvmin增(zeng)大。

4結論
　　通(tong)過實驗驗(yàn)證,我們可(kě)以得出如(ru)下的結論(lun):①渦輪流量(liàng)計在測址(zhǐ)📐多相流的(de)流量時,在(zai)總流量保(bǎo)持不變的(de)情況下,流(liú)體的密度(dù)發生變化(hua)也會引起(qi)渦輪轉♌速(sù)的很❓大變(biàn)化📐。②渦輪流(liu)量計的始(shǐ)動流址随(sui)多相流體(tǐ)密度的增(zēng)大而減小(xiǎo)。
從以上得(de)出的結論(lun)可知，渦輪(lún)流量計在(zai)測量多相(xiang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流體😍的流(liú)量的時候(hou)，流體的密(mi)度是影響(xiang)測量精度(dù)的主要因(yīn)素。

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