摘要：對渦(wō)輪流量傳感器進(jin)行了理論分析,給(gěi)出了渦輪流量計(ji)
儀表常數的計算(suàn)方法，讨論了獲得(dé)較大固有儀表常(chang)數K。時🏃🏻渦輪傳感器(qì)結構參數(如葉片(pian)數、渦輪半徑、口徑(jing)等)的優化組合問(wèn)題，通過多相流動(dong)實驗，總結出K。與流(liú)⛹🏻♀️動密度之間的實(shí)驗關系，由此給出(chū)用渦輪流量計測(ce)量多相流的半理(lǐ)論半經驗公式，并(bìng)在油井多相流量(liang)測量中得到了實(shí)際應用,符合較好(hǎo)。
1引言
工業生産過(guo)程參數(如溫度、壓(yā)力等)檢測中,以流(liu)量和各相持率💘測(cè)量最爲複雜,是較(jiao)難測量的兩個參(can)數,因而，引🥰起了工(gong)程📐技術人員的興(xìng)趣。随着工業的發(fa)展,被測對象不再(zài)限于單相🛀🏻,而要對(duì)多相流、混合狀态(tai)的流量進行測量(liàng)。測量多相流的技(jì)術難度要比單相(xiang)流體的精确測量(liàng)大得多,知道單相(xiang)流體的密度、粘度(dù)及📞測量裝置的幾(jǐ)何結構,便可以對(duì)單相流進行定量(liàng)分析。如果能利用(yòng)多相流中每一相(xiang)的.上述各物理量(liang)對多相流進行測(cè)量得話,就很方便(biàn)。但遺憾的是,多相(xiang)流體的特性遠比(bi)單相流體的特🐕性(xing)複雜得多,如各組(zu)分之間不能均勻(yún)混合、混合流體的(de)異常性👌、流型轉變(bian),相對💯速度、流體性(xing)質、管道結構、流動(dòng)方向等因素将導(dao)❄️緻渦輪流量傳感(gan)器響應特性的改(gai)㊙️變。
渦輪流量傳感(gan)器和顯示儀表組(zu)成的渦輪流量計(jì)以良好的重複性(xing)、寬廣的線性工作(zuo)區和精度高而受(shou)到用戶的歡🛀迎。渦(wō)輪流量計在測量(liàng)單相時，工作穩定(ding)性較好，但在多相(xiang)流動時，由于各相(xiàng)的速度、粘度、局部(bu)持率等因:素,影響(xiǎng)渦輪😍轉速。按常規(gui),同一流量所對應(yīng)的渦輪轉速保持(chi)不變,即儀器常數(shu)不變🙇🏻。但在多相流(liu)動時,即使在總流(liú)💚量保持不變的情(qing)況下，混合流體的(de)密度發生變化,也(ye)會🏃引起渦輪轉速(sù)的很大變化。由于(yú)在多相流動中,渦(wo)輪👈響應特性發生(shēng)了變化🈲，目前面臨(lín)的問題是渦輪流(liú)量傳感器是否能(néng)成功地應用于多(duo)相流的測量及如(rú)✌️何設計用于多相(xiàng)流測量的渦輪流(liú)量傳感器。就此問(wèn)題,這裏☀️,首先對渦(wo)輪傳感器進行了(le)理論分析,然後給(gei)出三☁️相流動中☂️渦(wō)輪流量計的實驗(yàn)響☔應特性,最後總(zong)結出用渦輪流量(liàng)計測量多相流流(liu)量的半理論半經(jing)驗公式。
2渦輪流量(liang)計測量原理
2.1流量(liang)計的響應方程
渦(wō)輪流量計通過渦(wō)輪轉數反映被測(cè)流量的大小，渦輪(lun)轉❗N與流量Q之間的(de)關系可以表示爲(wei):
N=K(Q--q)(1)
式中K一儀表常
q一(yi)啓動流量,通過标(biao)定獲得
2.2渦輪流量(liàng)計固有儀表常數(shu)的理論計算
渦輪(lun)流量計固有儀表(biǎo)常數K0主要與渦輪(lun)傳感器結構參數(shù)有關。(圖1),K0可按下式(shì)計算中:
式(2)可見(jian),對确定的渦輪流(liu)量傳感器，易知口(kǒu)徑D大,K0值小;葉🌈片📐數(shu)n大,K0值大等。如果要(yao)獲得較大的儀表(biao)常數,就要對渦輪(lun)傳感器的結構參(can)數進行優化設計(ji),從圖(2)可以看出,葉(yè)🌐片高度h增加,K。增大(dà);導程角增大,K0增大(da)🌈。對于φ19的過環空大(da)排量渦輪流量計(ji)而言,由.上式計算(suan)得K0=74.567rpm/m3/d,而水中标定的(de)Kw=78.89rpm/m3/d,表1給出不同口徑(jìng)和不同導程角下(xià)渦輪流📱量計固有(yǒu)儀表常數的計算(suàn)值。
3渦(wo)輪流量計在多相(xiàng)流中的響應實驗(yan)
實驗在以空氣柴(chái)油和水爲介質的(de)三相流動模拟裝(zhuāng)置中進🌈行🆚,透明的(de)井簡内徑爲125mm,流體(ti)全部集流後進入(rù)流量計。實驗發現(xiàn),總流量相等,但流(liu)動密度不等的實(shí)驗,K0值變化較大;流(liú)動密度相等,總流(liu)量不等的實驗,K0值(zhí)變化較小(圖3)。多相(xiàng)流動中渦輪儀器(qi)常數🆚校正因子Ck與(yǔ)流動密度ρn之間的(de)統計關系爲Ck=ρ0.5。
4多相(xiàng)流流量測量
由于(yu)機械加工及安裝(zhuang)工藝等方面的原(yuan)因,按渦輪流量計(ji)☂️固有儀表常數設(she)計的渦輪,必須在(zai)水中标定後才能(neng)💃🏻使用，設水中标定(dìng)的渦輪儀表常數(shu)爲Kw,則通過上述理(lǐ)論計算和🏃♀️實驗，歸(guī)納總結出渦輪流(liu)量計在多相流動(dòng)中的響應方程爲(wei):
Q=N/K+q.(3)
K=Kw+K0(ρn0.5-1)(4)
式中Kw---爲水中标定(dìng)的儀表常數
如果(guo)用全集流型渦輪(lun)流量計測得渦輪(lun)轉數N,在标準計♊量(liàng)裝置上通過标定(dìng)獲得Kw和q,結合輔助(zhu)參數ρn就可以用公(gong)式(3)計算出多相🚶♀️流(liu)總量。用(3)式在油.井(jǐng)的油㊙️、氣、水多相流(liu)流量測量中得到(dào)了實際應用,計算(suan)誤🚩差在5%以内。
5結論(lun)
通過理論計算和(he)多相流實驗，總結(jié)出了渦輪流量⁉️計(ji)儀器常☂️數在多相(xiàng)流動中的實驗關(guan)系,結合理論和實(shí)驗,給出了用渦輪(lun)流量計測量多相(xiang)流總流量📧的半經(jing)驗半理論關系式(shi)，實際應用證明該(gai)方法可行。
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