摘要:闡述(shu)了渦輪流量計(ji) 的工作原理和(he)動态特性,建立(li)了渦輪流量計(ji)的多相流測量(liang)☔模型,并在多相(xiàng)流模拟裝置中(zhong)進行了實驗驗(yan)證,得出了流體(tǐ)密度是渦輪流(liú)量計在測量多(duo)相流的流量時(shí)❓的影響因子,并(bing)🐉且讨論了流體(ti)密度影響多相(xiang)流的流量測量(liàng)的規律。
　　在油田(tian)生産過程參數(shu)(如溫度、壓力等(děng))檢測中,以流址(zhǐ)和⭕各相🌂持率測(ce)址最爲複雜,是(shi)較難測址的兩(liǎng)個參數,因而🔴,引(yin)起了工🔱程技術(shù)人員的興趣.随(suí)着油田的發展(zhan),被測對象不再(zai)🍓局限于單相流(liú),而嬰對多相流(liú)、混合狀态的流(liu)址進行測量♋.測(ce)量多相流的技(ji)術難度要比單(dān)相流體的正确(que)測量大的多,知(zhi)道單相♌流體的(de)密度⛹🏻‍♀️、粘度及測(ce)量裝置的幾何(hé)結構,便可以對(dui)單相流進行定(ding)量分析。如果能(neng)利用多相流中(zhōng)每🧑🏽‍🤝‍🧑🏻一⛹🏻‍♀️相的上述(shu)各物理量對多(duo)柑流進行測量(liang)的話，就🈲很方便(bian)。但很遺憾的是(shi)🐇,多相流體的特(te)性遠比單相流(liu)體的特性父雜(zá)的多,如各組分(fèn)之聞不🥰能均勻(yun)混合、混合流體(ti)的異常性、流型(xing)轉變,相對速度(du)、流體性質、管道(dao)結構、沈動方向(xiàng)等因素将導緻(zhi)渦輪流量傳感(gǎn)器響應特性的(de)改變。
　　在單相流(liu)的條件下,渦輪(lun)的轉速和流經(jing)它的體積流址(zhi)🍉成🙇🏻-單值線性函(han)數,在油水兩相(xiàng)流中,隻要流址(zhǐ)超過始動流址(zhǐ),在允許的誤差(cha)範圍内,禍輪的(de)響應和體積流(liú)址也是成線性(xing)函數。
　　但在多相(xiang)流動中,即使在(zài)總流量保持不(bú)變的情況下,混(hùn)合流體的密度(dù)發生變化,也會(huì)引起渦輪轉速(su)🌈的很大變化。本(běn)㊙️文就🛀此問題,通(tong)過對渦輪流量(liàng)計的工作原理(lǐ)和特性分析,附(fu)述了在測量多(duo)相流時的流量(liàng)影響因子，并進(jìn)❗行了實驗驗證(zheng)。
l工作原理及數(shù)學模型建立
　　渦(wō)輪流量計是一(yi)種速度式儀表(biǎo),它是以動址矩(ju)守恒原理爲基(ji)礎的，流體沖擊(ji)渦輪葉片,使渦(wo)輪旋轉,渦輪⭐的(de)旋轉速度随流(liú)量的變化而變(biàn)化,最後從渦輪(lún)的轉數求出流(liú)量值,通過磁電(diàn)轉換裝置(或機(ji)械🛀輸出裝豎💛)将(jiang)渦輪轉速變化(hua)成電脈沖,送人(ren)二次儀表進行(háng)計算和顯示,由(you)單位時間電脈(mo)沖數和累計電(diàn)脈沖數反映出(chu)瞬時流址和累(lèi)計流量(見圖1)。.

式中:θ爲葉(yè)片與軸線之間(jian)的夾角;r爲渦輪(lun)平均半徑💞;A爲管(guǎn)❓道流👄通面積;ρ爲(wei)流體密度;?爲渦(wo)輪的旋轉角速(su)度;qv爲⛹🏻‍♀️通過管道(dao)的流量。

2渦輪流(liu)量計的特性分(fen)析
　　由式(5)和式(6)可(ke)見:當流體的粘(zhān)度增大時,渦輪(lún)的轉動角速度(dù)變小;當流體密(mi)度變大時,渦輪(lun)的轉動角速🙇🏻度(dù)也随之增大.在(zai)流體速度較小(xiǎo)(相當于層流狀(zhuàng)态)時,渦輪的頻(pin)率🏒響應非線性(xìng),且受流體性質(zhì)變化彬響較大(dà);當🎯流體速度較(jiào)高(相當🔞于湍流(liú)狀🥵态)時，式變小(xiao)，渦輪響應近似(si)線性,儀器常數(shu)K基本上不受流(liú)體粘度變化影(yǐng)🐇響。
　　渦輪啓動時(shi),要克服較大的(de)機械靜摩擦力(lì),因此需要較💃大(dà)始動流量。渦輪(lún)以一定的速度(du)轉動起來以後(hou)，需要機械動摩(mó)擦力和流體流(liú)動阻力,轉動阈(yu)值🔴qvmin與p0.5成反比,流(liú)體密度越大,qvi越(yuè)小🚶‍♀️。這種情況對(dui)于密度變化小(xiao)的液體來說,影(ying)響不大，可視爲(wei)常數。但對于📞多(duo)相流體米說,由(you)于溫度、壓力和(hé)分相含率的變(biàn)化🌈,引起p變化,從(cóng)而影響qvmin。
3實驗結(jié)果分析
　　實驗在(zài)以水和空氣爲(wèi)介質的流動模(mó)拟裝置中進行(hang)👨‍❤️‍👨,實🈲驗🔅中在氣體(ti)流量固定的前(qián)提下,逐漸增大(dà)水的流量,測🏃🏻量(liang)潤輪的響應值(zhi)。增大氣體的流(liú)量,重複上述操(cao)♻️作,得到了下面(mian)🔴的渦輪響應圖(tu)版,其中流量爲(wei)氣液的合流量(liàng)。圖中氣體流量(liàng)爲零時,流體的(de)密🤞度最大,測得(de)的響應曲線各(gè)流量響應值最(zui)大。由于氣流量(liàng)增大時,測得流(liú)體密度和粘度(dù)都變小,由式(5)和(hé)式(6)推得渦輪的(de)💛轉動角速度也(yě)随之變小,所以(yǐ)随着流體密度(dù)的減小,qvmin增大。

4結(jie)論
　　通過實驗驗(yàn)證,我們可以得(de)出如下的結論(lun):①渦輪流量計在(zài)測址多相流的(de)流量時,在總流(liú)量保持不變的(de)情況下,流體的(de)密度發生變化(hua)也會引起渦輪(lun)轉速的很✨大變(bian)化。②渦輪流量計(ji)的始動流址随(sui)多相流體密度(dù)的增大而減小(xiǎo)。
從以上得出的(de)結論可知，渦輪(lún)流量計在測量(liang)多相流體的流(liú)量的時候，流體(ti)的密度是影響(xiǎng)測量精度的主(zhu)要因素。

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