摘要:闡(chan)述了渦輪流(liu)量計 的工作(zuo)原理和動态(tài)特性,建立了(le)渦輪流量計(ji)的多相流測(ce)量模型,并在(zai)多相流模拟(ni)裝置中進行(háng)了實驗驗⛱️證(zhèng),得出了流體(ti)密度😍是渦輪(lún)流量計在測(cè)量多相流的(de)流量時的影(ying)響因子，并且(qie)讨論⭐了流體(ti)密度影響多(duō)相流的流量(liang)測量的規律(lǜ)。
　　在油田生産(chǎn)過程參數(如(rú)溫度、壓力等(deng))檢測中，以流(liu)量♍和各相持(chí)率測量複雜(za),是較難測量(liang)的兩個參數(shu)⚽,因而✍️,引起了(le)工程技術人(ren)員的興趣.随(sui)着油田的發(fā)展,被測對象(xiàng)不再局限于(yú)單相流，而要(yào)🛀🏻對多相流、混(hùn)合狀态的流(liu)量進行測量(liang)。測量多相流(liu)的技術難度(dù)要比單相流(liú)體的正确測(ce)量大的多,知(zhi)道單相流體(tǐ)的密度、粘度(du)及測量裝置(zhi)的幾何結構(gou)，便可以對單(dan).相流進行定(dìng)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)的話，就很方(fang)便。但很遺憾(hàn)的是,多相流(liú)體的💃特性遠(yuǎn)比單相⭕流體(ti)☀️的特性複雜(zá)的多，如各組(zǔ)分之間不能(néng)均🛀🏻勻混合、混(hùn)🥰合流體的異(yi)常性、流型轉(zhuan)💘變，相對速度(dù)、流體性質、管(guǎn)道結構、流動(dòng)方向等因素(su)将導緻渦輪(lun)流量傳感器(qì)🔞響應特性👅的(de)改變"
　　在單相(xiang)流的條件下(xia)，渦輪的轉速(sù)和流經它的(de)體積流量成(cheng)一單值線性(xìng)函數,在油水(shui)兩相流中，隻(zhī)要流量超過(guò)始動流🚩量,在(zai)允許的誤差(cha)範圍内,渦輪(lun)的響❤️應和體(ti)積流量也是(shì)成線性函數(shù)。
　　但在多相流(liu)動中，即使在(zai)總流量保持(chi)不變的情況(kuang)下，混合🌐流體(ti)的密度發生(shēng)變化，也會引(yin)起渦輪轉速(sù)的很大變化(hua)。本文就此問(wèn)題,通過對渦(wō)輪流量計的(de)🔅工作原理和(hé)特性分析，闡(chǎn)述了♋在測量(liang)多相流時的(de)流量影響因(yīn)子，并進行了(le)實驗驗證。
1工(gōng)作原理及數(shu)學模型建立(li)
　　渦輪流量計(jì)是一種速度(dù)式儀表,它是(shì)以動量矩守(shou)恒原理爲基(jī)礎的，流體沖(chòng)擊渦輪葉片(piàn),使渦輪旋轉(zhuan),渦輪的旋👅轉(zhuan)速🔴度随流量(liàng)✌️的變化而變(biàn)化，最後從渦(wo).輪的轉數求(qiu)出流量值，通(tōng)過磁電轉換(huan)裝置(或機械(xie)輸出裝置)将(jiāng)渦輪轉速變(bian)化成電脈沖(chong),送入二次儀(yí)表進行計算(suan)和顯示，由單(dān)位時間電脈(mo)沖數和累計(ji)電脈沖數反(fan)映出瞬時流(liu)量和🐇累計流(liu)量(見圖🔅1)
 
　　所以,由(you)動量矩定理(li)可知，渦輪的(de)運動微分方(fāng)程爲☔:
 
　　式中:J爲(wèi)渦輪的轉動(dòng)慣量;w爲渦輪(lún)的旋轉角速(su)度;∑M爲作用在(zài)渦輪上的合(hé)力矩。
　　在正常(chang)工作條件下(xia)，可認爲管道(dào)内的流體流(liú)量不随👈時間(jian)㊙️變化㊙️，即渦輪(lun)以恒定的角(jiǎo)速度ω旋轉,這(zhe)樣就有
那麽(me)渦輪的運動(dòng)微分方程變(bian)爲：
∑M=M-∑Mi=0，（2）
　　這裏把∑M分(fèn)成了兩部分(fen),即驅動渦輪(lun)旋轉的驅動(dòng)力✉️矩M和🔴阻礙(ài)😘渦輪旋轉的(de)各種阻力矩(jǔ)∑Mi。通過分析計(ji)算,驅動力矩(jǔ)爲
 
　　式中:θ爲葉(ye)片與軸線之(zhi)間的夾角;r爲(wèi)渦輪平均半(bàn)徑;A爲管♌道流(liu)✍️通面積;ρ爲流(liú)體密度;ω爲渦(wo)輪的旋轉角(jiǎo)速度;qv爲通過(guo)管道的流量(liang)。
　　将式(3)代入(2)中(zhong)得:
 
2渦輪流量(liàng)計的特性分(fen)析
　　由式(5)和式(shi)(6)可見:當流體(ti)的粘度增大(da)時,渦輪的轉(zhuǎn)動角速度變(biàn)🌈小;當流體密(mi)度變大時,渦(wo)輪的轉動角(jiǎo)速度也随之(zhī)增大。在流體(tǐ)速度較小(相(xiang)當于層流狀(zhuang)态)時,渦輪的(de)頻率🌈響應非(fēi)線性,且受流(liú)體性質變化(hua)影響較大;當(dāng)流體速度較(jiào)高(相當于湍(tuan)流狀态)時,式(shì)變小，渦輪響(xiang)應近似線性(xìng),儀器常數K基(ji)本上不受流(liu)體粘度變化(hua)影響。
　　渦輪啓(qǐ)動時,要克服(fú)較大的機械(xie)靜摩擦力,因(yin)此需要較👌大(da)始動流量。渦(wō)輪以--定的速(sù)度轉動起來(lái)以後,需要🐅機(jī)械🔞動摩擦力(li)📱和流體流動(dong)阻力,轉動阈(yu)值qVmin與p0.5成反比(bǐ)，流體密度越(yuè)大，qVmin越小。這種(zhong)情況👣對于密(mi)度變化小的(de)液體來說，影(ying)響不大，可視(shi)爲常數。但對(dui)于多相流體(tǐ)來說,由于溫(wēn)度、壓力和分(fèn)相含率的變(bian)化，引🌈起p變化(hua),從而👣影響qVmin。
3實(shi)驗結果分析(xi)
　　實驗在以水(shui)和空氣爲介(jie)質的流動模(mó)拟裝置中進(jin)行🍓，實驗中在(zài)氣體流量固(gù)定的前提下(xià)，逐漸增大水(shui)🔞的流量,測量(liàng)渦輪的響應(yīng)值。增大氣體(ti)的流量,複上(shang)述操作,得到(dao)了下面的渦(wō)輪響應圖版(bǎn)，其中流量爲(wei)氣液的合流(liú)量。圖中氣體(tǐ)流量爲零時(shi)，流☀️體的密度(du)最大,測得的(de)響應曲線各(gè)🔞流量響應值(zhí)☔最大。由于氣(qì)流量增大時(shí)，測得流體密(mì)度和粘度都(dou)變小，由⛹🏻‍♀️式(5)和(hé)式(6)推得渦😘輪(lun)的轉動角速(su)度也随之變(biàn)小，所以随着(zhe)流🈲體密度的(de)減小，qVmin增大。
 
4結(jie)論
　　通過實驗(yan)驗證，我們可(kě)以得出如下(xia)的結論:1渦輪(lún)流⛷️量計在測(ce)量多相流的(de)流量時，在總(zong)流量保持不(bú).變的情況下(xià)，流體的密度(du)發生變化也(ye)會引起渦輪(lún)轉速的很大(da)變化。④渦輪流(liu)量計的始動(dòng)流量随多相(xiang)流體密度的(de)增大而減小(xiao)。
　　從以上得出(chū)的結論可知(zhi),渦輪流量計(jì)在測量多相(xiàng)流體的流量(liàng)的時候,流體(ti)的密度是影(yǐng)響測量精度(du)的主要因素(sù)。

本文來源于(yu)網絡,如有侵(qīn)權聯系即删(shan)除！