摘要(yao):闡述(shu)了渦(wo)輪流(liu)量計(ji) 的工(gong)作原(yuan)理和(he)動态(tai)特性(xing),建立(li)了渦(wo)輪流(liu)量計(ji)的多(duo)相流(liu)測💔量(liang)模🏃🏻‍♂️型(xing),并在(zai)多相(xiang)流模(mo)拟裝(zhuang)置中(zhong)進行(hang)了實(shi)驗驗(yan)證,得(de)出了(le)流體(ti)密度(du)✨是渦(wo)輪流(liu)量計(ji)在測(ce)量多(duo)相流(liu)的流(liu)量時(shi)✨的影(ying)響因(yin)子,并(bing)且讨(tao)論了(le)流體(ti)密度(du)影響(xiang)多相(xiang)流的(de)流量(liang)測量(liang)的規(gui)律。
　　在(zai)油田(tian)生産(chan)過程(cheng)參數(shu)(如溫(wen)度、壓(ya)力等(deng))檢測(ce)中,以(yi)流址(zhi)和😍各(ge)相💯持(chi)✊率測(ce)址最(zui)爲複(fu)雜,是(shi)較難(nan)測址(zhi)的兩(liang)個參(can)數🐉,因(yin)而🧡,引(yin)起了(le)工程(cheng)技術(shu)人員(yuan)的興(xing)趣.随(sui)着油(you)田👌的(de)發展(zhan),被測(ce)對象(xiang)不再(zai)局限(xian)于🚶‍♀️單(dan)相流(liu),而嬰(ying)對多(duo)相💔流(liu)、混合(he)狀♍态(tai)的流(liu)址進(jin)行測(ce)量.測(ce)量多(duo)相流(liu)的技(ji)術👨‍❤️‍👨難(nan)度要(yao)比單(dan)相流(liu)體的(de)正🐇确(que)測量(liang)大的(de)多,知(zhi)道單(dan)相🚩流(liu)體的(de)密度(du)、粘👄度(du)及測(ce)量裝(zhuang)置的(de)幾何(he)結構(gou),便㊙️可(ke)以😘對(dui)單相(xiang)流進(jin)行定(ding)♉量分(fen)析。如(ru)果能(neng)利用(yong)多相(xiang)流中(zhong)每一(yi)❄️相的(de)上述(shu)各物(wu)理量(liang)對多(duo)柑流(liu)進行(hang)測🔆量(liang)的話(hua)，就很(hen)方便(bian)。但很(hen)遺憾(han)的是(shi),多相(xiang)流☁️體(ti)的特(te)性遠(yuan)比單(dan)相流(liu)體的(de)特性(xing)父雜(za)的多(duo),如各(ge)組分(fen)之聞(wen)不能(neng)均勻(yun)混合(he)、混合(he)流體(ti)的異(yi)常性(xing)、流型(xing)轉變(bian),相對(dui)速度(du)、流體(ti)性質(zhi)、管道(dao)結構(gou)、沈動(dong)方向(xiang)等因(yin)素将(jiang)導緻(zhi)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器響(xiang)應特(te)性的(de)改變(bian)。
　　在單(dan)相流(liu)的條(tiao)件下(xia),渦輪(lun)的轉(zhuan)速和(he)流經(jing)它的(de)體積(ji)✔️流址(zhi)成-單(dan)值線(xian)性函(han)數,在(zai)油水(shui)兩相(xiang)流中(zhong),隻要(yao)流址(zhi)超過(guo)始動(dong)流址(zhi),在允(yun)許的(de)誤差(cha)範圍(wei)内,禍(huo)輪的(de)響應(ying)和體(ti)積流(liu)址也(ye)是成(cheng)線性(xing)函數(shu)。
　　但在(zai)多相(xiang)流動(dong)中,即(ji)使在(zai)總流(liu)量保(bao)持不(bu)變的(de)情況(kuang)下,混(hun)合流(liu)體的(de)密度(du)發生(sheng)變化(hua),也會(hui)引起(qi)渦輪(lun)轉速(su)的很(hen)大變(bian)化。本(ben)文就(jiu)👨‍❤️‍👨此問(wen)題,通(tong)過對(dui)渦輪(lun)流量(liang)計的(de)工作(zuo)原理(li)和特(te)性分(fen)析,附(fu)述了(le)在測(ce)量多(duo)相流(liu)時的(de)流量(liang)影響(xiang)因子(zi)，并進(jin)♈行了(le)實驗(yan)🙇🏻驗證(zheng)。
l工作(zuo)原理(li)及數(shu)學模(mo)型建(jian)立
　　渦(wo)輪流(liu)量計(ji)是一(yi)種速(su)度式(shi)儀表(biao),它是(shi)以動(dong)址矩(ju)守♋恒(heng)原理(li)爲基(ji)礎的(de)，流體(ti)沖擊(ji)渦輪(lun)葉片(pian),使渦(wo)輪旋(xuan)轉,渦(wo)輪的(de)旋轉(zhuan)速度(du)随流(liu)量的(de)變化(hua)而變(bian)化,最(zui)後從(cong)渦輪(lun)的轉(zhuan)😘數求(qiu)出流(liu)量值(zhi),通過(guo)磁電(dian)轉換(huan)裝置(zhi)(或機(ji)械輸(shu)出裝(zhuang)豎)将(jiang)渦輪(lun)轉速(su)變化(hua)成👈電(dian)脈沖(chong),送人(ren)二次(ci)儀🚩表(biao)進行(hang)計算(suan)和顯(xian)示,由(you)單位(wei)時間(jian)電脈(mo)沖數(shu)和累(lei)計電(dian)脈沖(chong)數反(fan)❌映㊙️出(chu)瞬時(shi)流址(zhi)和累(lei)計流(liu)量(見(jian)圖❄️1)。.

式中(zhong):θ爲葉(ye)片與(yu)軸線(xian)之間(jian)的夾(jia)角;r爲(wei)渦輪(lun)平均(jun)半徑(jing);A爲管(guan)道流(liu)通面(mian)積;ρ爲(wei)流體(ti)密度(du);?爲渦(wo)輪的(de)旋轉(zhuan)角速(su)度;qv爲(wei)通過(guo)管道(dao)的流(liu)量。

2渦(wo)輪流(liu)量計(ji)的特(te)性分(fen)析
　　由(you)式(5)和(he)式(6)可(ke)見:當(dang)流體(ti)的粘(zhan)度增(zeng)大時(shi),渦輪(lun)的轉(zhuan)動角(jiao)速度(du)變小(xiao)💃🏻;當流(liu)體密(mi)度變(bian)大時(shi),渦輪(lun)的轉(zhuan)動角(jiao)速度(du)也随(sui)之‼️增(zeng)大🐕.在(zai)流體(ti)速度(du)較小(xiao)(相當(dang)于層(ceng)流狀(zhuang)态)時(shi),渦輪(lun)的頻(pin)率響(xiang)應非(fei)線性(xing),且🤞受(shou)流體(ti)性質(zhi)變化(hua)彬響(xiang)較大(da);當流(liu)體速(su)度較(jiao)高(相(xiang)當🚶‍♀️于(yu)湍流(liu)狀态(tai))時，式(shi)變🙇‍♀️小(xiao)，渦輪(lun)響應(ying)近似(si)線性(xing),儀器(qi)常數(shu)K基本(ben)上不(bu)受流(liu)體粘(zhan)度變(bian)化影(ying)響。
　　渦(wo)輪啓(qi)動時(shi),要克(ke)服較(jiao)大的(de)機械(xie)靜摩(mo)擦力(li),因此(ci)需要(yao)較大(da)始動(dong)🈲流量(liang)。渦輪(lun)以一(yi)定的(de)速度(du)轉動(dong)起來(lai)以後(hou)，需要(yao)機械(xie)動摩(mo)擦力(li)和流(liu)體流(liu)動阻(zu)力,轉(zhuan)動阈(yu)值qvmin與(yu)p0.5成反(fan)比,流(liu)體密(mi)度越(yue)大,qvi越(yue)小。這(zhe)種情(qing)況對(dui)于密(mi)度變(bian)化小(xiao)的🛀液(ye)體來(lai)說,影(ying)響不(bu)大♊，可(ke)視爲(wei)常數(shu)。但對(dui)于多(duo)相流(liu)體米(mi)說,由(you)于溫(wen)度🌏、壓(ya)力和(he)分相(xiang)含率(lü)的變(bian)化🈲,引(yin)起p變(bian)化,從(cong)而影(ying)響qvmin。
3實(shi)驗結(jie)果分(fen)析
　　實(shi)驗在(zai)以水(shui)和空(kong)氣爲(wei)介質(zhi)的流(liu)動模(mo)拟裝(zhuang)置中(zhong)進行(hang)🙇‍♀️,實驗(yan)中在(zai)氣體(ti)流量(liang)固定(ding)的前(qian)提下(xia),逐漸(jian)增大(da)水的(de)流量(liang),測量(liang)潤🈲輪(lun)的響(xiang)應值(zhi)。增大(da)氣體(ti)的流(liu)量,重(zhong)複上(shang)述操(cao)作,得(de)到了(le)下面(mian)的渦(wo)輪響(xiang)應圖(tu)版,其(qi)中流(liu)量爲(wei)氣液(ye)的合(he)流量(liang)。圖中(zhong)氣體(ti)流量(liang)爲零(ling)時,流(liu)體的(de)密🌈度(du)最大(da),測得(de)的響(xiang)應曲(qu)線各(ge)流量(liang)響應(ying)值最(zui)大。由(you)于氣(qi)流量(liang)增大(da)時,測(ce)得流(liu)體密(mi)度和(he)粘度(du)都變(bian)小,由(you)式(5)和(he)式(6)推(tui)得渦(wo)輪的(de)轉動(dong)角速(su)度也(ye)随之(zhi)變小(xiao),所以(yi)随着(zhe)👨‍❤️‍👨流體(ti)密度(du)的減(jian)小,qvmin增(zeng)大。

4結(jie)論
　　通(tong)過實(shi)驗驗(yan)證,我(wo)們可(ke)以得(de)出如(ru)下的(de)結論(lun):①渦輪(lun)流🔞量(liang)㊙️計在(zai)測址(zhi)多相(xiang)流的(de)流量(liang)時,在(zai)總流(liu)量保(bao)持不(bu)變🔞的(de)情況(kuang)下,流(liu)體的(de)密度(du)發生(sheng)變化(hua)也會(hui)引起(qi)渦輪(lun)轉速(su)的很(hen)大變(bian)化。②渦(wo)輪流(liu)量計(ji)的始(shi)動流(liu)址随(sui)多相(xiang)流體(ti)密度(du)的🥰增(zeng)大而(er)減小(xiao)。
從以(yi)上得(de)出的(de)結論(lun)可知(zhi)，渦輪(lun)流量(liang)計在(zai)測量(liang)多相(xiang)流體(ti)的流(liu)量的(de)時候(hou)，流體(ti)的密(mi)度是(shi)影響(xiang)測量(liang)精度(du)的主(zhu)要因(yin)素。

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