摘要：對(dui)渦輪流量(liang)傳感器進(jin)行了理論(lun)分析,給出(chu)了渦輪流(liu)量計 儀表(biao)常數的計(ji)算方法，讨(tao)論了獲得(de)較大固有(you)儀表常數(shu)K。時渦🈲輪傳(chuan)感器結構(gou)參數(如葉(ye)片數、渦輪(lun)半徑、口徑(jing)等)的優化(hua)組合問題(ti)，通過多相(xiang)流動實驗(yan)，總結出K。與(yu)流動密度(du)之間的實(shi)驗關系，由(you)此給出用(yong)渦輪❤️流量(liang)計測量多(duo)相流的半(ban)理論半經(jing)驗公㊙️式，并(bing)在油井多(duo)相流量測(ce)量中得到(dao)了實際應(ying)用,符合較(jiao)好。
1引言
　　工(gong)業生産過(guo)程參數(如(ru)溫度、壓力(li)等)檢測中(zhong),以流量和(he)各相🏃🏻‍♂️持率(lü)測量最爲(wei)複雜,是較(jiao)難測量的(de)兩個參😘數(shu),因而，引起(qi)了工程技(ji)術人員的(de)興趣。随着(zhe)工業的發(fa)展,被測對(dui)象不再限(xian)🐉于單相,而(er)要對多相(xiang)流、混合狀(zhuang)态的流量(liang)進行測量(liang)。測量多相(xiang)流的技術(shu)難度要⛹🏻‍♀️比(bi)單相流體(ti)的精确測(ce)量大得多(duo),知道單相(xiang)流體的密(mi)度、粘度及(ji)測量裝置(zhi)的幾何結(jie)構,便可以(yi)對單相流(liu)進行定量(liang)分析。如果(guo)能利用多(duo)相流中每(mei)一相的✂️.上(shang)述各物理(li)量對多相(xiang)流進行測(ce)量得話,就(jiu)很方便。但(dan)遺憾的是(shi),多相流體(ti)㊙️的特性遠(yuan)比單相流(liu)體的特性(xing)複雜得多(duo),如各組分(fen)之🛀🏻間不能(neng)均勻混合(he)、混合流🔴體(ti)的異常性(xing)、流型轉變(bian),相對❗速度(du)、流體性質(zhi)、管道結💚構(gou)、流動方向(xiang)等因素将(jiang)導緻渦輪(lun)😍流量傳感(gan)器響應特(te)性的改變(bian)。
　　渦輪流量(liang)傳感器和(he)顯示儀表(biao)組成的渦(wo)輪流量計(ji)以良好的(de)重㊙️複性、寬(kuan)廣的線性(xing)工作區和(he)精度高而(er)受到用戶(hu)的歡迎。渦(wo)輪流量計(ji)在測量單(dan)相時，工作(zuo)穩定性較(jiao)好，但在多(duo)相🔆流動時(shi)，由于各相(xiang)的速度、粘(zhan)度、局部持(chi)率等因:素(su),影響渦輪(lun)轉速。按常(chang)規,同一流(liu)♍量所對應(ying)的渦輪轉(zhuan)速保持不(bu)變,即儀器(qi)常數不變(bian)。但在多相(xiang)流動🧡時,即(ji)使在總流(liu)量保持不(bu)變的情況(kuang)🎯下，混合流(liu)體的密度(du)發生🔞變化(hua),也會引起(qi)渦輪轉速(su)的很大變(bian)化。由于在(zai)🔅多相流動(dong)中,渦輪響(xiang)👣應特性發(fa)生了變化(hua)，目前面臨(lin)的問題是(shi)渦輪流量(liang)傳感器是(shi)🆚否能成功(gong)地應用于(yu)多相✌️流的(de)測量及如(ru)🈲何設計用(yong)💚于多相流(liu)測量的渦(wo)輪流量傳(chuan)感器。就此(ci)問題,這裏(li),首先對渦(wo)輪傳感器(qi)進行了理(li)論分析,然(ran)後給出三(san)相流動中(zhong)🐇渦輪流量(liang)計的實驗(yan)響應特性(xing)‼️,最後總結(jie)出用渦輪(lun)流量計測(ce)量多相流(liu)流量的半(ban)理論半經(jing)🈲驗公式。
2渦(wo)輪流量計(ji)測量原理(li)
2.1流量計的(de)響應方程(cheng)
　　渦輪流量(liang)計通過渦(wo)輪轉數反(fan)映被測流(liu)量的大小(xiao)，渦輪🧑🏽‍🤝‍🧑🏻轉N與(yu)流量Q之間(jian)的關系可(ke)以表示爲(wei):
N=K(Q--q)(1)
式中K一儀(yi)表常
q一啓(qi)動流量,通(tong)過标定獲(huo)得
2.2渦輪流(liu)量計固有(you)儀表常數(shu)的理論計(ji)算
　　渦輪流(liu)量計固有(you)儀表常數(shu)K0主要與渦(wo)輪傳感器(qi)結構參數(shu)有關。(圖1),K0可(ke)按下式計(ji)算中:
 
　　式(2)可見(jian),對确定的(de)渦輪流量(liang)傳感器，易(yi)知口徑D大(da),K0值小;葉片(pian)數n大,K0值大(da)等。如果要(yao)獲得較大(da)的儀表常(chang)數,就要對(dui)渦輪傳感(gan)器的結構(gou)參數進行(hang)優化設計(ji),從圖(2)可以(yi)看出,葉⭐片(pian)高度h增加(jia),K。增大;導程(cheng)角增大,K0增(zeng)大。對于φ19的(de)過環空大(da)排量渦輪(lun)流量計而(er)言,由.上式(shi)計算得K0=74.567rpm/m3/d,而(er)水中标定(ding)的Kw=78.89rpm/m3/d,表1給出(chu)不同口徑(jing)🔆和不同導(dao)程角下渦(wo)輪流👄量計(ji)固有儀表(biao)常數的計(ji)算值。
 
3渦輪流(liu)量計在多(duo)相流中的(de)響應實驗(yan)
　　實驗在以(yi)空氣柴油(you)和水爲介(jie)質的三相(xiang)流動模拟(ni)🧡裝置👌中進(jin)⭐行🐕,透明的(de)井簡内徑(jing)爲125mm,流體全(quan)部集流後(hou)進入流量(liang)計。實驗發(fa)現,總🐉流量(liang)相等,但流(liu)動密度不(bu)🔆等的實驗(yan),K0值變㊙️化較(jiao)大;流動密(mi)度相等,總(zong)流量不等(deng)的實驗,K0值(zhi)變化較小(xiao)✔️(圖3)。多相流(liu)動中渦輪(lun)儀器常數(shu)校正因子(zi)Ck與流動密(mi)度ρn之間的(de)統計關系(xi)爲Ck=ρ0.5。
 
4多(duo)相流流量(liang)測量
　　由于(yu)機械加工(gong)及安裝工(gong)藝等方面(mian)的原因,按(an)渦輪流👄量(liang)🚩計♉固有儀(yi)表常數設(she)計的渦輪(lun),必須在水(shui)中标定後(hou)才能使用(yong)，設水中标(biao)定的渦輪(lun)儀表常數(shu)爲Kw,則通過(guo)上述理論(lun)🌈計算和㊙️實(shi)驗，歸🍓納總(zong)結出渦輪(lun)流量計在(zai)多相流動(dong)中的響應(ying)方程🌍爲:
Q=N/K+q.(3)
K=Kw+K0(ρn0.5-1)(4)
式(shi)中Kw---爲水中(zhong)标定的儀(yi)表常數
　　如(ru)果用全集(ji)流型渦輪(lun)流量計測(ce)得渦輪轉(zhuan)數N,在标🥰準(zhun)🐪計量裝置(zhi)上通過标(biao)定獲得Kw和(he)q,結合輔助(zhu)參數ρn就可(ke)以用公式(shi)(3)計算出多(duo)相流總量(liang)。用(3)式在油(you).井的油、氣(qi)、水多🈲相流(liu)流量測量(liang)中得到了(le)實際應用(yong),計算誤差(cha)在5%以内。
5結(jie)論
　　通過理(li)論計算和(he)多相流實(shi)驗，總結出(chu)了渦輪流(liu)量計儀器(qi)常數在多(duo)相流動中(zhong)的實驗關(guan)系,結合理(li)論和實☔驗(yan),給出了💃🏻用(yong)渦輪流量(liang)計測量多(duo)相流總流(liu)量的半經(jing)驗半理論(lun)關系式，實(shi)際✔️應用證(zheng)明該方法(fa)可行。

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