摘要:闡述(shu)了渦輪流量計(ji) 的工作原理和(hé)動态特性,建立(lì)了渦輪流量計(jì)的多相流測量(liàng)模型,并在多相(xiang)流模拟裝置中(zhōng)進行了實驗驗(yan)證,得出了流體(ti)密度是渦輪流(liu)量計在測量多(duō)相流的流量時(shi)的影響因子,并(bìng)且讨論了流體(tǐ)密度影響多相(xiàng)流的流量測量(liàng)的規律。
　　在油田(tián)生産過程參數(shù)(如溫度、壓力等(děng))檢測中,以流址(zhi)和各相持率測(ce)址最爲複雜,是(shi)較難測址的兩(liang)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(zài)局限于單相流(liú),而嬰對多相流(liu)、混合狀态的流(liu)址進行測量.測(cè)量多相流的技(ji)術難度要比單(dan)相流體的正确(què)測量大的多,知(zhi)道單相流體的(de)密度、粘✌️度及測(cè)量裝置的幾何(hé)結構,便🔞可以對(dui)單相流🔴進行定(dìng)量分析。如果能(néng)利用多相流中(zhōng)每一相的上述(shù)各物理量對多(duō)柑流進行測量(liang)的話，就很方便(biàn)。但很遺憾的是(shì),多相流體的特(tè)性遠比單相流(liu)體的特性父雜(zá)的多,如㊙️各組分(fen)之聞不能均勻(yún)混🚶‍♀️合、混合流體(ti)🈲的異常性、流型(xing)轉變,相對速度(dù)、流體性質、管道(dào)結構、沈動方向(xiang)等因素♍将導緻(zhì)渦輪流量傳感(gǎn)器響應🔴特性的(de)改變。
　　在單相流(liú)的條件下,渦輪(lun)的轉速和流經(jīng)它的體積流址(zhi)成-單值線性函(hán)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(liu)址也是成線性(xing)函數。
　　但在多相(xiang)流動中,即使在(zai)總流量保持不(bú)變的情況下,混(hun)合流體的密度(dù)發生變化,也會(huì)引起渦輪轉速(sù)的很大變化。本(ben)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(fù)述了在測量💚多(duo)相流時的流量(liang)影響🔴因子，并進(jin)行了實驗驗證(zheng)。
l工作原理及數(shu)學模型建立
　　渦(wo)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(jī)礎的，流體沖擊(jī)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(lun)的轉數求出流(liu)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(yóu)單位時間電脈(mò)沖數和累計電(diàn)脈沖數反😄映出(chū)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(jiān)的夾角;r爲渦輪(lun)平均半徑;A爲管(guǎn)道流通👉面積;ρ爲(wèi)流體密度;?爲渦(wō)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(kě)見:當流體的粘(zhān)度增大時,渦輪(lun)的轉動👌角速🔴度(dù)變🧑🏾‍🤝‍🧑🏼小;當流體密(mi)度變大時,渦輪(lún)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(zhuang)态)時,渦輪🐕的頻(pín)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(jiao)高(相當于湍流(liu)狀态)時，式變💔小(xiao)，渦輪響應近似(sì)線性,儀器常數(shu)K基本上不受流(liú)體❌粘度變化影(ying)響。
　　渦輪啓動時(shí),要克服較大的(de)機械靜摩擦力(lì),因此需🏃‍♀️要較大(da)始🌈動流量。渦輪(lun)以一定的速度(dù)轉動起來以後(hòu)，需要機械動📞摩(mo)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(yue)小。這種情況對(duì)于密度變化小(xiǎo)的液體來說♻️,影(ying)響不大💘，可視爲(wèi)常數。但對于多(duo)相流體米說,由(yóu)于溫度、壓力和(he)分相含率的變(biàn)化,引起p變化,從(cong)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(mo)拟裝置中進行(hang),實驗⁉️中在氣體(tǐ)流量固定的前(qian)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(liu)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(wèi)氣液的合流量(liàng)。圖中氣體流量(liang)爲零時,流體的(de)密度最大,測得(dé)的響應曲線各(ge)流量響應🐕值最(zui)大。由于🐆氣流量(liang)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(ye)随之變小,所以(yi)随着流體密度(du)的減小,qvmin增大。

4結(jie)論
　　通過實驗驗(yàn)證,我們可以得(dé)出如下的結論(lun):①渦輪流量計在(zai)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(lún)轉速的很大變(biàn)化。②渦輪流量計(ji)的始動流址随(suí)多相流體密度(du)的增大而減小(xiao)。
從以上得出的(de)結論可知，渦輪(lun)流量計在測量(liàng)多相流體的☎️流(liu)😄量的時候，流體(tǐ)的密度是影響(xiang)測量精度的主(zhǔ)要因素。

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