1前言
　　濕氣(qì)是由氣體與液(yè)體混合而成的(de)--種兩相流，其中(zhōng)液相🧑🏾‍🤝‍🧑🏼體積占一(yi)-小部分爲離散(sàn)相，氣相體積占(zhàn)到絕大部分爲(wei)連續相。在石油(you)🐕和天然氣工業(yè)中,經常會有濕(shī)氣😄産生。石油工(gong)業要求濕⭐氣的(de)測量正确可靠(kao)。濕氣計量的最(zuì)終目的是實現(xiàn)濕氣測量儀表(biao)或系⛷️統能夠實(shí)時☁️檢測出濕氣(qì)中液相和氣相(xiàng)的含量。
　　目前濕(shi)氣測量的常用(yong)方法是将幾種(zhǒng)測量幹氣的标(biāo)準儀表進行組(zǔ)合對濕氣進行(háng)測量,或直接用(yong)測量幹⭐氣的儀(yí)表⭕對濕🐅氣進行(háng)測量，并對測量(liàng)結果進行修正(zhèng),其中修正值是(shì)通過實驗來确(què)定的。多種儀表(biǎo)者被推薦用于(yú)濕氣的測量,目(mu)前用到的流量(liàng)計有孔闆、文丘(qiū)裏管、渦輪、渦☎️街(jie)和 内錐式流量(liàng)計 。在這些流量(liang)計中,孔闆和文(wen)丘裏管應用廣(guang)泛，并已經用于(yú)濕氣的計量,而(er)對于其它幾種(zhong)流量計在濕🐕氣(qì)中應用的報道(dào)還較少。
　　渦街流(liu)量計 是--種速度(du)式流量計,利用(yong)旋渦脫落原理(li)制成。其具體檢(jian)測方法🐉是:在流(liu)體中放置一個(gè)旋渦發生體,流(liu)體流過旋渦發(fā)生體時會在其(qí)兩側産生旋渦(wō),旋渦産生的頻(pin)率與流體的流(liú)速成正比，通過(guò)檢測旋渦💃🏻産生(shēng)的頻率來達到(dao)檢測流體流速(sù)的目的。渦街流(liu)🌍量計的測量精(jīng)度--般能達到1.5%,量(liàng)程比爲10: 1。
　　渦街流(liu)量計已經用于(yú)濕氣的測量。一(yi)款測量濕氣的(de)✍️儀表,由兩台文(wen)丘裏管與一台(tái)渦街流量計組(zǔ)合❓來測量濕氣(qì)。目前提供渦街(jie)流量計在濕氣(qi)條件下實驗數(shu)據的文獻還較(jiào)少，因此需要更(gèng)多的實驗數據(jù)對渦街流量計(jì)在濕氣條件下(xià)的工作情況作(zuo)深入分析。
濕氣(qi)中液相的存在(zai)會加大渦街流(liú)量傳感器的測(cè)量誤差。目前所(suǒ)查到的文獻主(zhu)要集中在對測(ce)量誤差的研究(jiu)上,研究者記錄(lù)了不同工況條(tiáo)件下不同🚩液相(xiàng)含率造成渦街(jie)流量傳感器測(cè)量🏃🏻誤差範圍,以(yi)便對渦街流量(liang)計在濕氣條件(jiàn)下的測量值進(jìn)行修正。在油田(tian)現🏃🏻場和實驗室(shi)的濕氣條件下(xia)對渦街流🍉量計(jì)進行了實驗,實(shi)驗結果表明液(ye)相含量的增加(jiā)🔴會明顯增加渦(wō)街流量計🌈的測(cè)量誤差I2);W ashingon( 1991 )在油田(tián)現場🔴的高壓條(tiáo)件 下對渦♌街流(liu)量計在濕氣👅中(zhōng)♍的工作情🧑🏾‍🤝‍🧑🏼況進(jìn)行了研 究以水(shuǐ)蒸汽作爲實驗(yàn)介質對渦街流(liú)💜量計進行了實(shí)驗研究,其🤞中蒸(zhēng)汽爲氣相，水爲(wèi)液相4;NEL實驗室在(zai)不同的壓力下(xia)❌對渦街流量計(ji)測量濕氣的誤(wù)差進行了研究(jiu)。
　　從已有的文獻(xiàn)看，以往的研究(jiu)工作主要集中(zhong)在觀👌測💃🏻不同工(gōng)況下渦街流量(liàng)計測量濕氣時(shi)測量誤差的變(biàn)化情況。本文通(tōng)過實驗确定了(le)在常壓條件下(xià),不同液🎯相含率(lü)時渦街流量計(jì)對濕氣的測量(liang)誤差,并經出了(le)🌐渦街信号品質(zhì)随液相含率的(de)變化趨勢,最後(hòu)讨論了造成渦(wo)街流量傳感器(qi)在濕氣測量中(zhōng)誤差增大和信(xìn)号變壞的原因(yin)。
2.實驗裝置及方(fang)法低，
21實驗裝置(zhi)
　　實驗介質由已(yi)測定流量的空(kong)氣和水組成,其(qi)中空氣爲氣相(xiàng),水爲液相,分别(bie)送入管道混合(hé)成濕氣送入實(shí)驗管段。實驗裝(zhuāng)置如圖1所示。實(shí)驗裝置由空氣(qi)壓縮機、儲氣罐(guàn)、蓄水罐、分離罐(guan)流量計、 壓力變(bian)送器 、 溫度變送(song)器 、工控機和各(ge)種閥門組成。
 
　　空(kong)氣壓縮機将空(kōng)氣壓縮後送入(ru)儲氣罐,流量計(jì)1測量氣液混合(hé)前儲氣罐送入(ru)管道的氣體流(liú)量。蓄水罐距離(li)地🏃‍♂️面30m,提供實驗(yan)所需的液相,其(qi)流量由流量計(jì)2測得。氣相和液(yè)相經混合器混(hun)合後送入實驗(yàn)管段,最後流入(rù)分離罐☂️将水和(he)空氣進行分離(lí),空氣由放氣閥(fa)排出，水由水泵(beng)送💃回蓄水罐循(xún)環使用。工控機(jī)對所有儀表⭐數(shu)據進行采集和(hé)顯示并對兩個(ge)電動調節閥進(jin)行控制,調節氣(qì)相和液📐相的流(liú)量。實驗所用的(de)渦街流量傳感(gǎn)器 選擇了一台(tái)應用最多的壓(ya)電式渦街流量(liàng)傳感器,其口徑(jing)爲📧50 mm,在普通氣體(ti)流量實驗裝置(zhì).上測試,其精度(du)爲1. 5%。将渦♌街傳感(gan)器放置在水平(ping)直管段上，其上(shang)、下遊直管⛷️段長(zhǎng)度🏃🏻分别爲30D (管道(dao)直徑)和20D。 壓力變(bian)送器和溫度變(biàn)送器分别放在(zai)渦街流量傳感(gǎn)器上遊1D和下🛀遊(you)10D的位置。水🐉在渦(wō)街流量傳感器(qì).上遊70D 處注入,混(hùn)合🏃器安裝在渦(wō)街流量計.上遊(you)30D 的💁位置。
22實驗方(fāng)法.
　　實驗過程中(zhong)保持氣相流量(liang)爲141 m³/h,對應的流速(sù)爲20 m/s, 管道中液🌈相(xiàng)體🐅積含率分别(bie)爲:0.0106%、0.0213%、0.0355%、0.0496%、0.0638%、0.0780%、0.0922%。
　　以5000 Hz的頻率對(duì)不同液相含率(lü)下電荷放大器(qi)産生的正弦信(xìn)号進📞行采樣，,每(měi)次采樣10組數據(jù)，每組數據有104個(gè)采樣點,将得到(dào)的采樣👄點進行(háng)傅裏葉變換得(dé)到不同液相含(hán)率下渦街産生(shēng)的頻譜,如🔴圖2所(suǒ)示.
 
3液相含率對(duì)測量誤差的影(yǐng)響
31測量誤差分(fen)析
　　爲了對渦街(jie)流量計的測量(liang)誤差進行分析(xī),首先在☎️标準氣(qi)🐆裝置上進行标(biāo)定,得到了其斯(sī)特勞哈爾數爲(wei)0. 291 ,那麽流🎯過它的(de)流量值可用下(xià)式計算、
 
　　其中，Qt爲(wei)實驗段渦街流(liú)量計測得的流(liú)量值;爲渦街脫(tuō)落頻率; Sr爲斯特(te)勞哈爾數; d爲旋(xuan)渦發生體截流(liu)面寬度; D爲管道(dao)直徑。
　　渦街流量(liang)計測量誤差可(ke)由”下式計算:
 
　　其(qi)中:y爲測量誤差(cha);Qc.爲流量計1見圖(tu)1)測得的.标準流(liu)量👣值。
　　表1爲當注(zhù)入不同的液相(xiang)流量時，渦街流(liu)量計的測量誤(wù)差。Qj,表示注入的(de)液體流量，P、爲液(ye)相含率，E,爲測量(liang)誤差❓。從表中可(ke)以很明顯地看(kàn)出,液相流量的(de)增加,使渦街流(liú)量讓的測量🍉誤(wù)差增加。
 
　　爲了更(geng)好地比較不同(tóng)工況下渦街流(liú)量傳感器測量(liàng)誤🌈差❓的♍變化，表(biao)2列出了不同研(yán)究者的研究結(jié)果其中Test爲本次(cì)實驗結果。雖💃然(ran)不同研究者的(de)實驗條件相差(cha)較大,但通過表(biǎo)2仍可以總結出(chū)以下幾條規律(lü):液相含率越大(dà)渦📱街測量誤差(chà)越大;管道内壓(yā)力💃🏻對測量結果(guo)影響比較大👌,壓(ya)力越大其測量(liang)誤差越☔小;實驗(yan)介質對測量誤(wù)差有影響。
 
3. 2斯特(te)勞哈爾數的變(biàn)化
　　誤差産生的(de)原因是液相的(de)加入使渦街流(liú)量計的斯⭕特📧勞(láo)哈爾數Srav不再是(shi)-T個常數，而是随(sui)着液相的增加(jiā)而變化。将實驗(yàn)中不同液相含(hán)率下得到的Srav進(jin)行了多項式拟(ni)合,拟合曲線如(rú)圖3所示,最大拟(nǐ)和誤差爲0. 858%。其中(zhōng)Srav爲10 次測量得🈲到(dào)Si的算術平均值(zhí)，sr的計算如式🌈(3):
Sr=f.d/v???????????(3)
　　其(qí)中,f渦街脫落頻(pín)率;d旋渦發生體(ti)截流面寬度;v爲(wèi)平均⚽流速。
 
4渦街(jie)信号品質分析(xi)
4.1渦街信号的不(bu)确定度
　　采用式(shi)(5)對渦街頻率信(xin)号的不确定度(dù)進行分析。
 
　　式中(zhōng)，f爲10次測量結果(guo)的平均值,N爲測(ce)量次數,σ爲不确(que)定度,σ0爲相對不(bu)确定度。在每個(gè)液相含率下測(cè)量10次。
　　實驗結果(guǒ)如圖4所示。結果(guǒ)表明,液相的增(zēng)加會影響渦街(jie)脫落頻率的不(bú)确定度，從圖4可(kě)以看出随着液(yè)相含✨率不斷的(de)增加,渦街脫落(luò)頻率的不确定(ding)度也随之變☀️差(chà)。當測量幹氣的(de)時候,渦街流量(liàng)傳感器的不确(que)定度爲0. 031%, 當液相(xiang)含率達到01092 2%時不(bu)确定㊙️度已經達(da)🏃‍♂️到1. 58% ,增長了将近(jin)51倍,可見液相的(de)存在使渦街流(liu)量傳感器測量(liang)信号的不确定(ding)度增大,因此對(dui)渦街流量✂️傳感(gǎn)器進🧑🏾‍🤝‍🧑🏼行誤差修(xiu)正時必須考慮(lü)液相對測量不(bú)确定度的影響(xiǎng)。
 
4.2渦街信号質量(liang)分析
　　用一個參(can)數Sq來描述渦街(jie)頻率信号的品(pin)質。
Sq定義如下:
 
　　式(shì)中: Ps爲渦街頻率(lü)帶0. 96 f到1. 04 f範圍内的(de)能量,其中信号(hào)能量通過🤩譜分(fen)析獲得。R爲總能(néng)量減去Ps後的能(neng)量。如果Sq爲正，則(ze)渦街頻率帶的(de)能量大于其它(ta)頻帶的能量。在(zai)M iau's l和Pankan in'的文章中♈對(duì)Sq的定義有詳細(xì)說明。實驗中利(li)用🐉這種方法得(de)到了渦街頻率(lü)信🔞号品質随🔅液(ye)相含率♈變化的(de)情況,如圖5所示(shi)。Sq總的變化趨勢(shi)是随着液相含(han)率的增加而迅(xùn)速減小,在液相(xiang)含率大于0106%後🔴s由(you)正變負,渦街頻(pín)率帶的能量開(kāi)始小于其它頻(pín)率帶的能量,信(xìn)号品質将變得(dé)很差。
 
5實驗分析(xi)
　　從實驗結果來(lai)看，少量的液相(xiàng)不但會使測量(liang)誤差變大,而且(qie)💃🏻還🐅會使渦街信(xin)号的品質變差(chà)。對于這種現象(xiang)🤟可以從液🌏滴對(dui)㊙️氣相的湍流調(diao)制的角度來解(jie)釋。圖6反映了當(dang)🌏氣相流過液滴(di)時的情🥰況,可以(yǐ)看出氣相流過(guò)👉液滴時會💃🏻在液(yè)滴的後面産生(sheng)尾流并且在尾(wei)流中産生速度(du)梯度。，尾流及其(qí)引💘起的速度梯(tī)📞度會使流體中(zhong)擾動變大,進而(er)影響到渦街的(de)産生, 通過實驗(yan)證明擾動的增(zēng)加更有利于渦(wō)街的脫落,這樣(yàng)就增大了測量(liàng)📱誤差。管道内壓(ya)力增加會抑制(zhì)㊙️湍流度增加,因(yīn)此提高管道内(nèi)☎️壓力會降低測(cè)量誤差。渦街脫(tuō)落時會🥵帶動液(ye)😍滴--起旋轉,這樣(yàng)就會減弱旋渦(wo)的強度,使渦街(jiē)信号變弱。

 
6結論(lun)
　　渦街流量計雖(sui)然已經在單相(xiàng)流測量中得到(dao)了廣泛的應用(yong),但在濕氣條件(jiàn)下應用時會出(chū)現許多新🛀的問(wen)題。通過以上的(de)實驗研究表明(ming),濕氣條件下,液(ye)柞含率的增加(jia)不隻是影響渦(wō)街脫落頻率從(cong)而使測量精度(dù)下降,而且😍對于(yú)渦街頻率信号(hao)💞的品質也☎️會有(you)直按影響,這種(zhong)影響随着液相(xiang)含📧率的增加而(ér)💔增加。

以上内容(róng)源于網絡，如有(yǒu)侵權聯系即删(shān)除!