摘要(yào)：對渦輪流(liu)量傳感器(qi)進行了理(li)論分析,給(gei)出了渦輪(lún)流量計 儀(yi)表常數的(de)計算方法(fǎ)，讨論了獲(huò)得較大固(gu)有儀表常(cháng)數K。時渦輪(lun)傳感器結(jie)構參數(如(rú)葉片數、渦(wō)輪半徑、口(kǒu)徑等)的優(yōu)化組合問(wen)題，通過多(duō)相流動實(shí)驗，總結出(chū)K。與流動密(mì)度之間的(de)實驗關系(xì)，由此給出(chu)用渦輪流(liú)量計測量(liàng)多相流的(de)半理論半(ban)經驗公式(shì)，并在油井(jing)多相流量(liang)測量中得(dé)到了實際(jì)應用,符合(he)較好。
1引言(yán)
　　工業生産(chǎn)過程參數(shù)(如溫度、壓(ya)力等)檢測(cè)中,以流量(liang)和各相⛱️持(chí)率測量最(zuì)爲複雜,是(shi)較難測量(liàng)的兩個參(can)數,因而，引(yǐn)起了工程(cheng)技術人員(yuán)的興趣。随(sui)着工業的(de)💃發展,被測(cè)對象不再(zài)限于單相(xiang),而要對⁉️多(duo)相流、混合(hé)狀态的流(liú)量進行測(cè)量。測量多(duō)相流的技(jì)術難度要(yào)⛷️比單相流(liu)體☂️的精确(que)測量大得(dé)多,知道單(dān)相流體的(de)密度、粘度(dù)及🔴測量裝(zhuāng)置的幾何(he)🌈結構,便可(kě)以對單相(xiàng)流進行定(ding)😘量分析。如(ru)果能利用(yong)多相流中(zhong)每一相的(de).上述各物(wù)理量對多(duō)♈相流進行(hang)測量得話(hua)🈲,就很方便(biàn)。但遺憾的(de)是,多相流(liu)體的特性(xing)遠比單相(xiang)流體的特(tè)🌈性複雜得(dé)多,如各☎️組(zu)分之間不(bu)能均勻混(hun)合、混合流(liú)體的異常(cháng)性、流型轉(zhuǎn)變,相對🥵速(sù)度、流體性(xing)質、管道結(jie)構、流動方(fāng)向等因素(sù)将導緻渦(wō)輪流量傳(chuán)感器響應(yīng)特性的改(gǎi)🏃🏻‍♂️變。
　　渦輪流(liú)量傳感器(qì)和顯示儀(yi)表組成的(de)渦輪流量(liang)計🈚以良好(hao)的重複性(xìng)、寬廣的線(xiàn)性工作區(qu)和精度高(gāo)而受到用(yong)戶的歡迎(ying)。渦輪流量(liàng)計在測量(liàng)單相時，工(gong)作㊙️穩定性(xing)較好，但🌏在(zai)多相流動(dòng)時，由于各(gè)🙇‍♀️相的速度(du)、粘度、局部(bu)持💚率等因(yin):素,影響渦(wō)輪🚩轉速。按(an)常規,同一(yi)流量所對(dui)應的渦輪(lún)轉速保持(chí)不變,即儀(yí)器常數不(bu)變。但在多(duō)相流動❌時(shí),即使在總(zong)流量保持(chí)不變的情(qíng)況下，混合(he)流體的密(mì)度發生變(bian)化,也會引(yǐn)起渦輪轉(zhuǎn)速的很大(dà)變化。由于(yú)在🌈多相流(liú)動中,渦輪(lún)🔞響應特性(xing)發生了變(biàn)化🐕，目前面(mian)臨的問題(tí)是渦輪流(liu)量傳感❌器(qì)是🛀🏻否能成(chéng)功地應用(yòng)于多相流(liú)的測量及(jí)如何設計(jì)用于多相(xiàng)流測量的(de)渦輪流量(liang)傳感器。就(jiu)此問題,這(zhè)裏🍓,首先對(duì)渦輪傳感(gan)器進行了(le)理論分析(xī),然後給出(chu)三🔆相流動(dòng)中渦輪流(liu)量計的實(shi)驗響應特(te)性,最後總(zǒng)結出用渦(wo)輪流量計(jì)測量多相(xiàng)流流量的(de)半理論半(ban)❌經👅驗公式(shì)。
2渦輪流量(liang)計測量原(yuán)理
2.1流量計(ji)的響應方(fāng)程
　　渦輪流(liu)量計通過(guo)渦輪轉數(shu)反映被測(ce)流量的大(dà)小，渦輪轉(zhuan)🔅N與流🈲量Q之(zhi)間的關系(xi)可以表示(shi)爲:
N=K(Q--q)(1)
式中K一(yī)儀表常
q一(yī)啓動流量(liàng),通過标定(dìng)獲得
2.2渦輪(lún)流量計固(gu)有儀表常(cháng)數的理論(lùn)計算
　　渦輪(lún)流量計固(gù)有儀表常(cháng)數K0主要與(yǔ)渦輪傳感(gǎn)器結構參(can)數有關♈。(圖(tú)1),K0可按下式(shì)計算中:
 
　　式(2)可(kě)見,對确定(dìng)的渦輪流(liu)量傳感器(qì)，易知口徑(jing)D大,K0值小;葉(yè)🐪片數n大,K0值(zhi)大等。如果(guo)要獲得較(jiao)大的儀表(biǎo)常數,就要(yao)對渦🏃‍♂️輪傳(chuan)感器的結(jie)㊙️構參數進(jìn)行優化設(shè)計,從圖(2)可(kě)以看出,葉(ye)片高度h增(zeng)加,K。增大;導(dao)程角增大(dà),K0增大。對于(yú)φ19的過環空(kōng)大排🏃🏻‍♂️量渦(wō)輪流量計(ji)而言,由.上(shàng)式計算得(dé)K0=74.567rpm/m3/d,而水中✨标(biāo)定的Kw=78.89rpm/m3/d,表1給(gei)出不同口(kou)徑♈和不同(tong)導程角下(xià)渦輪流量(liàng)計固有儀(yi)表常✂️數的(de)計算值。
 
3渦輪(lun)流量計在(zai)多相流中(zhōng)的響應實(shí)驗
　　實驗在(zài)以空氣柴(chai)油和水爲(wèi)介質的三(sān)相流動模(mó)拟裝🌈置中(zhong)進行,透明(ming)的井簡内(nei)徑爲125mm,流體(ti)全部集流(liu)後進入🔆流(liu)量計。實驗(yàn)發現,總流(liú)量相等,但(dan)流動密度(du)不等的實(shí)🤩驗,K0值變化(hua)較大;流動(dong)密度相等(deng),總流量不(bú)等⭐的實驗(yàn),K0值變化較(jiào)小(圖3)。多相(xiang)流動中渦(wō)輪儀器常(chang)數🐉校正因(yīn)子Ck與🔆流動(dong)密度ρn之間(jiān)的統計關(guān)系爲Ck=ρ0.5。
 
4多相流流(liú)量測量
　　由(you)于機械加(jia)工及安裝(zhuang)工藝等方(fāng)面的原因(yīn),按渦輪流(liú)量計固有(you)儀表常數(shu)設計的渦(wo)輪,必須在(zài)水中标定(dìng)後才能使(shǐ)用，設水中(zhōng)标💃🏻定的渦(wo)輪儀表常(cháng)數爲Kw,則通(tōng)過上述理(lǐ)論計算和(hé)實驗，歸納(nà)總結👅出渦(wō)輪流量計(ji)在多相流(liú)動中的響(xiǎng)應方程爲(wèi):
Q=N/K+q.(3)
K=Kw+K0(ρn0.5-1)(4)
式中Kw---爲水(shui)中标定的(de)儀表常數(shu)
　　如果用全(quán)集流型渦(wo)輪流量計(ji)測得渦輪(lún)轉數N,在标(biao)準計量裝(zhuang)置上通過(guo)标定獲得(de)Kw和q,結合輔(fǔ)助參數ρn就(jiù)可以用公(gōng)式(3)計算出(chū)🔞多相流總(zong)量。用(3)式在(zai)油.井的油(yóu)、氣、水多相(xiang)流流量測(ce)量💜中得到(dào)了實際應(yīng)用,計算誤(wu)差在5%以内(nei)。
5結論
　　通過(guò)理論計算(suàn)和多相流(liú)實驗，總結(jié)出了渦輪(lun)流量計儀(yi)器常數在(zai)多相流動(dong)中的實驗(yàn)關系,結合(hé)理論和實(shí)驗,給出了(le)用渦輪流(liú)量計測量(liang)多相流總(zǒng)流量的半(ban)經🔴驗半理(li)論關系式(shì)，實際應用(yòng)證明該方(fang)法可行。

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