摘要(yao):闡述了渦(wo)輪流量計(ji) 的工作原(yuan)理和動态(tai)特性,建立(li)了渦輪流(liu)量計的多(duo)相流測量(liang)✂️模❗型,并在(zai)多相流模(mo)拟裝置中(zhong)進行了實(shi)驗驗證,得(de)出了流體(ti)密度是渦(wo)輪流量計(ji)在測量多(duo)相流的流(liu)量時💋的影(ying)響✏️因子,并(bing)且讨論了(le)流體密度(du)影響多相(xiang)流的流量(liang)測量的規(gui)律。
　　在油田(tian)生産過程(cheng)參數(如溫(wen)度、壓力等(deng))檢測中,以(yi)流址和各(ge)相💘持率測(ce)址最爲複(fu)雜,是較難(nan)測址的兩(liang)個參數,因(yin)而,引起❓了(le)工程技術(shu)人員的興(xing)趣.随着油(you)田的發展(zhan),被測對象(xiang)不再局限(xian)于單相流(liu),而嬰對多(duo)相流、混合(he)狀态的流(liu)址進行測(ce)量.測量多(duo)相💃流的技(ji)術🛀難度要(yao)比單👉相流(liu)體的正确(que)測量大的(de)多,知道單(dan)相🈲流體的(de)密度、粘度(du)及測量裝(zhuang)置⚽的幾何(he)結構,便可(ke)以對單相(xiang)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(wu)理量對多(duo)柑流進行(hang)測量的話(hua)，就💛很方便(bian)。但很遺憾(han)的是,多相(xiang)流體的特(te)性遠比🛀🏻單(dan)相☁️流體的(de)特性父雜(za)的多,如🍓各(ge)組分之聞(wen)不能均勻(yun)混合、混合(he)流體的異(yi)常性、流型(xing)轉變,相對(dui)速度、流體(ti)性質、管道(dao)結構、沈動(dong)方向等因(yin)素将導緻(zhi)渦輪流量(liang)傳感器響(xiang)應特性的(de)改變。
　　在單(dan)相流的條(tiao)件下,渦輪(lun)的轉速和(he)流經它的(de)體積流址(zhi)成-單值線(xian)性函數,在(zai)油水兩相(xiang)流中,隻要(yao)流址超過(guo)始動㊙️流址(zhi),在允許的(de)誤差範圍(wei)内,禍輪的(de)響應🔆和體(ti)積流址也(ye)是成線🔅性(xing)函數。
　　但在(zai)多相流動(dong)中,即使在(zai)總流量保(bao)持不變的(de)情況下,混(hun)合流體的(de)密度發生(sheng)變化,也會(hui)引起渦輪(lun)轉速的很(hen)大變化。本(ben)文就此問(wen)📧題,通過對(dui)渦輪流量(liang)計的📱工作(zuo)原理和特(te)性分析,附(fu)述了在測(ce)量多相流(liu)時的⛹🏻‍♀️流量(liang)影響因子(zi)，并進行了(le)實驗🙇🏻驗證(zheng)。
l工作原理(li)及數學模(mo)型建立
　　渦(wo)輪流量計(ji)是一種速(su)度式儀表(biao),它是以動(dong)址矩守恒(heng)原理爲基(ji)礎的，流體(ti)沖擊渦輪(lun)葉片,使渦(wo)輪旋轉,渦(wo)輪的旋轉(zhuan)速🏃‍♂️度随💞流(liu)量⛱️的變化(hua)而變化,最(zui)後從渦輪(lun)的轉數求(qiu)出流量值(zhi),通過磁🐅電(dian)轉換裝置(zhi)(或機械🚶‍♀️輸(shu)出裝豎)将(jiang)渦輪轉速(su)變化成電(dian)脈沖,送人(ren)二次儀表(biao)進行計算(suan)和顯示,由(you)單位時間(jian)電脈沖數(shu)和累計電(dian)脈沖數反(fan)映出瞬時(shi)流址和累(lei)計流量(見(jian)圖❤️1)。.

式中(zhong):θ爲葉片與(yu)軸線之間(jian)的夾角;r爲(wei)渦輪平均(jun)半徑;A爲管(guan)道流通🚶面(mian)積;ρ爲流體(ti)密度;?爲渦(wo)輪的旋轉(zhuan)角速🍓度;qv爲(wei)🏃🏻‍♂️通過管道(dao)的流量。

2渦(wo)輪流量計(ji)的特性分(fen)析
　　由式(5)和(he)式(6)可見:當(dang)流體的粘(zhan)度增大時(shi),渦輪的轉(zhuan)動角速度(du)變小;當流(liu)體密度變(bian)大時,渦輪(lun)的轉動角(jiao)速度也🐆随(sui)之增大.在(zai)流體速度(du)較小(相當(dang)于層流狀(zhuang)态)時,渦輪(lun)的頻率響(xiang)應非線性(xing),且受流體(ti)性質變化(hua)彬響較大(da);當流體速(su)度較高(相(xiang)當于湍流(liu)狀态)時，式(shi)變小，渦輪(lun)響應近似(si)線性,儀器(qi)常數K基本(ben)上不受流(liu)體🥵粘度變(bian)化影響。
　　渦(wo)輪啓動時(shi),要克服較(jiao)大的機械(xie)靜摩擦力(li),因此需要(yao)🛀🏻較🍉大始動(dong)流量。渦輪(lun)以一定的(de)速度轉動(dong)起來以後(hou)，需🏃🏻‍♂️要機👉械(xie)動摩擦🙇🏻力(li)和流體流(liu)動阻力,轉(zhuan)動阈值qvmin與(yu)p0.5成反比,流(liu)體密度越(yue)大,qvi越小。這(zhe)種情🙇🏻況對(dui)于密度變(bian)化小的液(ye)體來說,影(ying)響不大，可(ke)視爲常數(shu)。但對于💃多(duo)相流體米(mi)說,由于溫(wen)度、壓力和(he)分相含率(lü)的變化❌,引(yin)起p變化,從(cong)而影響qvmin。
3實(shi)驗結果分(fen)析
　　實驗在(zai)以水和空(kong)氣爲介質(zhi)的流動模(mo)拟裝置中(zhong)進行,實驗(yan)中✔️在👣氣體(ti)流量固定(ding)的前提下(xia),逐漸增大(da)水的流量(liang),測量潤輪(lun)的響應值(zhi)。增大氣體(ti)的流量,重(zhong)複上述操(cao)作,得到了(le)下面的渦(wo)輪響應圖(tu)🌈版,其中流(liu)量爲氣液(ye)的合流量(liang)。圖中氣體(ti)流量爲零(ling)時,流體的(de)密度最大(da),測得的響(xiang)應曲線各(ge)流量響應(ying)👈值最大。由(you)于氣流量(liang)增大時,測(ce)得流體密(mi)度和粘度(du)都變小🥵,由(you)式❓(5)和式(6)推(tui)得🛀🏻渦輪的(de)✊轉動角速(su)度也随之(zhi)變小,所以(yi)随着流體(ti)密度的減(jian)小,qvmin增大。

4結(jie)論
　　通過實(shi)驗驗證,我(wo)們可以得(de)出如下的(de)結論:①渦輪(lun)流量計在(zai)測址多相(xiang)流的流量(liang)時,在總流(liu)量保持不(bu)變的情況(kuang)下⭐,流體的(de)密度發生(sheng)變化也會(hui)引起渦輪(lun)轉速的很(hen)大變化。②渦(wo)輪流量計(ji)的始動流(liu)♻️址随多相(xiang)流體密度(du)的增大而(er)減小。
從以(yi)上得出的(de)結論可知(zhi)，渦輪流量(liang)計在測量(liang)多相流體(ti)的流量的(de)時候，流體(ti)的密度是(shi)影響測量(liang)精度的主(zhu)要因素。

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