摘要:闡述(shu)了渦輪流量(liang)計 的工作原(yuan)理和動态特(te)性,建立了渦(wō)輪流量計的(de)多相流測量(liàng)模型,并在多(duo)相流模拟裝(zhuang)置中進行了(le)實驗驗證,得(dé)出了㊙️流體密(mì)度是渦輪流(liu)量計在測量(liang)多相流的流(liú)量時的影響(xiang)因子,并且讨(tǎo)論了流體密(mi)度影響多相(xiang)流的流量測(ce)量的規📧律。
　　在(zài)油田生産過(guò)程參數(如溫(wen)度、壓力等)檢(jian)測中,以流♊址(zhǐ)和⚽各相持⁉️率(lü)測址最爲複(fu)雜,是較難測(ce)址的兩個參(can)數,因而💃🏻,引起(qi)🔆了工程技術(shù)人員的興趣(qu).随着油田的(de)發展,被測對(dui)象不再局限(xiàn)于單相流,而(er)嬰對多相流(liú)、混合狀👈态的(de)流址進行測(ce)量.測量多相(xiàng)流的技術難(nán)度要比單相(xiang)流體的正确(que)測量大的‼️多(duo),知道單相流(liú)體的密度🏃🏻‍♂️、粘(zhan)度及測量裝(zhuāng)置😍的幾何結(jié)構,便🔅可以對(duì)單相流進行(háng)定量分析。如(ru)果能利用多(duo)相流中每一(yī)相的上述各(gè)物理量對多(duō)柑流進行測(cè)量的話，就很(hěn)方便。但很遺(yi)憾的是👄,多相(xiang)流體的特性(xing)遠比單相🤞流(liú)體的特性父(fù)雜的多,如各(ge)組分之聞不(bú)能均勻混📱合(he)、混合流體的(de)異常性、流型(xíng)轉變,相對速(sù)度、流體性質(zhi)、管道結構、沈(shěn)動方向等因(yin)素将導緻渦(wo)輪流量傳感(gan)器響應‼️特性(xìng)的改變。
　　在單(dān)相流的條件(jiàn)下,渦輪的轉(zhuǎn)速和流經它(tā)的體積流🈲址(zhi)成-單值線性(xìng)函數,在油水(shui)兩相流中,隻(zhī)要流址超過(guo)始動流址⛱️,在(zai)允許的🍉誤差(cha)範圍内,禍輪(lun)的響應和體(ti)積流址也是(shi)成線性函數(shù)。
　　但在多相流(liú)動中,即使在(zài)總流量保持(chi)不變的情況(kuang)下,混合流體(ti)❗的密度發生(shēng)變化,也會引(yǐn)起渦輪轉速(su)✉️的很大變化(huà)。本文就此問(wen)題,通過對渦(wo)輪流量計的(de)工作原理和(he)特性分析,附(fu)述了在測量(liàng)多相流時的(de)流量影響因(yīn)子，并進行了(le)實驗驗證。
l工(gong)作原理及數(shu)學模型建立(li)
　　渦輪流量計(jì)是一種速度(du)式儀表,它是(shì)以動址矩守(shǒu)🐪恒原♈理爲基(ji)🌈礎的，流體沖(chòng)擊渦輪葉片(piàn),使渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪的旋✌️轉(zhuǎn)速度随流量(liàng)🔅的變化而變(biàn)化,最後從渦(wō)📱輪的轉數求(qiu)出流量值🏃‍♂️,通(tong)過磁電轉換(huàn)裝置(或機械(xie)輸出裝豎)将(jiāng)渦輪轉速變(bian)化成電脈沖(chòng),送人二次儀(yi)表進行計算(suan)和顯示,由單(dan)位時間電脈(mò)沖數和累計(ji)電脈沖數反(fǎn)🙇🏻映🐅出瞬時流(liú)址和累計流(liu)量(見圖1)。.

式中:θ爲(wèi)葉片與軸線(xiàn)之間的夾角(jiǎo);r爲渦輪平均(jun)半徑;A爲管道(dao)流通面積;ρ爲(wei)流體密度;?爲(wèi)渦輪的旋轉(zhuǎn)角速🏃🏻度;qv爲✌️通(tong)過管道的流(liú)量。

2渦輪流量(liang)計的特性分(fen)析
　　由式(5)和式(shì)(6)可見:當流體(tǐ)的粘度增大(dà)時,渦輪的轉(zhuan)動✍️角速🔴度變(bian)🈲小;當流體密(mi)度變大時,渦(wo)輪的轉動角(jiǎo)速度也随之(zhī)增大.在流體(tǐ)速度較小(相(xiang)當于層流狀(zhuang)态)時,渦輪的(de)頻率響應非(fei)線性,且受流(liú)體性質變化(huà)彬響較大;當(dāng)🐇流體速度較(jiao)高(相當于湍(tuān)流狀态)時，式(shi)變🍓小，渦輪響(xiang)應👣近似線性(xing),儀🧑🏽‍🤝‍🧑🏻器常數K基(ji)本上不受流(liú)體粘度變化(huà)影響。
　　渦輪啓(qi)動時,要克服(fú)較大的機械(xie)靜摩擦力,因(yin)此需要🐉較大(dà)始動👣流量。渦(wō)輪以一定的(de)速度轉動起(qǐ)來以後，需要(yao)機✍️械動摩擦(cā)力和流體流(liu)動阻力,轉動(dòng)阈值🔞qvmin與p0.5成反(fǎn)比,流體密度(dù)越大,qvi越小。這(zhè)種情況對于(yu)密度變化小(xiǎo)的液體來說(shuō),影響不大，可(ke)視爲常數。但(dàn)對于♉多相流(liu)體米說,由于(yu)溫度、壓力和(hé)分相含率的(de)變化,引起p變(biàn)化,從而影響(xiǎng)qvmin。
3實驗結果分(fen)析
　　實驗在以(yǐ)水和空氣爲(wei)介質的流動(dòng)模拟裝置中(zhong)進行,實驗中(zhōng)在氣體流量(liàng)固定的前提(ti)下,逐漸增大(da)水的流🌈量,測(cè)🤞量潤☀️輪的響(xiǎng)應😄值。增大氣(qi)體的流量,重(zhòng)複上述操♋作(zuò),得到了下面(mian)💜的渦輪響應(yīng)圖版,其中流(liu)量🛀爲氣液的(de)合流量。圖中(zhōng)氣體流量爲(wei)零時,流體的(de)密度最大,測(ce)得的響應曲(qǔ)線🔞各流量響(xiǎng)應🏃‍♀️值最大。由(yóu)于氣流量增(zēng)大時,測得流(liú)體密度和粘(zhan)度都變小,由(yóu)式(5)和式(6)推得(de)渦輪的轉動(dòng)角速度也随(suí)之變小,所以(yǐ)随着流體密(mì)度的減小,qvmin增(zēng)大。

4結論
　　通過(guò)實驗驗證,我(wo)們可以得出(chū)如下的結論(lun):①渦輪流量計(ji)在測址🌈多相(xiang)流的流量時(shi),在總流量保(bǎo)持不變的情(qíng)況下,流體的(de)密度發生變(biàn)化也會引起(qi)渦輪轉速的(de)很大變化。②渦(wo)輪流🔴量計的(de)始動流址随(sui)多相流體密(mì)度的🏃🏻增大而(ér)減小。
從以上(shàng)得出的結論(lun)可知，渦輪流(liu)量計在測量(liang)多相流👄體的(de)流量的時候(hou)，流體的密度(dù)是影響測量(liang)精度的主🔴要(yao)因👉素。

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