1前(qian)言
　　濕氣(qi)是由氣(qi)體與液(yè)體混合(he)而成的(de)--種兩相(xiàng)流，其中(zhong)🚶‍♀️液相🧡體(ti)積占一(yi)-小部分(fen)爲離散(sàn)相，氣相(xiang)體積占(zhan)到絕大(da)部㊙️分爲(wei)㊙️連續相(xiang)。在石油(you)㊙️和天然(ran)氣工業(ye)中,經常(chang)會㊙️有濕(shī)氣🔴産生(sheng)。石油工(gōng)業要求(qiú)濕氣的(de)測量正(zheng)确可靠(kào)。濕氣計(jì)量的最(zui)終目的(de)是實現(xian)濕氣測(ce)量儀表(biao)或系統(tong)能夠實(shí)時檢測(cè)出濕氣(qì)中液相(xiàng)和氣相(xiàng)的含量(liang)。
　　目前濕(shī)氣測量(liàng)的常用(yong)方法是(shi)将幾種(zhong)測量幹(gan)氣的标(biāo)準儀表(biao)進行組(zu)合對濕(shi)氣進行(hang)測量,或(huò)直接用(yòng)測量幹(gàn)氣的💃儀(yi)表對濕(shī)氣進行(háng)測量，并(bing)對測量(liàng)結果進(jin)行修正(zheng),其中修(xiū)正值是(shi)通過實(shí)驗來确(que)定的。多(duo)種儀表(biao)者被推(tui)薦用于(yú)濕氣的(de)測量,目(mu)前用到(dào)的流量(liàng)計有孔(kǒng)闆、文丘(qiū)裏管、渦(wō)輪、渦街(jiē)和 内錐(zhui)式流量(liàng)計 。在這(zhè)些流量(liang)計中,孔(kǒng)闆和文(wen)丘裏管(guan)應用廣(guǎng)泛，并已(yǐ)經用🐪于(yu)㊙️濕氣的(de)計量,而(ér)對于其(qí)它幾種(zhǒng)流量計(ji)在濕氣(qi)中應用(yong)💁的報道(dao)還較少(shao)。
　　渦街流(liú)量計 是(shì)--種速度(dù)式流量(liàng)計,利用(yong)旋渦脫(tuō)落原理(li)制成。其(qi)具體檢(jiǎn)測方👨‍❤️‍👨法(fǎ)是:在流(liú)體中放(fang)置一個(ge)旋渦發(fā)生體,流(liú)體流過(guò)旋渦發(fā)生體時(shí)會在其(qí)兩側産(chan)生旋渦(wo),旋渦産(chǎn)生的頻(pín)率與流(liu)體的流(liu)速成正(zheng)比，通過(guò)檢測旋(xuan)渦産生(sheng)的頻率(lǜ)來達到(dao)檢測流(liú)體流速(su)的目的(de)。渦街流(liú)量計的(de)測量🤟精(jing)度--般能(néng)達到1.5%,量(liàng)程比爲(wei)10: 1。
　　渦街流(liú)量計已(yi)經用于(yú)濕氣的(de)測量。一(yī)款測量(liang)濕氣的(de)儀😍表,由(yóu)兩📱台文(wén)丘裏管(guǎn)與一台(tai)渦街流(liu)量計組(zu)合來測(ce)量濕氣(qi)。目前提(ti)供渦街(jiē)流量計(jì)在濕氣(qi)條件下(xià)實驗數(shù)據的文(wén)獻還較(jiao)少，因此(ci)🌈需要更(gèng)多的實(shi)驗數據(jù)對渦街(jie)♻️流量計(jì)在濕氣(qì)條件下(xia)的工作(zuò)情況作(zuò)深㊙️入分(fèn)析。
濕氣(qi)中液相(xiàng)的存在(zài)會加大(dà)渦街流(liú)量傳感(gǎn)器的測(ce)量誤差(chà)🌏。目前所(suo)查到的(de)文獻主(zhǔ)要集中(zhong)在對測(ce)量誤差(chà)的㊙️研究(jiū)上,研💋究(jiu)者記錄(lu)了不同(tong)工況條(tiao)件下不(bu)同💰液相(xiàng)含率造(zào)成渦街(jie)流量傳(chuan)感器測(ce)量誤差(cha)範圍,以(yǐ)便對渦(wō)街流量(liàng)計在濕(shi)氣條件(jian)🥵下的測(ce)量值進(jìn)行修正(zhèng)。在油田(tián)現場和(hé)實驗室(shì)♉的濕氣(qì)條件下(xia)對渦街(jiē)流🚶‍♀️量計(jì)進行了(le)實👄驗,實(shí)驗結果(guo)表明液(yè)相含量(liàng)的✉️增加(jiā)會明顯(xian)增加渦(wō)街流量(liàng)計的測(cè)量誤差(chà)I2);W ashingon( 1991 )在油田(tián)現場的(de)高壓條(tiáo)件 下對(duì)渦🌈街流(liú)量計在(zai)濕氣☂️中(zhōng)的工作(zuò)情況進(jin)行了研(yan) 究以水(shui)蒸汽作(zuò)爲實驗(yan)介質對(dui)渦街流(liú)量計進(jin)行了實(shi)驗🐆研究(jiu),其中蒸(zheng)汽爲氣(qi)相🤩，水爲(wèi)液相💁4;NEL實(shi)驗室在(zai)不同的(de)壓力下(xia)對渦街(jie)流量計(jì)測量濕(shī)氣🍓的誤(wù)差進行(hang)了研究(jiu)。
　　從已有(yǒu)的文獻(xiàn)看，以往(wang)的研究(jiu)工作主(zhǔ)要集中(zhong)在觀測(cè)不同♈工(gōng)況下渦(wo)街流量(liang)計測量(liang)濕氣時(shi)測量誤(wu)差的變(bian)化情況(kuàng)。本文通(tōng)過實驗(yan)确定了(le)在常壓(ya)條件下(xià),不同液(yè)相含率(lü)時渦街(jiē)流量計(jì)對濕氣(qì)的測量(liàng)誤差,并(bìng)經出了(le)渦街信(xin)号品質(zhi)随液相(xiàng)含率的(de)變化趨(qū)勢,最後(hou)讨論了(le)造成渦(wō)街流量(liàng)傳感器(qi)在濕氣(qi)測量中(zhong)✔️誤差增(zēng)大和信(xin)号變壞(huài)的原因(yin)。
2.實驗裝(zhuāng)置及方(fang)法低，
21實(shi)驗裝置(zhì)
　　實驗介(jie)質由已(yi)測定流(liú)量的空(kong)氣和水(shuǐ)組成,其(qi)中空氣(qì)爲氣💔相(xiang)🌐,水⛹🏻‍♀️爲液(yè)相,分别(bié)送入管(guǎn)道混合(he)成濕氣(qì)送入實(shi)驗管🛀🏻段(duan)。實驗裝(zhuāng)置如圖(tu)1所示。實(shi)驗裝置(zhi)由空氣(qì)壓縮機(jī)、儲氣罐(guan)、蓄水罐(guàn)、分離罐(guan)流量計(jì)、 壓力變(bian)送器 、 溫(wen)度變送(song)器 、工控(kong)機和各(ge)種閥門(men)組成。
 
　　空(kong)氣壓縮(suo)機将空(kōng)氣壓縮(suō)後送入(ru)儲氣罐(guan),流量計(ji)1測量氣(qi)液混合(hé)前儲氣(qi)罐送入(rù)管道的(de)氣體流(liu)量。蓄水(shui)罐距離(li)地🤩面30m,提(tí)供實驗(yan)所需的(de)液相,其(qi)流量由(you)流量計(jì)2測得。氣(qì)相和液(yè)相經💰混(hun)合器混(hun)合後💁送(song)入實驗(yan)管段,最(zui)後流入(rù)分離罐(guàn)将水和(he)空氣進(jin)行分離(lí),空氣由(yóu)放氣閥(fa)排出👉，水(shuǐ)由水泵(beng)送回蓄(xù)水罐循(xún)環使用(yòng)。工控機(ji)對所有(you)儀表數(shu)據進行(hang)采集和(he)顯示并(bìng)對兩個(ge)電動調(diao)節閥進(jìn)行控制(zhi),調節氣(qi)相和液(yè)🔞相的流(liu)量。實驗(yan)所用的(de)渦街流(liu)量傳感(gan)器 選擇(zé)了一台(tái)應用最(zuì)多的壓(yā)電式渦(wo)街流量(liàng)傳感器(qi),其🐕口徑(jìng)爲50 mm,在普(pu)通氣體(tǐ)流量實(shí)驗裝置(zhi).上測試(shì),其精度(dù)爲1. 5%。将渦(wo)街傳感(gan)器放置(zhi)在水平(píng)直管段(duàn)上，其上(shàng)、下遊直(zhi)管段長(zhang)度分别(bie)爲30D (管道(dào)直徑)和(he)20D。 壓力變(biàn)送器和(hé)溫度變(biàn)送器分(fen)别放在(zai)渦街流(liu)🏃量傳感(gǎn)器上遊(you)1D和下🌈遊(yóu)10D的位置(zhi)。水在渦(wo)街流量(liàng)傳感器(qi).上遊70D 處(chù)注入,混(hun)合器安(ān)裝在渦(wo)街流量(liang)計.上遊(you)30D 的位置(zhi)。
22實驗方(fang)法.
　　實驗(yan)過程中(zhong)保持氣(qi)相流量(liàng)爲141 m³/h,對應(yīng)的流速(sù)爲20 m/s, 管道(dao)中液相(xiang)體積含(hán)率分别(bié)爲:0.0106%、0.0213%、0.0355%、0.0496%、0.0638%、0.0780%、0.0922%。
　　以5000 Hz的(de)頻率對(duì)不同液(ye)相含率(lü)下電荷(hé)放大器(qì)産生的(de)正弦信(xìn)号進行(hang)采樣，,每(mei)次采樣(yang)10組數據(ju)，每組數(shu)據有104個(gè)采🈲樣點(diǎn),将得到(dao)的采樣(yang)點進行(hang)傅裏葉(yè)變換得(dé)到✂️不同(tong)液相含(hán)率下渦(wō)街産生(shēng)的🈲頻譜(pu),如圖2所(suǒ)示.
 
3液相(xiàng)含率對(duì)測量誤(wu)差的影(yǐng)響
31測量(liàng)誤差分(fen)析
　　爲了(le)對渦街(jiē)流量計(jì)的測量(liàng)誤差進(jin)行分析(xī),首先在(zài)标準氣(qì)裝置上(shang)進行标(biao)定,得到(dao)了其斯(si)特勞哈(ha)爾數爲(wèi)0. 291 ,那麽流(liu)過它的(de)流量值(zhi)可用下(xia)式計算(suàn)、
 
　　其中，Qt爲(wei)實驗段(duan)渦街流(liu)量計測(ce)得的流(liu)量值;爲(wèi)渦街脫(tuo)落頻🏃🏻率(lǜ); Sr爲斯特(tè)勞哈爾(er)數; d爲旋(xuan)渦發生(sheng)體截流(liú)面寬度(dù); D爲管道(dao)直徑。
　　渦(wō)街流量(liang)計測量(liang)誤差可(kě)由”下式(shi)計算:
 
　　其(qí)中:y爲測(ce)量誤差(chà);Qc.爲流量(liang)計1見圖(tú)1)測得的(de).标準流(liu)量值。
　　表(biǎo)1爲當注(zhù)入不同(tóng)的液相(xiang)流量時(shí)，渦街流(liu)量計的(de)測❄️量誤(wu)差。Qj,表示(shì)注入的(de)液體流(liú)量，P、爲液(yè)相含率(lü)，E,爲測量(liang)誤差。從(cong)表中可(ke)以很明(ming)顯地看(kàn)出,液相(xiàng)流量的(de)增加,使(shi)渦街流(liú)量讓的(de)測量🙇‍♀️誤(wù)差增加(jia)。
 
　　爲了更(geng)好地比(bi)較不同(tóng)工況下(xià)渦街流(liu)量傳感(gǎn)器測🌈量(liàng)誤差的(de)變化，表(biǎo)2列出了(le)不同研(yan)究者的(de)研究結(jié)果其中(zhōng)Test爲本次(ci)實驗結(jié)果。雖然(rán)不同研(yán)究者的(de)實驗條(tiáo)🥵件相差(cha)較大,但(dan)通過表(biǎo)💁2仍可以(yǐ)總結出(chu)以下幾(ji)條規律(lǜ):液相含(han)👈率越大(da)渦📐街測(ce)量誤差(chà)越大;管(guan)😘道内壓(yā)力🤞對測(cè)量結果(guǒ)影響比(bǐ)較大,壓(yā)力越大(dà)其測量(liang)誤差越(yue)小;實驗(yàn)介質對(duì)測量誤(wù)差有影(yǐng)響。
 
3. 2斯特(tè)勞哈爾(ěr)數的變(biàn)化
　　誤差(cha)産生的(de)原因是(shì)液相的(de)加入使(shǐ)渦街流(liú)量計的(de)斯特勞(láo)哈爾數(shù)Srav不再是(shì)-T個常數(shù)，而是随(suí)着液相(xiàng)的增加(jia)而變化(huà)👨‍❤️‍👨。将實驗(yan)中不同(tong)液相含(hán)率下得(dé)到的Srav進(jìn)行了多(duō)項式拟(nǐ)合,拟合(he)曲線如(rú)圖3所示(shì),最✏️大拟(nǐ)和誤差(chà)爲0. 858%。其中(zhōng)Srav爲10 次測(cè)量得到(dao)Si的算術(shù)平均值(zhí)，sr的計算(suàn)如式(3):
Sr=f.d/v???????????(3)
　　其(qí)中,f渦街(jie)脫落頻(pin)率;d旋渦(wō)發生體(tǐ)截流面(mian)寬度;v爲(wei)平💋均流(liu)速。
 
4渦街(jie)信号品(pǐn)質分析(xi)
4.1渦街信(xin)号的不(bu)确定度(du)
　　采用式(shi)(5)對渦街(jiē)頻率信(xìn)号的不(bu)确定度(du)進行分(fen)析。
 
　　式中(zhōng)，f爲10次測(ce)量結果(guo)的平均(jun)值,N爲測(cè)量次數(shù),σ爲不确(què)定度,σ0爲(wei)相對不(bu)确定度(dù)。在每個(ge)液相含(hán)率下測(ce)量10次💔。
　　實(shi)驗結果(guo)如圖4所(suǒ)示。結果(guǒ)表明,液(yè)相的增(zeng)加會影(yǐng)響渦街(jie)脫落頻(pín)率的不(bú)确定度(du)，從圖4可(kě)以看出(chu)随着液(ye)相含率(lǜ)不🈚斷的(de)增加,渦(wo)街脫落(luo)頻率的(de)不确定(ding)度也📐随(sui)之變差(chà)。當測量(liàng)幹氣的(de)時候🌂,渦(wo)街流量(liàng)傳感器(qì)的📧不确(que)定度🔱爲(wèi)0. 031%, 當液相(xiang)含率達(da)到01092 2%時不(bú)确定度(du)已經達(dá)到1. 58% ,增長(zhang)了将近(jin)51倍,可見(jiàn)液😄相的(de)存在使(shi)🌈渦街流(liú)量傳☀️感(gǎn)器測量(liàng)信号的(de)不确定(ding)度增大(dà),因此對(duì)渦街流(liú)量傳感(gǎn)器進行(háng)誤差🤟修(xiu)正時必(bì)須考慮(lü)♊液相對(dui)測量不(bú)确定度(dù)的影響(xiang)。
 
4.2渦街信(xin)号質量(liang)分析
　　用(yòng)一個參(can)數Sq來描(miao)述渦街(jie)頻率信(xin)号的品(pin)質。
Sq定義(yì)如下:
 
　　式(shi)中: Ps爲渦(wō)街頻率(lü)帶0. 96 f到1. 04 f範(fàn)圍内的(de)能量,其(qi)中信号(hào)能量通(tōng)過譜分(fen)析獲得(de)。R爲總能(neng)量減去(qu)Ps後的能(néng)量。如果(guǒ)Sq爲正，則(zé)渦街頻(pín)率帶的(de)能量大(da)于其它(ta)頻帶的(de)能量。在(zai)M iau's l和Pankan in'的文(wen)章中對(dui)Sq的定義(yi)有詳💛細(xì)說明🈲。實(shi)驗中利(li)用這種(zhong)方法得(de)到了渦(wō)街頻率(lǜ)信号品(pǐn)質随液(ye)相含率(lǜ)變化的(de)情況,如(rú)圖5所示(shi)。Sq總的變(bian)化趨勢(shi)🏃‍♀️是随着(zhe)液相👉含(hán)率的增(zēng)加而迅(xùn)速減小(xiao),在液相(xiang)含率大(dà)于0106%後s由(you)正✂️變負(fu),渦街♊頻(pín)率帶的(de)能量開(kāi)始小于(yu)其它頻(pin)率帶的(de)能量,信(xìn)号品質(zhi)将變㊙️得(de)很差。
 
5實(shí)驗分析(xī)
　　從實驗(yan)結果來(lái)看，少量(liàng)的液相(xiàng)不但會(hui)使測量(liang)誤差變(biàn)大,而💞且(qiě)♈還會使(shǐ)渦街信(xìn)号的品(pǐn)質變差(cha)。對于這(zhe)種現象(xiang)可以🛀從(cong)液滴對(duì)氣相的(de)湍流調(diao)制的角(jiao)度來解(jie)釋。圖6反(fǎn)映了當(dang)氣相流(liú)過液滴(dī)時的情(qing)況,可以(yǐ)看出氣(qì)相流過(guo)液滴時(shí)會在液(ye)滴的🚩後(hou)面産生(shēng)🔞尾流并(bing)且在尾(wěi)流中産(chǎn)👄生速度(du)梯度。，尾(wei)流及其(qí)引起的(de)速度梯(tī)度會使(shi)流體中(zhong)🌂擾動變(bian)大,進而(er)影響到(dào)渦街的(de)産生♊, 通(tōng)過實驗(yàn)證明擾(rǎo)動的增(zēng)加更有(yǒu)利于渦(wō)街的脫(tuo)落🔞,這樣(yàng)就增大(dà)了測量(liang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻誤差。管(guǎn)道内壓(ya)力增加(jia)會抑制(zhì)湍流度(du)增加,因(yīn)此提高(gao)管道内(nei)壓力會(hui)降低測(ce)量誤差(cha)。渦街脫(tuo)落時會(huì)👉帶動液(yè)滴--起旋(xuán)轉,這樣(yàng)就會減(jian)弱㊙️旋渦(wo)的強度(dù),使渦街(jiē)信号☎️變(biàn)弱。

 
6結論(lun)
　　渦街流(liú)量計雖(sui)然已經(jīng)在單相(xiàng)流測量(liang)中得到(dao)了廣泛(fàn)的應用(yòng),但在濕(shī)氣條件(jian)下應用(yòng)時會出(chu)現許多(duo)新🏃🏻的問(wèn)題。通過(guò)以上的(de)實驗♉研(yan)究表明(míng),濕氣條(tiáo)件下,液(yè)⚽柞含率(lǜ)的增加(jia)不隻是(shì)影響渦(wo)⭐街脫落(luò)頻率從(cong)而使測(ce)量精度(dù)下降,而(ér)且🐪對于(yu)渦街頻(pin)率信号(hao)的品質(zhì)也會有(you)直按影(yǐng)響,這種(zhǒng)影響随(sui)着液相(xiàng)含率的(de)增加而(er)增加。

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