摘要:闡述(shu)了渦輪流(liú)量計 的工(gong)作原理和(hé)動态特性(xing),建立了渦(wō)輪流量計(ji)的多相流(liu)測量模型(xíng),并在多相(xiang)流模拟裝(zhuang)置中進行(háng)了實🥰驗驗(yàn)證,得⭐出了(le)⛷️流體密度(dù)是渦輪流(liú)量計在測(cè)量多相流(liu)的流量時(shi)的影響♋因(yin)子,并且讨(tǎo)論了流體(ti)密度影響(xiang)多相流的(de)流量測量(liang)的規律。
　　在(zài)油田生産(chan)過程參數(shu)(如溫度、壓(ya)力等)檢測(cè)中,以流址(zhǐ)和各相持(chi)率測址最(zui)爲複雜,是(shì)較難測址(zhǐ)的兩個參(can)數🚶,因而,引(yin)起🏃‍♀️了工程(chéng)技術人員(yuán)的興趣.随(suí)着油田的(de)發展,被測(cè)對象不再(zai)㊙️局限于單(dān)相流,而嬰(yīng)對多相流(liú)、混合狀态(tai)的流址進(jìn)行測量📧.測(cè)量多相🚶流(liu)的技術難(nán)度要比單(dan)相流體的(de)正确測量(liàng)大的多,知(zhi)道單相流(liú)體的密度(du)、粘度及測(cè)量裝置♍的(de)幾何結構(gòu),便可以對(dui)單相流進(jin)行定量分(fèn)析。如果能(neng)利用多相(xiàng)流中每一(yi)相的上述(shu)各物理量(liàng)對多柑流(liu)進行測量(liàng)的話，就很(hen)方便。但很(hěn)遺憾的是(shi),多相流🐇體(tǐ)的特性遠(yuǎn)比單相🥵流(liú)體的特性(xing)父雜的多(duō),如各組分(fen)之聞不💋能(néng)均勻混合(hé)、混合流體(ti)的異常性(xing)、流型轉變(biàn),相對速度(du)、流體性🛀🏻質(zhì)、管道結構(gòu)、沈動方向(xiang)等因素将(jiāng)導緻渦輪(lun)流量傳感(gǎn)器響應特(te)性的改變(bian)。
　　在單相流(liu)的條件下(xia),渦輪的轉(zhuǎn)速和流經(jing)它的體積(ji)流👌址成-單(dan)值🈲線性函(han)數,在油水(shui)兩相流中(zhōng),隻要流址(zhǐ)超過始動(dong)⛱️流址🈚,在允(yun)許的誤差(chà)範圍内,禍(huò)輪的響應(yīng)和體積♊流(liú)址也‼️是成(chéng)線性函數(shù)。
　　但在多相(xiang)流動中,即(jí)使在總流(liú)量保持不(bú)變的情況(kuàng)下,混合流(liu)體的密度(du)發生變化(huà),也會引起(qi)渦輪轉速(su)的很大變(biàn)化。本文就(jiu)此問題,通(tōng)過對渦輪(lun)流量計的(de)工作原理(li)和特性分(fen)析,附述了(le)🌈在測量多(duo)相流時的(de)流量影響(xiǎng)因子，并進(jìn)行了實驗(yàn)驗證。
l工作(zuo)原理及數(shù)學模型建(jiàn)立
　　渦輪流(liu)量計是一(yi)種速度式(shi)儀表,它是(shi)以動址矩(jǔ)守♍恒✊原🔅理(lǐ)爲基礎的(de)，流體沖擊(jī)渦輪葉片(piàn),使渦輪旋(xuan)轉,渦輪的(de)旋轉速度(du)随🔱流量的(de)變化而變(bian)化,最後從(cong)渦輪的轉(zhuǎn)數求出🧡流(liu)量值,通過(guo)磁電轉換(huàn)裝置(或機(jī)械輸出裝(zhuāng)豎)将渦輪(lun)轉速變化(huà)成電脈沖(chong),送人二次(ci)儀表進行(háng)計算和顯(xian)示,由單位(wei)時間電脈(mò)沖數和累(lei)計電脈沖(chong)數反映出(chū)瞬時流址(zhi)和累計流(liú)量(見圖1)。.

式中:θ爲葉(ye)片與軸線(xian)之間的夾(jia)角;r爲渦輪(lún)平均半徑(jìng);A爲管道流(liú)通面積;ρ爲(wei)流體密度(dù);?爲渦輪的(de)旋轉角速(sù)度;qv爲通過(guo)管道🔆的流(liu)量。

2渦輪流(liu)量計的特(tè)性分析
　　由(yóu)式(5)和式(6)可(kě)見:當流體(ti)的粘度增(zēng)大時,渦輪(lun)的轉動角(jiao)速度🍓變小(xiǎo);當流體密(mi)度變大時(shí),渦輪的轉(zhuan)動角速🌈度(du)也随之增(zēng)大✂️.在流體(ti)速度較小(xiǎo)(相當于層(ceng)流狀态)時(shí),渦輪的頻(pin)率響應非(fei)線性,且受(shòu)流體性質(zhi)變化彬響(xiǎng)較大;當流(liu)體速度較(jiào)高(相當于(yu)湍流狀👉态(tài))時，式變小(xiao)，渦輪響應(yīng)近似線性(xing),儀💯器常數(shu)K基本上不(bú)受流體粘(zhan)度變化影(ying)響🔞。
　　渦輪啓(qi)動時,要克(ke)服較大的(de)機械靜摩(mo)擦力,因此(ci)需要🍉較大(dà)㊙️始動流量(liang)。渦輪以一(yi)定的速度(dù)轉動起來(lai)以後，需要(yao)機械動✨摩(mó)擦力和流(liu)體流動阻(zǔ)力,轉動阈(yu)值🔞qvmin與p0.5成反(fǎn)比,流體密(mì)度越大,qvi越(yue)小。這種情(qíng)況對于密(mi)度變化小(xiao)的☀️液體來(lai)說,影響不(bu)大，可視爲(wei)常數。但對(duì)于多相流(liú)體米說,由(yóu)于溫度、壓(yā)力和分相(xiàng)含率的變(bian)化,引起p變(bian)化,從而影(ying)響qvmin。
3實驗結(jie)果分析
　　實(shí)驗在以水(shui)和空氣爲(wei)介質的流(liu)動模拟裝(zhuāng)置中進🧡行(hang),實🌏驗中在(zài)氣體流量(liang)固定的前(qián)提下,逐漸(jiàn)增大水的(de)流量,測量(liàng)潤輪的響(xiang)應值。增大(da)氣體的流(liu)量,重複上(shang)述操作,得(dé)到了下面(mian)的渦輪響(xiǎng)應圖‼️版,其(qi)中流量爲(wèi)氣液的合(he)流量。圖中(zhōng)氣體流㊙️量(liang)爲零時,流(liú)體的密度(du)最大,測得(dé)的響應曲(qu)線各流量(liang)響應值最(zuì)大。由于氣(qi)流量增大(dà)時,測得流(liu)體密度和(hé)粘度都變(biàn)小,由式(5)和(he)式(6)推得渦(wō)輪的轉動(dong)角速度也(ye)随之變小(xiǎo),所以随着(zhe)流體密度(du)的減小,qvmin增(zeng)大。

4結論
　　通(tōng)過實驗驗(yàn)證,我們可(kě)以得出如(rú)下的結論(lun):①渦輪流量(liàng)計在測址(zhi)多相流的(de)流量時,在(zai)總流量保(bao)持不變的(de)情況下,流(liú)體✏️的密度(dù)發生變化(huà)也會引起(qǐ)渦輪轉速(sù)的很㊙️大變(bian)化。②渦輪流(liu)☀️量計的始(shǐ)動流址随(suí)多相流⛷️體(tǐ)密度的增(zēng)大而減小(xiǎo)。
從以上得(de)出的結論(lùn)可知，渦輪(lun)流量計在(zai)測量多相(xiàng)流體的流(liu)量的時候(hou)，流體的密(mì)度是影響(xiang)測量精度(du)🏃🏻‍♂️的主要因(yin)🏃素。

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