摘(zhāi)要:本文(wén)簡單介(jie)紹了渦(wo)輪流量(liang)計 的工(gong)作原理(lǐ)和動态(tai)特性通(tōng)過實驗(yan),找出渦(wō)輪流量(liang)計響應(yīng)特性的(de)影響因(yīn)素,溫度(du)的變化(huà)會引起(qǐ)渦輪流(liu)量計金(jīn)屬材料(liao)熱脹冷(leng)縮,幾何(hé)尺寸的(de)變化會(huì)引起渦(wo)輪轉速(sù)的變化(hua),K值也會(huì)随之改(gǎi)變,儀表(biao)常數和(hé)流體的(de)粘滞性(xìng)也有很(hěn)大關系(xi),粘度越(yue)大,流量(liàng)的線性(xing)範圍愈(yu)小。反之(zhī)粘度越(yue)小,流量(liàng)的線性(xìng)範圍愈(yù)大。
0引言(yan)
　　在油田(tián)生産過(guo)程參數(shù)(如溫度(dù)、壓力等(deng))檢測中(zhōng)，以流量(liang)測量最(zui)爲複雜(za),是較難(nán)測量的(de)參數。而(ér)且,流量(liang)檢測在(zai)油田生(sheng)産過程(chéng)中又十(shí)分重要(yao),因而引(yǐn)起了工(gong)程技術(shu)人員的(de)廣泛興(xìng)趣。渦輪(lún)流量計(jì)是檢測(ce)液體流(liu)量的儀(yí)器之--,但(dan)由于液(ye)體各參(cān)數(如溫(wēn)度粘度(dù).密度等(děng))的影響(xiang)，使得渦(wo)輪流量(liang)計在實(shí)際應用(yong)過程中(zhōng)的測量(liàng)有偏差(chà),給生産(chǎn)帶來了(le)困難”。本(běn)文主要(yao)研究不(bú)同溫度(du)下對渦(wo)輪響應(ying)K值的影(yǐng)響。
1渦輪(lún)流量計(jì)測量原(yuán)理
1.1基本(ben)原理
　　渦(wō)輪流量(liàng)計是一(yi)種速度(du)式儀表(biǎo),它是以(yǐ)動量矩(ju)守恒原(yuán)理爲基(jī)礎的,流(liu)體沖擊(ji)渦輪葉(yè)片,使渦(wo)輪旋轉(zhuan),渦輪的(de)旋轉速(su)度随流(liu)量的變(biàn)化而變(biàn)化，最後(hou)從渦輪(lun)的轉數(shù)求出流(liu)量值,通(tong)過磁電(dian)轉換裝(zhuāng)置(或機(ji)械輸出(chū)裝置)将(jiāng)渦輪轉(zhuan)速變化(huà)成電脈(mo)沖,送人(ren)二次儀(yí)表進行(háng)計算和(he)顯示,由(you)單位時(shí)間電脈(mo)沖數和(hé)累計電(diàn)脈沖數(shu)反映出(chu)瞬時流(liu)量和累(lei)計流量(liàng)。
1.2渦輪流(liú)量計的(de)影響因(yin)素
　　渦輪(lún)流量計(ji)的理想(xiǎng)特性曲(qǔ)線僅與(yǔ)儀表結(jié)構參數(shù)有關,與(yu)流量變(biàn)化無關(guan),儀表系(xì)數K爲一(yī)常數。而(er)實際曲(qu)線并非(fei)如此,對(duì)于實際(ji)的渦輪(lun)流量計(jì)，渦輪首(shou)先必須(xu)克服軸(zhou)承的靜(jìng)摩擦力(lì)後才能(néng)轉動”。我(wǒ)們将渦(wo)輪克服(fu)靜摩擦(cā)力矩所(suo)需的最(zuì)小流量(liang)值稱爲(wèi)該渦輪(lun)的始動(dong)流量值(zhí)。當通過(guo)流量計(ji)的流量(liàng)小于始(shi)動流量(liàng)值時,渦(wō)輪不轉(zhuan),無信号(hào)輸出。當(dāng)流量大(da)于始動(dong)排量以(yǐ)後,随着(zhe)流量的(de)增加,渦(wō)輪旋轉(zhuan)角速度(du)也将增(zēng)大。以後(hou)在測量(liang)範圍内(nèi),流體産(chan)生的阻(zǔ)力矩将(jiāng)成爲影(yǐng)響流量(liàng)計特性(xing)的主要(yào)因素。相(xiang)對來說(shuō),由軸承(cheng)間摩擦(ca)産生的(de)機械阻(zu)力矩就(jiù)比較小(xiao)了。流體(ti)産生的(de)阻力矩(ju)對渦輪(lun)的影響(xiǎng)又分爲(wei)兩種情(qíng)況，當流(liú)體以較(jiao)低速度(dù)流經渦(wō)輪,儀表(biǎo)常數是(shi)随被測(ce)液體的(de)流量和(he)運動粘(zhan)度變化(huà)而變化(hua)的;當流(liu)體以較(jiao)高速度(du)流經渦(wo)輪,儀表(biao)常數隻(zhī)與儀表(biǎo)本身的(de)結構參(cān)數有關(guān),而與流(liu)量無關(guān)。隻有這(zhè)種狀态(tai)時,儀表(biao)常數才(cái)真正表(biao)示了常(chang)數的性(xìng)質。渦輪(lun)流量計(ji)的流量(liang)範圍就(jiù)是根據(jù)這一-區(qū)間來确(què)定的眼(yan)。
2實驗及(ji)結果分(fen)析
2.1實驗(yan)數據-渦(wō)輪在水(shui)中不同(tóng)溫度下(xia)的響應(ying)
　　不同溫(wēn)度下,用(yong)水标定(dìng)渦輪k值(zhí)的情況(kuàng)如表1,從(cong)表1中可(ke)以發現(xiàn),由于水(shuǐ)的溫度(dù)有所增(zēng)加,渦輪(lun)的K(K=F/Q)值相(xiàng)對減小(xiao)。
 
2.2實驗數(shu)據-渦輪(lún)在油中(zhong)不同溫(wen)度下的(de)響應
　　不(bú)同溫度(dù)下,标準(zhǔn)渦輪對(dui)油流量(liàng)的響應(yīng)數值如(ru)下表：
 
　　根(gen)據上表(biǎo)做出油(yóu)對K值得(de)響應特(tè)性曲線(xian),如圖1所(suǒ)示,冷油(yóu)(16度)對K值(zhí)的響應(ying)特性,即(ji)F=119.7Q-46.383;熱油(60度(du))對K值的(de)響應特(te)性,即:
F=107.04Q-20.484。
由(yóu)此,我們(men)可以推(tuī)導出:
Q=(F1+20.48)/107.04(1)
Q2=(F2+46.38)/119.7(2)
　　式(shi)中:Q1-熱油(you)流量;Q2-冷(lěng)油流量(liang);F1渦輪對(dui)Qt的頻率(lü)響應值(zhi);F2-渦輪對(dui)Q2的頻率(lǜ)響應值(zhí)。
将公式(shi)(1)(2)組成方(fang)程組,解(jiě)得:
(1)當F=F1=F2=142.2時(shí),Q1=Q2;.
(2)當F=F1=F2>142.2時,K值(zhi)大的渦(wō)輪流速(su)相對較(jiào)小;
(3)當F=F1=F2<142.2時(shi),K值大的(de)渦輪流(liu)速相對(dui)較大。
　　如(rú)圖2爲标(biāo)準渦輪(lún)在不同(tóng)流量.不(bu)同油溫(wen)下的K值(zhi)響應曲(qu)線。标準(zhǔn)渦輪K值(zhi)計算公(gōng)式爲:K=F/Q。
　　其(qí)中F爲标(biāo)準渦輪(lún)在某一(yī)流量範(fan)圍内的(de)響應頻(pin)率。Q=V/T(m~3/D),假設(shè)V爲某一(yī)固定體(ti)積容器(qì),那麽T即(ji)爲以某(mou)固定流(liu)量Q充滿(mǎn)固定體(ti)積V所用(yong)的時間(jian)。
　　由上面(miàn)圖表我(wo)們看到(dào),當Q1=Q2時,F1<F2,K1<K2.因(yīn)此可以(yi)得出,當(dāng)流量--定(ding)時标定(dìng)冷水的(de)K值比熱(re)水的K值(zhi)大。如果(guǒ)提高流(liu)量Q1使F1=F2,這(zhe)時又出(chu)現下面(mian)的情況(kuang):當F1=F2時,Q1>Q2,K1>K2。.
3結(jie)論
(1)溫度(du)的變化(huà)會引起(qǐ)渦輪流(liú)量計金(jīn)屬材料(liào)熱脹冷(lěng)縮,幾何(hé)尺寸的(de)變化會(hui)引起渦(wō)輪轉速(su)的變化(hua),K值也會(hui)随之改(gǎi)變。
(2)當标(biāo)定K值大(da)時,在同(tong)樣響應(ying)頻率時(shi)實際流(liú)量小。
(3)實(shi)驗中的(de)溫度參(can)數對所(suo)用液體(ti)的粘度(dù)和密度(dù)有很大(dà)影響。

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