摘要(yao):闡述了渦輪流量(liang)計 的工作原理和(he)動态特性,建立了(le)渦輪流量計的多(duo)相流測🍉量✌️模型,并(bing)在多相流模拟裝(zhuāng)置中進行了實驗(yàn)驗證,得出了流體(ti)密度是渦輪流量(liàng)計在測量多相流(liú)的💞流量時的影響(xiǎng)因子，并且讨論了(le)流體密度影響多(duo)相流的流量測量(liàng)的規律。
　　在油田生(sheng)産過程參數(如溫(wen)度、壓力等)檢測中(zhong)，以流量和各🌐相持(chi)率測量複雜,是較(jiào)難測量的兩個參(can)數,因而,引起✍️了工(gong)程技術人♊員的興(xìng)趣.随着油田的發(fā)展,被測對象不再(zai)局限于單相流，而(ér)要對多相流、混合(hé)狀态的流量進行(háng)測量。測量多相流(liu)的技術難度☔要比(bǐ)單相流㊙️體的正确(què)測♊量大的多,知道(dao)單相流體的密度(du)、粘度及測量裝置(zhì)的幾何結構，便可(ke)以對單.相流進行(háng)定量分析。如果能(neng)利用多相流中每(měi)一相⭐的上述各物(wù)理量對多相流進(jìn)行測量的🛀話，就很(hen)方🔴便。但很遺憾的(de)是,多相流體的特(te)性遠比單相流體(tǐ)💋的特性複雜的多(duō)，如各組分之間不(bú)能均勻混合、混合(he)流體的異常性、流(liu)型轉變，相對速度(dù)、流體性質、管🔆道結(jié)㊙️構、流動方向等因(yīn)素将導🐪緻☀️渦輪流(liu)量傳感器🈚響應特(tè)性的改變"
　　在單相(xiang)流的條件下，渦輪(lun)的轉速和流經它(tā)的體積流量成一(yī)單值線性函數,在(zai)油水兩相流中，隻(zhi)要流量超過始動(dong)流量,在允許的誤(wù)差範圍内,渦輪的(de)響應和體⛱️積流量(liàng)也是成線性函數(shu)。
　　但在多相流動中(zhōng)，即使在總流量保(bǎo)持不變的情況🥵下(xià)，混🤟合流體🔆的密度(dù)發生變化，也會引(yǐn)起渦輪轉速🛀的很(hen)🔞大變化。本文就此(cǐ)問題,通過對渦輪(lun)流量計的工作原(yuan)理和特性分析🤞，闡(chan)述了在測量多相(xiàng)流時的流量影響(xiǎng)㊙️因子，并進🔆行了實(shí)驗驗證。
1工作原理(li)及數學模型建立(lì)
　　渦輪流量計是一(yī)種速度式儀表,它(ta)是以動量矩守恒(héng)原👅理爲🔴基礎的，流(liú)體沖擊渦輪葉片(pian),使渦輪旋轉,渦輪(lún)‼️的旋轉速度随流(liú)量的變化而變化(huà)，最後從渦.輪的轉(zhuǎn)數求出流量值🌏，通(tong)過磁電轉換裝置(zhì)(或機械輸出裝置(zhì)🔆)将渦輪轉速變化(hua)成電脈沖,送入二(er)次儀表進行計算(suàn)和顯示，由單位時(shi)間電脈沖數和累(lèi)計🛀電脈沖數反映(yìng)出瞬時流量和累(lèi)計流量(見圖1)
 
　　所以,由動量矩定(ding)理可知，渦輪的運(yùn)動微分方程爲:
 
　　式(shì)中:J爲渦輪的轉動(dong)慣量;w爲渦輪的旋(xuan)轉角速度;∑M爲作用(yong)在渦輪上的合力(lì)矩。
　　在正常工作條(tiao)件下，可認爲管道(dào)内的流體流量不(bú)随時間變化，即渦(wō)輪以恒定的角速(su)度ω旋轉,這樣就有(yǒu)
那麽渦輪的運動(dòng)微分方程變爲：
∑M=M-∑Mi=0，（2）
　　這(zhè)裏把∑M分成了兩部(bù)分,即驅動渦輪旋(xuan)轉的驅動力矩M和(hé)🍓阻礙渦輪旋轉的(de)各種阻力矩∑Mi。通過(guo)分析計算,驅動力(li)矩爲
 
　　式中:θ爲葉片(pian)與軸線之間的夾(jia)角;r爲渦輪平均半(ban)徑;A爲管♍道流通面(mian)積;ρ爲流體密度;ω爲(wèi)渦輪的旋轉角速(su)度;qv爲😄通過管道的(de)流量。
　　将式(3)代入(2)中(zhong)得:
 
2渦輪流量計的(de)特性分析
　　由式(5)和(hé)式(6)可見:當流體的(de)粘度增大時,渦輪(lún)的轉動角速度變(biàn)小;當流體密度變(bian)大時,渦輪的轉動(dòng)角速度也随之增(zēng)大。在流體速度較(jiao)小(相當于層流狀(zhuang)态)時,渦輪的頻率(lü)響應非線性,且受(shou)流體📱性質變化影(yǐng)響較大;當流體速(su)度較高(相當💁于湍(tuān)流狀态)時,式變🐉小(xiao)，渦輪響應近似線(xian)性,儀器常數K基本(běn)上不受流體粘度(du)變化影☎️響。
　　渦輪啓(qǐ)動時,要克服較大(da)的機械靜摩擦力(li),因此需要較大始(shi)動流量。渦輪以--定(ding)的速度轉動起來(lái)以後,需要機械動(dong)摩擦力和流體流(liú)動阻力,轉動阈值(zhí)qVmin與㊙️p0.5成反比，流體密(mì)❗度越大，qVmin越小。這種(zhǒng)情況對于密度變(bian)化小的液體來說(shuō)，影響不大，可視爲(wèi)常數。但對于多相(xiang)流體來說,由于溫(wen)度、壓力和分相含(han)率的變化，引起p變(bian)化,從而影響qVmin。
3實驗(yàn)結果分析
　　實驗在(zai)以水和空氣爲介(jiè)質的流動模拟裝(zhuang)置中進行，實驗中(zhōng)在氣體流量固定(dìng)的前提下，逐漸增(zēng)大水的流量,測量(liàng)渦✏️輪的響應值。增(zēng)大氣體的流量,複(fu)上✊述操作,得到了(le)下面的渦輪響應(ying)圖版，其中流量爲(wei)氣液的合流量。圖(tú)中氣體流量爲零(ling)時，流體的密度最(zui)大,測得的♻️響應曲(qu)線各流量響應值(zhí)最大。由于氣🐕流量(liang)增大時🏃‍♂️，測得流體(tǐ)密度和粘度都變(biàn)小，由式(5)和😘式(6)推得(de)渦輪的轉動角速(su)度也随之變小，所(suo)以随着流體密度(du)的減小，qVmin增大。
 
4結論(lun)
　　通過實驗驗證，我(wo)們可以得出如下(xià)的結論:1渦輪流量(liang)計在測量多相流(liu)的流量時，在總流(liú)量保持不.變的情(qíng)況下，流體的密度(du)發生變化也會引(yin)起渦輪轉速的很(hen)大變化。④渦輪流量(liàng)計的始動流量随(suí)多相流📧體密度的(de)增大而減小。
　　從以(yǐ)上得出的結論可(kě)知,渦輪流量計在(zài)測量多相☀️流體的(de)流量⭐的時候,流體(tǐ)的密度是影響測(ce)量精度的主要因(yīn)🔞素。

本文來源于網(wǎng)絡,如有侵權聯系(xi)即删除！