摘要：對渦(wo)輪流量傳感器進(jin)行了理論分析,給(gěi)出了渦輪流量計(jì) 儀表常數的計算(suàn)方法，讨論了獲得(de)較大固有儀表常(chang)數K。時渦💋輪傳感器(qi)結構參數(如葉片(piàn)數、渦輪半徑、口徑(jing)等)的優化組合問(wèn)題🔞，通過多相流動(dong)實驗，總結出K。與流(liú)動密度之間的💋實(shí)驗關系，由此給出(chū)用渦輪流量計測(ce)量多相流的半理(li)論半經驗公式，并(bìng)在油❓井多相流量(liàng)測量中得到🔞了實(shi)際應用,符合較好(hao)。
1引言
　　工業生産過(guò)程參數(如溫度、壓(yā)力等)檢測中,以流(liú)量和各相持率測(ce)量最爲複雜,是較(jiao)難測量的兩個參(can)數,因而，引起了工(gōng)程技術人員的興(xing)趣。随着工業的🈚發(fā)展,被測對象不再(zai)限于單相,而要對(dui)☂️多相流、混合狀态(tai)的流量進行測量(liàng)。測量多相流的技(jì)術難度要📐比單相(xiàng)流體的精确測量(liang)大得多,知道單相(xiang)流體的🔴密度、粘度(du)及測🆚量裝置的幾(ji)何結構,便可以對(duì)單相☀️流進行定✊量(liang)分析。如果能利用(yòng)多相流中每一相(xiang)的.上述各物理量(liang)對多👉相流進行測(cè)量得話,就很方便(biàn)🔞。但遺憾的✍️是,多相(xiàng)流體的特性遠比(bǐ)單相流體📐的特性(xing)複雜得多,如各組(zǔ)分之間不能均勻(yun)混合、混合流😄體的(de)異常性、流型轉變(biàn),相對速度、流體性(xing)質、管道結構、流動(dòng)方向等因素将導(dao)緻渦輪流量傳感(gan)器響應特性的改(gai)變。
　　渦輪流量傳感(gan)器和顯示儀表組(zu)成的渦輪流量計(jì)以⛹🏻‍♀️良好的重複性(xing)、寬廣的線性工作(zuò)區和精度高而受(shòu)到♌用戶的歡迎。渦(wo)輪流量計在測量(liang)單相時，工作😍穩定(ding)性較好，但在多相(xiàng)流動時，由于各相(xiang)的速度、粘度、局部(bù)持率等因:素♍,影響(xiǎng)渦輪轉速。按常規(gui),同一流量所對應(ying)的⚽渦輪轉速保持(chi)不變,即儀器常數(shu)不變。但在多相流(liú)☂️動㊙️時,即使在總流(liu)量保持不變的✊情(qíng)況下，混合流體的(de)密度發生💋變化,也(ye)會引起渦輪轉速(sù)的很大變化。由于(yu)在多相流動中,渦(wo)輪響應特性發生(shēng)了變化，目前面臨(lin)的問題是渦輪流(liu)量傳感器是否能(néng)成功地應用于多(duō)相流的測量及如(rú)何設計用于多相(xiàng)流測量的渦輪流(liu)量傳感器。就此問(wen)題,這裏⚽,首先對渦(wo)輪傳感器進行了(le)理論㊙️分析,然後給(gěi)出三相流動中渦(wo)輪流量計的實驗(yan)響應特性,最後總(zong)結出用渦輪流量(liang)計測量多相流流(liu)量的半理論半經(jing)驗公式。
2渦輪流量(liàng)計測量原理
2.1流量(liàng)計的響應方程
　　渦(wō)輪流量計通過渦(wo)輪轉數反映被測(cè)流量的大小，渦輪(lun)🧡轉N與💁流量Q之間的(de)關系可以表示爲(wei):
N=K(Q--q)(1)
式中K一儀表常
q一(yī)啓動流量,通過标(biāo)定獲得
2.2渦輪流量(liàng)計固有儀表常數(shu)的理論計算
　　渦輪(lun)流量計固有儀表(biao)常數K0主要與渦輪(lun)傳感器結構參數(shu)👨‍❤️‍👨有🔱關。(圖1),K0可按下式(shì)計算中:
 
　　式(2)可見(jiàn),對确定的渦輪流(liú)量傳感器，易知口(kǒu)徑D大,K0值小;葉🔴片數(shù)n大😄,K0值大等。如果要(yào)獲得較大的儀表(biao)常數,就要對渦❄️輪(lún)傳感器的結構參(can)數進行優化設計(ji),從圖(2)可以看出,葉(yè)片高度h增加,K。增大(da);導程角增大,K0增大(da)。對于φ19的過環空大(da)排量渦輪流量計(ji)而言,由.上式計算(suan)得K0=74.567rpm/m3/d,而水中标定的(de)Kw=78.89rpm/m3/d,表1給出不同口徑(jing)和不同導程💯角下(xià)渦輪流量計固有(you)儀表常數的計算(suan)值。
 
3渦(wo)輪流量計在多相(xiang)流中的響應實驗(yan)
　　實驗在以空氣柴(chái)油和水爲介質的(de)三相流動模拟裝(zhuāng)置中進行,透明的(de)井簡内徑爲125mm,流體(tǐ)全部集流後進入(ru)流量🔞計。實驗發現(xian),總流量相等,但流(liu)動密度不等的實(shí)驗,K0值變化較大㊙️;流(liu)動密度相等✉️,總流(liu)量不等的實驗,K0值(zhi)變化較小🌈(圖3)。多相(xiang)流動中渦輪儀器(qì)常數校正因子Ck與(yu)流動密度ρn之間的(de)統計關系爲Ck=ρ0.5。
 
4多相(xiang)流流量測量
　　由于(yu)機械加工及安裝(zhuang)工藝等方面的原(yuán)因,按渦輪🔴流量計(ji)固有儀表常數設(shè)計的渦輪,必須在(zai)水中标定後才能(néng)使用，設水中标定(dìng)的渦輪儀表常數(shù)爲Kw,則通過上述理(li)論計算和⭐實驗，歸(guī)🔞納總結出渦輪流(liú)量計在多相流動(dong)中的🍓響應方程👈爲(wèi):
Q=N/K+q.(3)
K=Kw+K0(ρn0.5-1)(4)
式中Kw---爲水中标定(ding)的儀表常數
　　如果(guǒ)用全集流型渦輪(lún)流量計測得渦輪(lun)轉數N,在标準計量(liàng)👣裝置🔞上通過标定(ding)獲得Kw和q,結合輔助(zhu)參數ρn就可以用公(gōng)式(3)計算出多相流(liu)總量。用(3)式在油.井(jǐng)的油、氣、水多相流(liú)流量測量中得到(dao)了實際應用,計算(suàn)誤差在5%以内。
5結論(lùn)
　　通過理論計算和(hé)多相流實驗，總結(jie)出了渦輪流量計(ji)儀器常♊數在多相(xiang)流動中的實驗關(guān)系,結合理論和實(shí)驗,給出了用渦輪(lún)流量計測量多相(xiàng)流總流量的半經(jīng)驗半理論關系式(shì)，實際應用證明該(gai)方法可行。

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