摘要:闡述了渦(wō)輪流量計 的工(gōng)作原理(lǐ)和(hé)動态特性,建(jiàn)立了渦(wō)輪流量(liàng)計的多(duō)相流(liú)測量模型(xíng),并在(zài)多相流模(mó)拟裝置中(zhōng)進行(háng)了實(shí)驗(yàn)驗證,得出了(le)流(liú)體(tǐ)密度(dù)是渦輪(lún)流(liú)量計(jì)在測(cè)量多相流(liú)的流量(liàng)時的影響因子,并(bìng)且讨(tǎo)論了流體密度(dù)影響(xiǎng)多相流(liú)的(de)流量測量(liàng)的規(guī)律。
　　在(zài)油(yóu)田生産(chǎn)過程參數(如溫度、壓力等)檢測(cè)中,以流址(zhǐ)和各相持(chí)率測(cè)址最(zuì)爲複雜(zá),是(shì)較難(nán)測址(zhǐ)的兩個參(cān)數,因而(ér),引(yǐn)起了(le)工程技術(shù)人員(yuán)的興趣.随着油田的(de)發(fā)展,被測(cè)對象不再局限(xiàn)于(yú)單相(xiàng)流,而嬰(yīng)對多(duō)相流(liú)、混合(hé)狀态的流(liú)址進(jìn)行測量.測(cè)量多相流的(de)技術難度要比單相流(liú)體的正确(què)測量大的(de)多,知(zhī)道單(dān)相流體的密度(dù)、粘度及測量裝(zhuāng)置的幾何結構(gòu),便可(kě)以對單相流進行定量分(fèn)析。如果能利用多相(xiàng)流中每一(yī)相的上述各物(wù)理量(liàng)對多柑流(liú)進行測量(liàng)的話，就很(hěn)方(fāng)便(biàn)。但很(hěn)遺憾的是(shì),多相(xiàng)流(liú)體(tǐ)的特性遠(yuǎn)比單相(xiàng)流(liú)體的(de)特性(xìng)父雜的多,如各組分之聞不能(néng)均勻混合(hé)、混合流(liú)體(tǐ)的異(yì)常性(xìng)、流型轉變(biàn),相對速度、流體性質(zhì)、管(guǎn)道結構(gòu)、沈動(dòng)方向等因素将(jiāng)導緻渦輪(lún)流量傳感(gǎn)器(qì)響應特性的改變。
　　在單相流(liú)的條(tiáo)件下(xià),渦輪的轉速和流(liú)經它的(de)體積流(liú)址(zhǐ)成-單(dān)值線(xiàn)性函(hán)數,在(zài)油水(shuǐ)兩(liǎng)相流中(zhōng),隻要(yào)流(liú)址(zhǐ)超過(guò)始動流址(zhǐ),在允(yǔn)許的誤差(chà)範圍(wéi)内,禍(huò)輪的響應(yīng)和體(tǐ)積流(liú)址也(yě)是成(chéng)線(xiàn)性函數(shù)。
　　但在(zài)多相(xiàng)流動(dòng)中,即使(shǐ)在總流量保持不(bú)變的情況下,混合流體的密度(dù)發生(shēng)變化,也(yě)會(huì)引起(qǐ)渦輪轉(zhuǎn)速(sù)的很大變(biàn)化。本文就(jiù)此問題,通過對渦輪流量(liàng)計的(de)工作原(yuán)理(lǐ)和特性分析,附述了(le)在測量多(duō)相流(liú)時的(de)流量(liàng)影響(xiǎng)因子，并進行了(le)實驗驗證。
l工作(zuò)原理及數學(xué)模(mó)型建(jiàn)立
　　渦輪流(liú)量計是一種速度式(shì)儀表(biǎo),它是以動(dòng)址矩守恒(héng)原理爲(wèi)基礎的(de)，流體(tǐ)沖擊(jī)渦輪(lún)葉片(piàn),使渦輪旋(xuán)轉,渦輪的旋轉速度随流量的(de)變化(huà)而變(biàn)化,最後從(cóng)渦輪的轉數求出(chū)流(liú)量值(zhí),通過磁電轉換(huàn)裝置(zhì)(或機械輸(shū)出裝豎)将渦輪(lún)轉速變化(huà)成電脈沖,送人(rén)二次儀表進行(háng)計算(suàn)和(hé)顯示,由單位(wèi)時間(jiān)電脈(mò)沖數(shù)和累(lèi)計電(diàn)脈沖(chòng)數反(fǎn)映出(chū)瞬時(shí)流址(zhǐ)和累計流(liú)量(liàng)(見圖1)。.

式中:θ爲葉片與(yǔ)軸線之(zhī)間的夾(jiá)角;r爲渦輪平均(jun1)半徑(jìng);a爲管道流(liú)通面(miàn)積;ρ爲流體(tǐ)密度;?爲渦輪的(de)旋轉角速度;qv爲(wèi)通過(guò)管(guǎn)道的流(liú)量。

2渦輪(lún)流量計(jì)的特性分(fèn)析(xī)
　　由(yóu)式(5)和(hé)式(6)可(kě)見:當(dāng)流體的(de)粘度增(zēng)大時(shí),渦(wō)輪的轉(zhuǎn)動角速度變小(xiǎo);當流體(tǐ)密度變(biàn)大時,渦輪的轉(zhuǎn)動角速(sù)度也随(suí)之增(zēng)大(dà).在流體(tǐ)速(sù)度較小(xiǎo)(相當(dāng)于層流狀态)時(shí),渦輪的頻(pín)率響(xiǎng)應非(fēi)線性,且受(shòu)流體性質變化彬響較(jiào)大;當流(liú)體速度較高(gāo)(相(xiàng)當于湍流狀态(tài))時，式變小，渦輪(lún)響應(yīng)近(jìn)似線性(xìng),儀器常數k基本上不(bú)受(shòu)流體粘(zhān)度變化影(yǐng)響。
　　渦輪啓動時(shí),要克服較大(dà)的(de)機械靜摩擦力,因此(cǐ)需要較大(dà)始動流量。渦輪以一(yī)定的速(sù)度(dù)轉動起來(lái)以後(hòu)，需要(yào)機(jī)械動摩(mó)擦力和流體流動阻(zǔ)力,轉動阈(yù)值qvmin與p0.5成反(fǎn)比,流體密(mì)度越大(dà),qvi越小。這種情況對于密(mì)度變化小的液(yè)體來(lái)說,影(yǐng)響不(bú)大，可視爲常數(shù)。但對(duì)于多(duō)相流(liú)體米說,由于溫(wēn)度、壓力和分(fèn)相含率的(de)變(biàn)化,引(yǐn)起p變化,從而影響qvmin。
3實(shí)驗結(jié)果分析
　　實驗在(zài)以水(shuǐ)和空氣爲介質(zhì)的流動模拟裝(zhuāng)置中進(jìn)行,實驗中在(zài)氣體流量固定的(de)前提下(xià),逐漸(jiàn)增大水的(de)流量,測量(liàng)潤輪(lún)的響(xiǎng)應(yīng)值(zhí)。增大(dà)氣體(tǐ)的流量,重(zhòng)複上(shàng)述操作,得(dé)到了下(xià)面的渦(wō)輪響應圖(tú)版,其(qí)中流(liú)量爲(wèi)氣液(yè)的合流量。圖中氣體流量爲零(líng)時,流體的密度(dù)最大,測得的響應曲(qǔ)線各流量響應值最大。由于氣流量增大(dà)時,測(cè)得流體密(mì)度和(hé)粘度都變(biàn)小,由式(shì)(5)和式(6)推得渦輪(lún)的(de)轉動(dòng)角(jiǎo)速度也(yě)随之變小,所以随着(zhe)流體密度的減小,qvmin增(zēng)大。

4結論
　　通(tōng)過實(shí)驗驗證,我(wǒ)們可以得出如(rú)下的結論:①渦輪(lún)流量計在測址(zhǐ)多相流的(de)流量(liàng)時,在(zài)總(zǒng)流量保(bǎo)持不變的情況(kuàng)下,流體的(de)密(mì)度(dù)發生變化也會(huì)引起渦輪轉速的很大(dà)變化。②渦(wō)輪流(liú)量計(jì)的始(shǐ)動流址随(suí)多相流體密度的增(zēng)大而(ér)減小。
從以(yǐ)上得出(chū)的結論(lùn)可知，渦輪流量(liàng)計在(zài)測量多(duō)相流體的流量的時候(hòu)，流(liú)體的密(mì)度是影響(xiǎng)測量(liàng)精度的主(zhǔ)要因(yīn)素。

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