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

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