摘要(yao)：對渦輪流(liú)量傳感器(qì)進行了理(lǐ)論分析,給(gěi)出了渦輪(lún)流量計 儀(yi)表常數的(de)計算方法(fǎ)，讨論了獲(huò)得較大固(gu)有儀表常(cháng)數K。時渦輪(lun)傳感器結(jié)構參數(如(rú)葉片數、渦(wo)輪半徑、口(kou)徑等)的優(you)化組合問(wen)題，通過多(duō)相流動實(shí)驗，總結出(chū)K。與流動密(mì)度📞之間的(de)實驗關系(xi)，由此給出(chū)用渦輪流(liu)量計測量(liàng)多相流🐇的(de)半理論半(bàn)經驗公式(shi)，并在油井(jǐng)多相流量(liàng)測量中得(dé)到了實際(ji)應用🈲,符合(hé)較好。
1引言(yan)
　　工業生産(chǎn)過程參數(shu)(如溫度、壓(ya)力等)檢測(ce)中,以流量(liang)和各相持(chí)☎️率測量最(zuì)爲複雜,是(shi)較難測量(liang)的兩個參(can)數,因🔅而，引(yin)起了工程(cheng)♋技術人員(yuan)的興趣。随(suí)着工業的(de)發展,被測(ce)對象😘不再(zài)限于單相(xiang),而要對多(duō)相流、混合(he)㊙️狀态的流(liú)量進行測(ce)量。測量多(duō)相流的技(ji)🔞術難度要(yào)比單相流(liu)體的精确(que)測量大得(dé)多,知道單(dan)相流體的(de)📐密度、粘度(dù)及測量裝(zhuang)置的幾何(he)結構,便可(ke)以對單相(xiàng)流進行定(ding)量分析。如(rú)果能利用(yòng)多相🌐流中(zhōng)每一相的(de).上述各物(wu)理量對多(duō)相流進行(háng)測量得話(huà)💞,就很方便(bian)。但遺憾的(de)是,多相流(liu)體的特性(xing)遠比單相(xiang)流體的特(te)🚶‍♀️性複雜得(de)多,如各📱組(zǔ)分之間不(bú)能均勻混(hùn)合、混合流(liu)❌體的異常(cháng)性、流型轉(zhuǎn)變,相對速(sù)度、流體性(xing)質、管道結(jie)🛀🏻構、流🚶‍♀️動方(fāng)向等因素(sù)将導緻渦(wo)輪✊流量傳(chuán)感器響應(yīng)特性的改(gai)變。
　　渦輪流(liú)量傳感器(qi)和顯示儀(yi)表組成的(de)渦輪流量(liang)計以良好(hao)的重複性(xing)、寬廣的線(xiàn)性工作區(qu)和精度高(gao)而受到🌈用(yòng)戶🌈的歡迎(yíng)。渦輪流量(liang)計在測量(liang)單相時，工(gōng)作穩定性(xìng)較好，但在(zài)多相流動(dòng)時，由于各(ge)相的速度(du)、粘度、局部(bù)持率等因(yīn):素,影響渦(wo)輪轉速。按(an)常規,同一(yi)流量所對(dui)應的渦輪(lun)轉速保持(chí)不變,即儀(yí)器常數不(bu)變。但在多(duo)相流動時(shi),即使在總(zǒng)流量保持(chí)不變的情(qíng)況✌️下，混合(hé)流體的密(mì)度發生變(biàn)化,也會🧡引(yin)起渦輪轉(zhuǎn)速的很大(dà)變化。由于(yu)在多相流(liu)動中,渦輪(lún)響應特性(xing)發🌈生了變(biàn)化，目前面(mian)臨的問題(tí)是渦輪流(liú)量傳感器(qi)是否能成(chéng)功地應用(yòng)🔞于多相流(liu)的測量及(jí)如何設計(ji)用⭐于多相(xiang)流測量的(de)渦輪流量(liàng)傳感器。就(jiù)此問題,這(zhè)裏🔅,首先對(duì)渦輪傳感(gan)器進行了(le)理✏️論分析(xī),然後給出(chu)三相流動(dòng)中渦輪流(liu)量計的實(shí)驗響應特(tè)性,最後總(zong)結出用渦(wo)輪流量計(ji)測量多相(xiàng)流流量的(de)半理論半(bàn)經驗公式(shì)。
2渦輪流量(liang)計測量原(yuán)理
2.1流量計(ji)的響應方(fāng)程
　　渦輪流(liú)量計通過(guò)渦輪轉數(shù)反映被測(ce)流量的大(dà)小，渦輪轉(zhuan)🌈N與🔴流量Q之(zhi)間的關系(xì)可以表示(shì)爲:
N=K(Q--q)(1)
式中K一(yī)儀表常
q一(yi)啓動流量(liang),通過标定(ding)獲得
2.2渦輪(lún)流量計固(gù)有儀表常(chang)數的理論(lun)計算
　　渦輪(lún)流量計固(gu)有儀表常(cháng)數K0主要與(yu)渦輪傳感(gǎn)器結構參(cān)數有關。(圖(tú)1),K0可按下式(shì)計算中:
 
　　式(2)可(kě)見,對确定(dìng)的渦輪流(liú)量傳感器(qi)，易知口徑(jing)D大,K0值小;葉(yè)片數n大,K0值(zhí)大等。如果(guǒ)要獲得較(jiào)大的儀表(biao)常數,就要(yào)✨對渦輪傳(chuan)感器的結(jie)構參數進(jìn)行優化設(she)計,從圖(2)可(ke)以看出,葉(yè)片高度⛷️h增(zēng)加,K。增大;導(dǎo)程角增大(dà),K0增大。對于(yu)φ19的過🏃🏻‍♂️環空(kōng)大排量渦(wo)輪流量計(jì)而言,由.上(shàng)式計算得(dé)K0=74.567rpm/m3/d,而水中🌈标(biao)定的Kw=78.89rpm/m3/d,表1給(gěi)出不同口(kǒu)徑🏃🏻‍♂️和不同(tóng)導程☀️角下(xia)渦輪流量(liàng)計固有儀(yí)表常數的(de)計算值。
 
3渦輪(lun)流量計在(zài)多相流中(zhōng)的響應實(shi)驗
　　實驗在(zai)以空氣柴(chai)油和水爲(wei)介質的三(san)相流動模(mó)拟🤞裝置中(zhong)進行🥵,透明(ming)的井簡内(nèi)徑爲125mm,流體(tǐ)全部集流(liu)後進入流(liu)量計。實驗(yan)發現,總流(liu)量相等,但(dan)流動密度(dù)不等的實(shi)驗,K0值變化(huà)較大;流動(dong)密☁️度相等(deng)🔞,總流量不(bu)等的實驗(yàn),K0值變化較(jiao)小(圖3)。多相(xiàng)流動中渦(wō)輪儀器常(cháng)數㊙️校正因(yin)子Ck與流動(dòng)密度ρn之間(jiān)的統計關(guān)系爲Ck=ρ0.5。
 
4多相流流(liu)量測量
　　由(yóu)于機械加(jiā)工及安裝(zhuang)工藝等方(fang)面的原因(yīn),按渦輪☎️流(liu)量計固有(you)儀表常數(shu)設計的渦(wo)輪,必須在(zai)水中标定(ding)後才能✊使(shi)用，設水🌍中(zhōng)标定的渦(wo)輪儀表常(cháng)數爲Kw,則通(tong)過上☂️述理(lǐ)論💜計算和(he)實驗，歸納(nà)總結出渦(wō)輪流量計(jì)在多相🌈流(liu)動中的👅響(xiang)應方程🔞爲(wei):
Q=N/K+q.(3)
K=Kw+K0(ρn0.5-1)(4)
式中Kw---爲水(shuǐ)中标定的(de)儀表常數(shu)
　　如果用全(quán)集流型渦(wo)輪流量計(jì)測得渦輪(lún)轉數N,在标(biāo)準計量裝(zhuāng)置上通過(guò)标定獲得(de)Kw和q,結合輔(fu)助參數ρn就(jiù)可以用公(gōng)式(3)計算出(chu)多相流總(zong)量。用(3)式在(zài)油.井的油(yóu)☁️、氣、水多相(xiang)流流量測(ce)量🏒中得到(dào)了實際應(yīng)用,計算誤(wù)差在5%以内(nèi)。
5結論
　　通過(guo)理論計算(suàn)和多相流(liu)實驗，總結(jie)出了渦輪(lun)流量計儀(yi)器常💛數在(zai)多相流動(dòng)中的實驗(yan)關系,結合(hé)理論和實(shí)驗,給出了(le)用渦輪流(liu)量計測量(liàng)多相流總(zong)流量的半(ban)經驗半理(li)論關系式(shì)，實際應用(yòng)證明該方(fang)法可行。

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