摘(zhai)要：對(dui)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器進(jin)行了(le)理論(lun)分析(xi),給出(chu)了渦(wo)輪流(liu)量計(ji)
儀表(biao)常數(shu)的計(ji)算方(fang)法，讨(tao)論了(le)獲得(de)較大(da)固有(you)儀表(biao)常數(shu)🐅K。時🚩渦(wo)👌輪傳(chuan)感器(qi)結構(gou)參數(shu)(如葉(ye)片數(shu)、渦輪(lun)半徑(jing)、口徑(jing)等)的(de)優化(hua)組合(he)問題(ti)，通過(guo)多相(xiang)流動(dong)實驗(yan)，總結(jie)🌂出K。與(yu)流動(dong)密度(du)之間(jian)的💔實(shi)驗關(guan)📱系，由(you)此給(gei)出用(yong)渦輪(lun)流量(liang)計測(ce)量多(duo)相流(liu)的半(ban)理論(lun)半經(jing)驗公(gong)式，并(bing)在油(you)井多(duo)相流(liu)量🆚測(ce)量中(zhong)得到(dao)了實(shi)際應(ying)用,符(fu)合較(jiao)好。
1引(yin)言
工(gong)業生(sheng)産過(guo)程參(can)數(如(ru)溫度(du)、壓力(li)等)檢(jian)測中(zhong),以流(liu)量⚽和(he)各相(xiang)💜持✨率(lü)測量(liang)最爲(wei)複雜(za),是較(jiao)難測(ce)量的(de)兩個(ge)參數(shu),因🐆而(er)，引起(qi)了工(gong)程☁️技(ji)術人(ren)員的(de)興趣(qu)。随着(zhe)工業(ye)的👉發(fa)展,被(bei)測對(dui)象不(bu)再限(xian)于單(dan)相,而(er)要對(dui)多相(xiang)流、混(hun)合狀(zhuang)态的(de)流量(liang)進行(hang)測量(liang)。測量(liang)多相(xiang)流的(de)技術(shu)難度(du)要✨比(bi)單相(xiang)流體(ti)的精(jing)确測(ce)量📞大(da)得多(duo),知道(dao)單相(xiang)流體(ti)的密(mi)度、粘(zhan)度及(ji)測量(liang)裝置(zhi)的幾(ji)何結(jie)構,便(bian)可以(yi)對單(dan)相⚽流(liu)進行(hang)定量(liang)分析(xi)🤟。如果(guo)能💃利(li)用多(duo)相流(liu)中每(mei)一相(xiang)的✉️.上(shang)述各(ge)物理(li)量對(dui)多相(xiang)流進(jin)行測(ce)量得(de)話,就(jiu)很方(fang)便。但(dan)遺憾(han)的是(shi),多相(xiang)流體(ti)🌂的特(te)性♋遠(yuan)比單(dan)相流(liu)體的(de)特性(xing)複雜(za)得多(duo),如各(ge)組分(fen)之❓間(jian)不能(neng)均勻(yun)混合(he)、混合(he)流🚶體(ti)的異(yi)常性(xing)、流型(xing)轉變(bian),相對(dui)速度(du)、流體(ti)性質(zhi)、管道(dao)結構(gou)、流🈲動(dong)方向(xiang)等因(yin)素将(jiang)導緻(zhi)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器響(xiang)應🈲特(te)性的(de)改變(bian)。
渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器和(he)顯示(shi)儀表(biao)組成(cheng)的渦(wo)輪流(liu)量計(ji)以良(liang)好的(de)重複(fu)性、寬(kuan)廣的(de)線性(xing)工作(zuo)區和(he)精度(du)高而(er)受到(dao)用戶(hu)的歡(huan)迎。渦(wo)輪流(liu)量計(ji)在測(ce)量單(dan)相時(shi)，工作(zuo)穩定(ding)性較(jiao)好，但(dan)在多(duo)相💛流(liu)動時(shi)，由于(yu)各相(xiang)的速(su)度、粘(zhan)度、局(ju)部持(chi)率等(deng)因:素(su),影響(xiang)渦輪(lun)轉速(su)。按常(chang)規,同(tong)一流(liu)量所(suo)對應(ying)的渦(wo)輪轉(zhuan)速保(bao)持不(bu)變,即(ji)儀✏️器(qi)常數(shu)不變(bian)。但在(zai)多相(xiang)流動(dong)時,即(ji)使在(zai)總流(liu)量保(bao)持不(bu)變的(de)情況(kuang)下，混(hun)合流(liu)體的(de)密度(du)發生(sheng)變化(hua),也會(hui)🤞引起(qi)渦輪(lun)轉速(su)的很(hen)大變(bian)化。由(you)于在(zai)多相(xiang)流動(dong)中,渦(wo)輪響(xiang)應特(te)性發(fa)生了(le)變化(hua)，目前(qian)面臨(lin)的問(wen)題是(shi)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)👈器是(shi)♻️否能(neng)成功(gong)地應(ying)用于(yu)多相(xiang)流的(de)測量(liang)及如(ru)何設(she)計用(yong)于多(duo)相流(liu)測量(liang)的渦(wo)輪流(liu)量傳(chuan)感器(qi)。就此(ci)問題(ti),這裏(li),首先(xian)對渦(wo)輪傳(chuan)感器(qi)進行(hang)了理(li)論分(fen)析,然(ran)後給(gei)出三(san)相流(liu)動中(zhong)渦輪(lun)流量(liang)計的(de)實驗(yan)響應(ying)特性(xing)⁉️,最後(hou)總結(jie)出用(yong)渦輪(lun)流量(liang)計測(ce)量多(duo)相流(liu)流量(liang)的半(ban)理論(lun)半經(jing)驗公(gong)式。
2渦(wo)輪流(liu)量計(ji)測量(liang)原理(li)
2.1流量(liang)計的(de)響應(ying)方程(cheng)
渦輪(lun)流量(liang)計通(tong)過渦(wo)輪轉(zhuan)數反(fan)映被(bei)測流(liu)量的(de)大小(xiao)，渦輪(lun)轉N與(yu)流🔞量(liang)Q之間(jian)的關(guan)系可(ke)以表(biao)示爲(wei):
N=K(Q--q)(1)
式中(zhong)K一儀(yi)表常(chang)
q一啓(qi)動流(liu)量,通(tong)過标(biao)定獲(huo)得
2.2渦(wo)輪流(liu)量計(ji)固有(you)儀表(biao)常數(shu)的理(li)論計(ji)算
渦(wo)輪流(liu)量計(ji)固有(you)儀表(biao)常數(shu)K0主要(yao)與渦(wo)輪傳(chuan)感器(qi)結構(gou)參數(shu)有關(guan)。(圖1),K0可(ke)按下(xia)式計(ji)算中(zhong):
式(shi)(2)可見(jian),對确(que)定的(de)渦輪(lun)流量(liang)傳感(gan)器，易(yi)知口(kou)徑D大(da),K0值小(xiao)⛷️;葉片(pian)🏃♀️數n大(da),K0值大(da)等。如(ru)果要(yao)獲得(de)較大(da)的儀(yi)表常(chang)數,就(jiu)要對(dui)渦輪(lun)傳🈲感(gan)器的(de)結🔞構(gou)參數(shu)進行(hang)優化(hua)設計(ji),從圖(tu)(2)可以(yi)看出(chu),葉片(pian)高度(du)h增加(jia),K。增大(da);導程(cheng)角增(zeng)大,K0增(zeng)大。對(dui)于φ19的(de)過環(huan)空大(da)排☎️量(liang)渦輪(lun)流量(liang)計而(er)言,由(you).上式(shi)計算(suan)得K0=74.567rpm/m3/d,而(er)水中(zhong)标定(ding)的Kw=78.89rpm/m3/d,表(biao)1給出(chu)不同(tong)口徑(jing)和不(bu)同導(dao)程☀️角(jiao)下渦(wo)輪流(liu)量💃計(ji)固有(you)儀表(biao)常㊙️數(shu)的計(ji)算值(zhi)。
3渦(wo)輪流(liu)量計(ji)在多(duo)相流(liu)中的(de)響應(ying)實驗(yan)
實驗(yan)在以(yi)空氣(qi)柴油(you)和水(shui)爲介(jie)質的(de)三相(xiang)流動(dong)模拟(ni)裝置(zhi)‼️中進(jin)行,透(tou)明的(de)井簡(jian)内徑(jing)爲125mm,流(liu)體全(quan)部集(ji)流後(hou)進入(ru)流量(liang)計。實(shi)驗發(fa)現,總(zong)流量(liang)相等(deng),但流(liu)動密(mi)度不(bu)等的(de)實驗(yan),K0值變(bian)❓化較(jiao)大;流(liu)動密(mi)度相(xiang)等,總(zong)流量(liang)不等(deng)的實(shi)驗,K0值(zhi)變化(hua)較小(xiao)🥵(圖3)。多(duo)相流(liu)動中(zhong)渦輪(lun)儀器(qi)常數(shu)校正(zheng)因子(zi)Ck與🏃流(liu)動密(mi)度ρn之(zhi)間的(de)統計(ji)關系(xi)爲Ck=ρ0.5。
4多(duo)相流(liu)流量(liang)測量(liang)
由于(yu)機械(xie)加工(gong)及安(an)裝工(gong)藝等(deng)方面(mian)的原(yuan)因,按(an)渦輪(lun)☀️流量(liang)計固(gu)有🧡儀(yi)表常(chang)數設(she)計的(de)渦輪(lun),必須(xu)在水(shui)中标(biao)定後(hou)才能(neng)使用(yong)😍，設水(shui)中标(biao)定的(de)渦輪(lun)儀表(biao)常數(shu)爲Kw,則(ze)通過(guo)上述(shu)理論(lun)計算(suan)和實(shi)驗，歸(gui)納總(zong)結出(chu)渦輪(lun)流量(liang)計在(zai)多相(xiang)流動(dong)中的(de)📧響應(ying)方程(cheng)✊爲:
Q=N/K+q.(3)
K=Kw+K0(ρn0.5-1)(4)
式(shi)中Kw---爲(wei)水中(zhong)标定(ding)的儀(yi)表常(chang)數
如(ru)果用(yong)全集(ji)流型(xing)渦輪(lun)流量(liang)計測(ce)得渦(wo)輪轉(zhuan)數N,在(zai)标準(zhun)💞計量(liang)裝❓置(zhi)🐪上通(tong)過标(biao)定獲(huo)得Kw和(he)q,結合(he)輔助(zhu)參數(shu)ρn就可(ke)以用(yong)公式(shi)(3)計算(suan)出多(duo)相流(liu)總量(liang)。用(3)式(shi)在油(you).井的(de)油、氣(qi)、水多(duo)相流(liu)流量(liang)測量(liang)✔️中得(de)到了(le)實際(ji)🐇應用(yong),計算(suan)誤差(cha)在5%以(yi)内。
5結(jie)論
通(tong)過理(li)論計(ji)算和(he)多相(xiang)流實(shi)驗，總(zong)結出(chu)了渦(wo)輪流(liu)量計(ji)儀器(qi)常💰數(shu)在多(duo)相流(liu)動中(zhong)的實(shi)驗關(guan)系,結(jie)合理(li)論和(he)實驗(yan),給出(chu)了❌用(yong)渦輪(lun)流量(liang)計測(ce)量多(duo)相流(liu)總流(liu)量的(de)半經(jing)🌐驗半(ban)理論(lun)關系(xi)🌈式，實(shi)際應(ying)用證(zheng)💰明該(gai)方法(fa)可行(hang)。
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