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                井下涡轮流量计测量精度影响因素
                发布时间:2021-3-1 08:40:02

                摘要:本文阐述了井下涡轮流量计的工作特性、理论模型,分析了影响涡轮流量计起动排量的各种因素并且总结了流体的温度及密度对涡轮流量计测量精度的影响,对涡轮流量计的改善提高有一定的指导作用。
                  在油田监测中,涡轮流量计因其体积小、结构简单、价格便宜被广泛仙器送給本座的应用。但由于受起动排量、流体的温度、粘度等各种因素的影响,使得涡流量计在实际应用过程中有偏差,给现场〗生产带来了很大的困难,因此有必要对影响涡轮流量计测量精度的各种因素进行分析、总结,使之能更 一線天好的为油田生产服务。
                1工作原理
                  涡轮流量计是速度式流量测量仪表,它是以◥动量矩守恒原理为基础,通过测量置于被测流体内的涡轮的旋转速度n来测量流量Q的大小。涡轮流量计的特性方程▂式为:

                式中:c为涡轮流量计流量与转速之间的转换系数;a为与流量计结构参数、流体性质以及流动状态有关的系数。
                2影响因素分析
                2.1起动排量影响∩因素分析
                  如图1所示:流量计的工作区间为QA-QB段,即特性方程线性工作区。而在流量Qa以下时,流量与转速不成得再想個辦法线性关系,在一定小◥的流量下,无信号☆输出。因此,在测畢竟量过程中,如何降低始动流量,提高灵.敏度,减小死区,展宽◣线性工作区,成为解决小流量测量的关键问题。
                涡轮流量计Q-n特性曲线图果然不愧是仙帝級別
                  对涡轮流量计的理论模型作如下分析。叶片的旋转如图2所示。

                  设涡轮流量计内流体流向与涡轮叶片成θ倾斜.角,若密度ρ为的流体以速強壓抑著內心度V冲击叶片时,将朝上产生√与ρVtanθ成正比的力,此外,由于涡轮以角速度旋转,故图中实际●的涡轮驱动力为:

                  式中:r为涡轮平均旋转半径
                  因为,涡轮驱动力●矩Tr与F:成正比,V与Q/s(S为流路或許是留下了后遺癥面积)成正比,故将这些关系代入式(2)得:

                  涡轮在正常状态下旋转时,涡轮驱动力矩Tr等于轴承摩擦等产生的机械反抗力矩Tm和由流动阻力产生的反抗力矩Trf之和,即

                  从理论可以知道,决定涡轮始动流量(即涡轮流量计的最小灵既然掌教都允許你了敏度Qmin)的主要因素,涡轮起动时,角速度小,故可以忽略阻力产生的反抗力矩Trf因而式(5)可写为:

                  其最小灵敏度Qmin是式(6)右边第一项和第二项相等时流光身法的流量。即得

                  而机械反抗力矩Trm包括涡轮轴与轴承间的摩擦力矩Tr1和电磁反作用保證安全力矩Tr2口,即

                  从式(7)可知,对测量介质一定,管径一定的流体,密度ρ为定值,c3,C4分别为比例常数,横截面每爆炸一次为定值。因此,影响Qmin变化的只有Tm(Tr1,Tr2)。
                  在流量计←结构设计及工艺设计时,根据理论分析,可以采取以下措施作为优化设计。
                ①涡轮采用质轻的材料,减小涡轮的转动惯量,使其对ζ流速变化的响应性好,涡轮轴与轴承间采用轴尖支撑,轴承采用玛瑙,减小旋转阻力。
                ②磁电转换器由光纤接受器取代,消除电磁反作用力ω 矩。同时提高电磁流量计的一名太上長老看了一眼抗干扰能力。
                2.2温度因素的影响

                  根据上表做出油对K值得响应特性曲线,如图3所示,冷油(16度)对K值的响应特性,即y=11869x-41857;热油(60度)对K值的响应特性,即y=107.42x-2438。

                  由此可见,温度的变化对涡轮流量计K有影响,主要是由于金属︾材料热胀冷缩,几何尺看來你真是一心求死了寸的变化,会引起涡轮转速的变化,K值也会随之改变。
                2.3流体雷鏈密度因素的影响
                  涡轮启动时,要克服较 求點擊大的机械静摩擦力,因此需要较大始动流量。涡轮以一定的速度转动起来以后,需要机械动摩擦力和流体流动阻難道這所謂力,转动阂值Qmin与ρ0.5成反比,流体密度越大,Qmin越小。这种情况对于密度变化小的△液体来说,影响不大,Qmin可视为常数。但对于多相 萬節流体来说,由于温度、压力和分相含率的变化,引起P变化,从而影响Qmin.
                  实验在以水和空〓气为介质的流动模拟装置中进№行,实验中在气体流量固定的前提下,逐渐增大水的流量,测量涡轮的响应值。增大气【体的流量,重复以我如今上述操作,得到了下面的涡轮响应图版,其中流量为气液的合流量。图中气体流量为零时,流体的↑密度最大,测得的劍仙响应曲线各流量响应值最大。由于气流量增大时,测卐得流体密度和粘度都变小,所以随着流体密度的减小,增大。
                通过实验验证,我们可以得出如下的结论:
                ①涡轮流量计在测量多相流的流量时,在总流量保持不变的◥情况下,流体的密度发生变化也会我現在上哪找什么雷霆之力引起涡轮转速的很大变化。
                ②涡轮流量计的始动流量⊙随多相流体密度的增又是一番血雨腥風大而减小。.
                3结论
                  通过理论推导和实验验证,可以得①出如下结论:
                3.1涡轮采用质轻的材料,使其对流速ㄨ变化的响应性好,同时尽量采取措施减少摩擦阻力矩及电磁反作用力矩,通过这些措】施可以降低涡轮的起动排量。.
                3.2温度的变化会引起涡轮K值的变化,建议考虑使用对温度不敏感的材料靈氣波動作为涡轮制造材料。
                3.3不同密度下的涡○轮K值随密度增加而增大↓,因此三相流下要获得准确的流量还需进行密度校

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