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      技術文章  

      渦輪流量計在水氣兩種介質的如何響應


      發布日期:2021-06-16 點擊:115次
      1、渦輪流量計在純水中的響應. 
        實驗過程中,初始水流量為80m³/d,待流量穩定后記錄渦輪轉數,之后按10m³/d的流量遞減,測量每一流量點的渦輪轉數。實驗中共對兩支儀器進行了實驗,兩支渦輪流量計在水中響應特性一致。給出了其中一支渦輪流量計在純水中的渦輪響應的實驗結果,如圖2所示。圖2中橫坐標為水流量,縱軸為渦輪轉數。 


        實驗結果表明,,在純水中,渦輪流量計儀器響應與流量有很好的線性關系,重復性好,規律一致。擬合得到渦輪轉速與流量的關系為:F=1.2225Q+0.4591;線性相關系數為R2=0.9997。啟動排量:1#儀器的啟動排量為2.5m³/d,2#儀器的啟動排量為3.0m³/d. 
      2、渦輪在單相氣中的響應 
      1)干氣(井筒中無底水) 
        本實驗考察流量計對單相氣(干氣)的響應規律。當井筒中無底水,流體為單相氣,分別按照流量增加和遞減方向調節氣相流量,流量計在氣中的響應規律如圖3所示。由圖3可知,渦輪響應與氣相流量近似呈線性規律,但數據的離散性遠較純水相時大,重復數據的離散性也大得多。而且渦輪轉速依賴于氣相流量按增加或減小方向的調節。由于渦輪慣性的影響,按流量遞減調節時,對應于同樣流量時的渦輪轉速要大于按遞增方向上的轉速。啟動流量強烈地依賴于流量遞增或遞減,按流量遞增調節氣流量時,啟動流量為40m³/d.而按氣量遞減調節,則截止流量為7m³/d,這是由于渦輪的慣性所致。本實驗中,氣相流量最大達到了150m³/d。 
      2)靜水中純氣(井筒中充滿靜水) 
        本實驗考察流量計在井筒內有底水情況下對氣相.流量的響應規律。將流量計置于充滿靜水井筒中,增加氣相的流量,記錄渦輪的轉速。初始氣流量為60m³/d,每次流量按10m³/d變化量遞減,待流量穩定后記錄渦輪轉數。然后仍按流量遞減的順序重復上述實驗過程。實驗獲得的兩支儀器的響應規律一致。本文給出了其中一支渦輪流量計的響應曲線,如圖4所示。由圖4可知,渦輪響應在靜水中與氣體流量呈非線性關系。當氣相流量低于20m³/d時,渦輪轉速高于相同水流量時的轉速,表明此時渦輪對氣更敏感;而當氣體流量大于20m³/d時,渦輪轉速小于在相同流量時水中的轉速,表明此時渦輪對水更敏感。繼續增加氣相的流量,渦輪響應逐漸趨向于線性。 

        在井筒內充滿靜水的條件下,兩支流量計在氣流量為2.5m³/d即啟動,渦輪的啟動排量與純水類似,啟動流量遠遠低于單相氣的情況。其原因可能是單相氣時,在較低的流速下,氣在經過渦輪時,由于氣時可壓縮的,,氣更容易繞過渦輪而從葉片與外殼之間的縫隙流過,僅有一部分氣推動渦輪葉片旋轉;而存在底水的情況下,,對于在低流量氣/水為泡狀流,輕質相的氣趨于沿管心向上流動,由于液相的水具有不可壓縮性,較大比例的氣泡只能經過渦輪葉片,推動渦輪旋轉,因此啟動流量低于干氣的情況。 
      3、渦輪在氣/水兩相流中的響應 
        本實驗考察流量計在動水中(水相流量不為零)對氣相流量的響應規律。實驗中,氣體流量依次保持為.3,5,7,10,15,20,30,40,50m³/d,對于每一個氣相流量,水流量依次按60,50,40,30,20,15,10,7,5,3,1m³/d的遞次調節,穩定后記錄渦輪轉速。獲得的兩支渦輪流量計在氣/水兩相流中的渦輪響應規律一致。其中1#流量計在氣/水兩相流中的響應,如圖5所示。渦輪在低液量和高流量時有不同的規律,在水流.量高于10m³/d時,保持氣量不變,渦輪響應與水流量呈線性關系,但在較高的氣量下具有較高的斜率,或較大的儀表常數。而在在低液量下,即在水流量低于10m³/d時,渦輪響應與水相流量呈非線性關系。此時,隨著水流量的增加,渦輪響應也增加,但較純水時的響;應增加緩慢,而且隨著氣量的增加,渦輪響應對液相的敏感性越差,當氣量達到20m³/d時,幾乎呈一個平的.臺階,說明此時渦輪對液相流量失去了分辨能力,表明渦輪流量計在高氣相流量時不適合用來測量低液量液相的流量。 

       
        保持氣量不變,取水相流量10m³/d及以上時的數據,計算渦輪流量計響應與水流量關系直線的斜率(即K值),然后做出氣流量與K值的關系圖版如圖6所示5隨著氣相流量的增加,K值近似呈線性增加。 
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