渦輪流量計如何響應水和氣體介質(zhì)

渦輪流量計如何響應水和氣體介質(zhì)？關于這個問題，下面給大家淺析一下，供大家參考，希望對大家的工作和學習有所幫助。

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(wěn)定后記錄渦輪轉(zhuǎn)數(shù)，然后將流量降低10m³/d，測量各流點的渦輪轉(zhuǎn)數(shù)。 實驗中對兩臺儀表進行了測試，兩臺渦輪流量計在水中的響應特性一致。 給出了其中一臺渦輪流量計在純水中渦輪響應的實驗結(jié)果，如圖2所示。圖2中橫坐標為水流量，縱軸為渦輪轉(zhuǎn)數(shù)。

實驗結(jié)果表明，在純水中，渦輪流量計的響應與流量具有良好的線性關系，重復性好，規(guī)律一致。得到渦輪轉(zhuǎn)速與流量的關系如下：F=1.2225Q+0.4591；線性相關系數(shù)為 R2=0.9997。啟動排水量：1#儀表啟動排水量為2.5m³/d，2#儀表啟動排水量為3.0m³/d。
2. 單相氣體中的渦輪響應
1）干氣（井筒無底水）
本實驗研究了流量計對單相氣體（干氣）的響應規(guī)律。當井筒內(nèi)無底水且流體為單相氣體時，根據(jù)流量的增減方向分別調(diào)整氣相流量。流量計在氣體中的響應規(guī)律如圖 3 所示。 從圖 3 可以看出，渦輪響應與氣相流量近似線性，但數(shù)據(jù)的離散程度遠大于純水相，并且重復數(shù)據(jù)的分散性也更大。此外，渦輪速度取決于氣體流量在增加或減少方向上的調(diào)整。由于渦輪慣性的影響，當按照減小的流量調(diào)整流量時，相同流量對應的渦輪轉(zhuǎn)速大于增大方向的轉(zhuǎn)速。起始流速很大程度上取決于增加或減少的流速。根據(jù)增加的流量調(diào)整氣體流量時，起始流量為40m³/d。根據(jù)風量的減少，截斷流量為7m³/d，這是由于渦輪的慣性。在本實驗中，氣相流量最大達到150m³/d。
2）靜水中純氣（井筒內(nèi)充滿靜水）
本實驗研究了井筒底部水流量計的氣相。流動響應定律。將流量計放置在充滿靜水的井筒中，以增加氣相流速并記錄渦輪轉(zhuǎn)速。初始氣體流量為60m³/d，每次流量按10m³/d的變化遞減。在流速穩(wěn)定后記錄渦輪轉(zhuǎn)數(shù)。然后按照流量遞減的順序重復實驗過程。兩種儀器的響應規(guī)律是一致的。本文給出了一臺渦輪流量計的響應曲線，如圖 4 所示。從圖 4 可以看出，渦輪響應與靜水中氣體流量呈非線性關系。當燃氣流量低于20m³/d時，渦輪轉(zhuǎn)速高于相同水流量時的轉(zhuǎn)速，說明此時渦輪對燃氣更為敏感。但當燃氣流量大于20m³/d時，渦輪轉(zhuǎn)速在相同流量下小于水中，說明此時渦輪對水更為敏感。隨著氣體流量的不斷增加，渦輪響應逐漸趨于線性。

在井筒內(nèi)充滿靜水的情況下，當氣體流量為2.5m³/d時啟動兩個流量計。汽輪機的啟動排量與純水相近，啟動流量遠低于單相氣體。原因可能是當單相氣體以較低的流速通過渦輪時，由于氣體具有可壓縮性，因此氣體更容易繞過渦輪而流過葉片與機殼之間的間隙。只有一部分氣體可以驅(qū)動渦輪葉片旋轉(zhuǎn)。在底水的情況下，在低流速氣/水氣泡流的情況下，輕相氣體傾向于沿著管芯向上流動。由于液相中水的不可壓縮性，很大比例的氣泡只能通過渦輪葉片帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，因此啟動流量低于干氣。
3. 氣/水兩相流中的渦輪響應
本實驗研究了流量計對流動水中氣體流量（水流量不為零）的響應規(guī)律。留作實驗，氣體流速依次進行。 3、5、7、10、15、20、30、40、50m/d后，對于每個氣相流，水流依次按60后、50、40、30、20、15、10、7 ,5,3,1m/d順序調(diào)整，穩(wěn)定記錄汽輪機轉(zhuǎn)速后。兩臺渦輪流量計在氣/水兩相流中的渦輪響應規(guī)律是一致的。 1#流量計在氣/水兩相流中的響應如圖5所示。渦輪機在水流中的低液量和高流量有不同的規(guī)律。當氣量大于10m³/d時，汽輪機響應與水流量呈線性關系，而氣量不變。然而，渦輪機響應在更高的氣體體積下具有更高的斜率或更大的儀器常數(shù)。但是，當液體體積較小時，即水流量低于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，但比純水響亮。應該緩慢增加，隨著氣體體積的增加，渦輪響應對液相變得不那么敏感。當燃氣量達到20m³/d時，渦輪響應幾乎是平坦的。臺階，說明此時渦輪失去了分辨液體流量的能力，說明渦輪流量計不適合在氣體流量高時測量低液體體積下的液體流量。

渦輪流量計響應與水流量的直線斜率（即K值）是用10m³/d及以上的水相流量數(shù)據(jù)計算的，保持氣體流量不變。 然后制作了氣體流量與K值的關系圖，如圖6所示。

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