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影响涡轮流量计磁敏转换器的因素
发布日期:2017-4-21 7:53:21
一、涡轮流量计的计量原理和影响因素
1.基本原理
涡轮流量计是一种以动量矩守恒原理为基础的速度式仪表。当流体冲击涡轮叶片时,涡轮产生旋转运动,涡轮的旋转速度随流量的变化而变化,进而依据涡轮的转数求出流量值。计量仪表的计量是通过磁电转换装置(或机械输出装置)将涡轮转速变成电脉冲,送入二次仪表进行计算和显示,由单位时间电脉冲数和累计电脉冲数反映出瞬时流量和累计流量。
2.影响因素
在单相流的条件下,涡轮的转速和流经它的体积流量成一单值线性函数;在油水两相流条件下,只要流量超过始动流量,在允许的误差范围内,涡轮的响应和体积流量也成线性函数。不同温度下,用水标定涡轮的响应值K值的情况(表1)。由表1的两组数据可以发现,在同一流量下,由于水温度的增加,涡轮的K(K=F/Q)值相对减小。
2.实验数据二:涡轮在油中不同温度下的响应
不同温度下,标定涡轮对油流量的响应数值,
1.实验数据一:涡轮在水中不同温度下的响应
涡轮流量计的理想特性曲线仅与仪表结构参数有关,与流量变化无关,仪表系数K(响应值)为一常数,而实际曲线并非如此。对于实际的涡轮流量计,在启动时涡轮首先要克服轴承的静摩擦力而后才能转动[2]。我们将涡轮克服静摩擦力矩所需的最小流量值称为该涡轮的始动流量值。当通过流量计的流量小于始动流量值时,涡轮不转动,也无信号输出;当流量大于始动流量值以后,随着流量的增加,涡轮的旋转角速度也将增大。以后,在测量范围内,流体产生的阻力矩将成为影响流量计特性的主要因素,相对来说,由轴承间摩擦产生的机械阻力矩就比较小了。流体产生的阻力矩对涡轮的影响又分为如下两种情况:一是当流体以较低速度流经涡轮时,仪表常数是随被测流体的流量和运动黏度变化而变化的。二是当流体以较高速度流经涡轮时,仪表常数只与仪表本身的结构参数有关,与流量无关。只有在这种状态时,仪表常数才真正表示了常数的性质。涡轮流量计的流量范围就是根据这一区间来确定的[3,4]。
二、实验及结果分析
根据表2数据得出油对K值的响应特性关系式。其中冷油(16℃)对K值的响应特性为:
F=119.7Q-46.383
热油(60℃)对K值的响应特性为:F=107.04-20.484
三、简单的结论
(1)涡轮在同样响应频率的情况下,针对温度对频率响应影响特性,通过文中实验和图版,我们得到一个临界频率,即:当频率F=F1,F1>143时,冷油中的涡轮流速较小;当频率F=F1,F<143时,热油中的涡轮流速较大。
(2)温度参数对涡轮K值有很大影响,往往使涡轮频率产生响应误差,影响生产井在线计量的精度,应进行相应校正。
(3)涡流流量计的涡轮和轴承如选择耐高温、热膨胀系数小的材料,则可以在较宽的温度范围内使用,并解决了地下温度过高造成测量误差过大的问题;同时,应注意对其仪表系数进行修正。
(4)在今后的工作过程中,应通过大量实际数据的测量统计和分析,建立不同温度下两相流频率的响应图版,以便于工程技术人员根据不同井况进行相应的流量校正。