闡述了渦輪流量計(jì)的工作原理和動(dòng)態(tài)特性，建立了渦輪流量計(jì)的多相流測量模型，并在多相流模擬裝置中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出了流體密度是渦輪流量計(jì)在測量多相流的流量時(shí)的影響因子，并且討論了流體密度影響多相流的流量測量的規(guī)律。

在油田生產(chǎn)過程參數(shù)（如溫度、壓力等）檢測中，以流量和各相持率測量***為復(fù)雜，是較難測量的兩個(gè)參數(shù)，因而，引起了工程技術(shù)人員的興趣．隨著油田的發(fā)展，被測對象不再局限于單相流，而要對多相流、混合狀態(tài)的流量進(jìn)行測量。測量多相流的技術(shù)難度要比單相流體的測量大的多，知道單相流體的密度、粘度及測量裝置的幾何結(jié)構(gòu)，便可以對單相流進(jìn)行定量分析。如果能利用多相流中每一相的上述各物理量對多相流進(jìn)行測量的話，就很方便。但很遺憾的是，多相流體的特性遠(yuǎn)比單相流體的特性復(fù)雜的多，如各組分之間不能均勻混合、混合流體的異常性、流型轉(zhuǎn)變，相對速度、流體性質(zhì)、管道結(jié)構(gòu)、流動(dòng)方向等因素將導(dǎo)致渦輪流量傳感器響應(yīng)特性的改變。

在單相流的條件下，渦輪的轉(zhuǎn)速和流經(jīng)它的體積流量成一單值線性函數(shù)，在油水兩相流中，只要流量超過始動(dòng)流量，在允許的誤差范圍內(nèi)，渦輪的響應(yīng)和體積流量也是成線性函數(shù)。

但在多相流動(dòng)中，即使在總流量保持不變的情況下，混合流體的密度發(fā)生變化，也會(huì)引起渦輪轉(zhuǎn)速的很大變化。本文就此問題，通過對渦輪流量計(jì)的工作原理和特性分析，闡述了在測量多相流時(shí)的流量影響因子，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

１.工作原理及數(shù)學(xué)模型建立

渦輪流量計(jì)是一種速度式儀表，它是以動(dòng)量矩守恒原理為基礎(chǔ)的，流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量的變化而變化，***后從渦輪的轉(zhuǎn)數(shù)求出流量值，通過磁電轉(zhuǎn)換裝置（或機(jī)械輸出裝置）將渦輪轉(zhuǎn)速變化成電脈沖，送入二次儀表進(jìn)行計(jì)算和顯示，由單位時(shí)間電脈沖數(shù)和累計(jì)電脈沖數(shù)反映出瞬時(shí)流量和累計(jì)流量（見圖１）。

2.渦輪流量計(jì)的特性分析

由式（５）和式（６）可見：當(dāng)流體的粘度增大時(shí)，渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度變小；當(dāng)流體密度變大時(shí)，渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度也隨之增大。在流體速度較?。ㄏ喈?dāng)于層流狀態(tài)）時(shí)，渦輪的頻率響應(yīng)非線性，且受流體性質(zhì)變化影響較大；當(dāng)流體速度較高（相當(dāng)于湍流狀態(tài)）時(shí)，式Ｃｆ 變小，渦輪響應(yīng)近似線性，儀器常數(shù) Ｋ 基本上不受流體粘度變化影響。

渦輪啟動(dòng)時(shí)，要克服較大的機(jī)械靜摩擦力，因此需要較大始動(dòng)流量。渦輪以一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后，需要機(jī)械動(dòng)摩擦力和流體流動(dòng)阻力，轉(zhuǎn)動(dòng)閾值與 ０．５成反比，流體密度越大， 越小。這種ｑｖｍｉｎ  ρ ｑｖｍｉｎ情況對于密度變化小的液體來說，影響不大， 可ｑｖｍｉｎ視為常數(shù)。但對于多相流體來說，由于溫度、壓力和分相含率的變化，引起ρ變化，從而影響ｑｖｍｉｎ。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)在以水和空氣為介質(zhì)的流動(dòng)模擬裝置中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)中在氣體流量固定的前提下，逐漸增大水的流量，測量渦輪的響應(yīng)值。增大氣體的流量，重復(fù)上述操作，得到了下面的渦輪響應(yīng)圖版，其中流量為氣液的合流量。圖中氣體流量為零時(shí)，流體的密度***大，測得的響應(yīng)曲線各流量響應(yīng)值***大。由于氣流量增大時(shí)，測得流體密度和粘度都變小，由式（５）和式（６）推得渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度也隨之變小，所以隨著流體密度的減小，ｑｖｍｉｎ增大。

4.結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，我們可以得出如下的結(jié)論：①渦輪流量計(jì)在測量多相流的流量時(shí)，在總流量保持不變的情況下，流體的密度發(fā)生變化也會(huì)引起渦輪轉(zhuǎn)速的很大變化。②渦輪流量計(jì)的始動(dòng)流量隨多相流體密度的增大而減小。

從以上得出的結(jié)論可知，渦輪流量計(jì)在測量多相流體的流量的時(shí)候，流體的密度是影響測量精度的主要因素。