通常兩相介質(zhì)是很難用流量計(jì)來(lái)測(cè)量的，由于它的物理特性和雷爾數(shù)會(huì)隨著兩種介質(zhì)的比例變化而變化。那么石油工業(yè)中的油水用渦街流量計(jì)是否可行。
了考察渦街流量計(jì)在油水兩相流中的測(cè)量特性，在內(nèi)徑為50 mm的垂直上升管道內(nèi)，對(duì)不同混合流量、含油率下的渦街信號(hào)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并對(duì)油水兩相儀表系數(shù)和斯特勞哈爾數(shù)予以分析。結(jié)果表明，在含油率5％～40％內(nèi)，儀表系數(shù)相對(duì)誤差小于4％，斯特勞哈爾數(shù)相對(duì)誤差隨含油率增加有變大趨勢(shì)、隨混合流鼉?cè)黾佑袦p小趨勢(shì)，而且在兩相雷諾數(shù)2×104。5×104內(nèi)可視為常數(shù)，并隨雷諾數(shù)降低而升，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明渦街流量計(jì)測(cè)量油水兩相介質(zhì)的可行性。
目前，將成熟的單相流量計(jì)應(yīng)用于兩相流量測(cè)量取得了較大進(jìn)展，如差壓式流量計(jì)、Coriolis流量計(jì)等。渦街流量計(jì)H1因其具有輸出與流體流量成正比的脈沖信號(hào)，對(duì)被測(cè)流體壓力、溫度、黏度和組分變化不敏感，可測(cè)
量液體、氣體和蒸汽流量等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。然而渦街流量計(jì)在兩相流量測(cè)量領(lǐng)域的研究還處于探索階段，目前主要集中在氣液兩相流方面，包括總流量、組分、斯特勞哈爾數(shù)及穩(wěn)定性等"引。在油水兩相流方面研究甚少。
實(shí)驗(yàn)是在淮安華立儀表有限公司的油氣水三相流實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的，由供水和供油回路兩部分組成(氣路關(guān)閉)。流程如下：15#白油從油罐4由油泵5泵出，經(jīng)油路標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)量后，流人油水混合器14；水從水罐6由水泵7泵出，經(jīng)水路標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)量后流入油水混合器。在混合器內(nèi)油水兩相混合后，流經(jīng)水平、垂直下降段進(jìn)入垂直上升測(cè)量段、渦街流量計(jì)15及流型觀察段16后，最后油水兩相流體經(jīng)分離器1分離后，油、水分別返回油罐和水罐。其中，水路和油路標(biāo)準(zhǔn)表及其參數(shù)見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)中水路、油路流量調(diào)節(jié)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集控制系統(tǒng)完成。實(shí)驗(yàn)用渦街流量計(jì)內(nèi)徑為50 mm，經(jīng)0．1％精度水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置校驗(yàn)后其精度為0．5％。采用NI6009數(shù)據(jù)采集卡對(duì)渦街信號(hào)進(jìn)行采樣并輸入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，采樣頻率為1 000 Hz，采樣時(shí)間為30 s。
實(shí)驗(yàn)中油水兩相混合流量Q。=5～11 m3／h，體積含油率』B=5％～40％。實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：調(diào)節(jié)油水兩相流量使
其混合流量保持不變情況下，含油率從5％開(kāi)始，以5％為步長(zhǎng)，逐漸增大到40％；然后調(diào)節(jié)油水兩相混合流量到一個(gè)新的固定值，同樣逐步增大含油率重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直至混合流量從最小值增大到最大值。實(shí)驗(yàn)工質(zhì)：15#白油和自來(lái)水。實(shí)驗(yàn)在常溫下進(jìn)行，15#白油密度P。=856 ks／m3，動(dòng)力黏度地=14×10’3 Pa·s；水的密度P。=998．2 ks／m’，動(dòng)力黏度肛。=1．002×10。Pa·s。
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出應(yīng)用渦街流營(yíng)計(jì)對(duì)垂直上升管內(nèi)油水兩相流總體積流量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，流鍍范圍5—1l m3／h，含油率為5％一40％，流型為水包油，將油水兩相流視為均相流。含油率5％～40％范圍內(nèi)，兩相儀表系數(shù)相對(duì)誤差小于4％，表明利用渦街流量計(jì)測(cè)量油水兩相混合流量的誤差較小，具有可行性。含油率5％～40％范圍內(nèi)，油水兩相混合流動(dòng)中存在穩(wěn)定的兩相渦街；兩相斯特勞哈爾數(shù)相對(duì)誤差隨含油率增加有變大趨勢(shì)，隨混合流量增大有減小趨勢(shì)。油水兩相雷諾數(shù)為2 X 104—5×104內(nèi)時(shí)，兩相斯特勞哈爾數(shù)相對(duì)誤差小于1％，可視為常數(shù)；兩相雷諾數(shù)在0．5 X 104～2 X 104內(nèi)時(shí)，兩相斯特勞哈爾數(shù)隨雷諾數(shù)降低而升高，呈現(xiàn)非線性。
