導讀：渦輪流量計的計量原理和影響因素。溫度對渦輪流量計井下計量參數(shù)的影響油田生產(chǎn)井各種生產(chǎn)參數(shù)計量是生產(chǎn)管理的一項基礎性工作。在油田生產(chǎn)參數(shù)的計量檢測中，我們注意到溫度、壓力等參數(shù)的測量比較容易實現(xiàn)，唯獨流量的測量最為復雜，是一個較難測量的參數(shù)。

渦輪流量計是檢測流體（液體、氣體）流量的儀器之一。由于油氣井產(chǎn)層流體的流量參數(shù)受流體本身的溫度、黏度、密度等的影響，而且生產(chǎn)井井下實際情況又十分復雜，在測量過程中往往出現(xiàn)井口量油與井下在線計量不一致的情況，給生產(chǎn)和管理帶來了麻煩[1]。本文主要研究了不同溫度對渦輪響應值——K值的影響，進而在趨勢校正上減小井口計量與井下在線計量的偏差，為工程技術人員提供了一種還原數(shù)據(jù)、校正誤差的方法和手段。

一、渦輪流量計的計量原理和影響因素

1.基本原理

渦輪流量計是一種以動量矩守恒原理為基礎的速度式儀表。當流體沖擊渦輪葉片時，渦輪產(chǎn)生旋轉運動，渦輪的旋轉速度隨流量的變化而變化，進而依據(jù)渦輪的轉數(shù)求出流量值。計量儀表的計量是通過磁電轉換裝置（或機械輸出裝置）將渦輪轉速變成電脈沖，送入二次儀表進行計算和顯示，由單位時間電脈沖數(shù)和累計電脈沖數(shù)反映出瞬時流量和累計流量。

2.影響因素

渦輪流量計的理想特性曲線僅與儀表結構參數(shù)有關，與流量變化無關，儀表系數(shù)K（響應值）為一常數(shù)，而實際曲線并非如此。對于實際的渦輪流量計，在啟動時渦輪首先要克服軸承的靜摩擦力而后才能轉動[2]。我們將渦輪克服靜摩擦力矩所需的zui小流量值稱為該渦輪的始動流量值。當通過流量計的流量小于始動流量值時，渦輪不轉動，也無信號輸出；當流量大于始動流量值以后，隨著流量的增加，渦輪的旋轉角速度也將增大。以后，在測量范圍內(nèi)，流體產(chǎn)生的阻力矩將成為影響流量計特性的主要因素，相對來說，由軸承間摩擦產(chǎn)生的機械阻力矩就比較小了。流體產(chǎn)生的阻力矩對渦輪的影響又分為如下兩種情況：一是當流體以較低速度流經(jīng)渦輪時，儀表常數(shù)是隨被測流體的流量和運動黏度變化而變化的。二是當流體以較高速度流經(jīng)渦輪時，儀表常數(shù)只與儀表本身的結構參數(shù)有關，與流量無關。只有在這種狀態(tài)時，儀表常數(shù)才真正表示了常數(shù)的性質。渦輪流量計的流量范圍就是根據(jù)這一區(qū)間來確定的［3，4］。

二、實驗及結果分析

1.實驗數(shù)據(jù)一：渦輪在水中不同溫度下的響應

在單相流的條件下，渦輪的轉速和流經(jīng)它的體積流量成一單值線性函數(shù)；在油水兩相流條件下，只要流量超過始動流量，在允許的誤差范圍內(nèi)，渦輪的響應和體積流量也成線性函數(shù)。不同溫度下，用水標定渦輪的響應值K值的情況（表1）。由表1的兩組數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在同*量下，由于水溫度的增加，渦輪的K（K=F/Q）值相對減小。

2.實驗數(shù)據(jù)二：渦輪在油中不同溫度下的響應

不同溫度下，標定渦輪對油流量的響應數(shù)值，

根據(jù)表2數(shù)據(jù)得出油對K值的響應特性關系式。其中冷油（16℃）對K值的響應特性為：

F=119.7Q-46.383

熱油（60℃）對K值的響應特性為：F=107.04-20.484

三、簡單的結論

（1）渦輪在同樣響應頻率的情況下，針對溫度對頻率響應影響特性，通過文中實驗和圖版，我們得到一個臨界頻率，即：當頻率F=F1，F(xiàn)1＞143時，冷油中的渦輪流速較小；當頻率F=F1，F(xiàn)＜143時，熱油中的渦輪流速較大。

（2）溫度參數(shù)對渦輪K值有很大影響，往往使渦輪頻率產(chǎn)生響應誤差，影響生產(chǎn)井在線計量的精度，應進行相應校正。

（3）渦流流量計的渦輪和軸承如選擇耐高溫、熱膨脹系數(shù)小的材料，則可以在較寬的溫度范圍內(nèi)使用，并解決了地下溫度過高造成測量誤差過大的問題；同時，應注意對其儀表系數(shù)進行修正。

（4）在今后的工作過程中，應通過大量實際數(shù)據(jù)的測量統(tǒng)計和分析，建立不同溫度下兩相流頻率的響應圖版，以便于工程技術人員根據(jù)不同井況進行相應的流量校正。 

渦輪流量計配管要求歸納為以下幾點：　

1、 為了消除管道內(nèi)橫截面流速分布不均勻對測量精度的影響，流量傳感器上下游應具有一定的直管段，或安裝整流器來代替部分直管段。一般，上游直管段不小于15D，下游直管段不小于5D(D為流量傳感器公稱通徑)。  　　

2、 為了消除回流，流速分布不均勻和旋流的影響，可在上游裝上整流器，此時流量傳感器上游部分的直管長度L=10D即可，若為15～20D，則測量精度可達到標定精度。  　　

3、當被測液體中含有固體雜質時，應在流量傳感器的上游安裝過濾器，過濾器的目數(shù)為20～60目(3～9目/cm2)，一般流量傳感器口徑小的目數(shù)多些。過濾器的安裝位置應考慮便于過濾網(wǎng)的拆裝。  　　

4、液體中混有氣體或測量易氣化的液體時，應安裝空氣分離器(消氣器)。  　　

5、通過流量傳感器的流量過大時，會使軸承壽命過短，通常通過閥門將流量調(diào)到合適大小，其閥門應安裝在流量計的下游。  　　

6、為了在檢修中不中斷流體輸送，通常在流量傳感器的上下游安裝截止閥，同時設置旁通管道，并應確保測量時旁通管道在旁通閥門關閉時不泄漏。  　　

7、若有可能產(chǎn)生逆向流，應加止回閥，以防止流體反向流動。  　　

8、流量傳感器應與管道同心，密封圈不得凸入管道。  　　

9、為了避免流量計內(nèi)聚集氣體，流量計不應安裝在水平管線的***高點。  　　

10、若流量計安裝在管線的低點，應在管線上安裝排放閥，定期排放沉淀物。  　　

11、流量傳感器的前后管道應支撐牢靠，使之無明顯振動。  　　

12、對新鋪設的管道進行清掃時，應在安裝流量傳感器的部位先接入一段短管，待清掃完畢后再裝上流量傳感器。  　　

13、需要測量流體的溫度時，應在流量傳感器下游5倍管道公稱通徑的長度處測量。  　　

14、需要測量流體的壓力時，應在流量傳感器上游10倍管道公稱通徑的長度處測量。