1前(qián)言
　　濕氣(qì)是由氣(qi)體與液(ye)體混合(he)而成的(de)--種兩相(xiàng)流，其中(zhōng)液相體(tǐ)積占📧一(yi)-小部分(fen)爲離散(sàn)相，氣相(xiàng)體積占(zhan)到絕大(dà)部🧑🏾‍🤝‍🧑🏼分爲(wèi)連續🥰相(xiàng)。在石油(you)和天然(ran)氣工業(yè)中,經常(cháng)會有濕(shī)氣産生(sheng)。石油工(gong)業要求(qiu)濕氣的(de)測量正(zhèng)确可靠(kao)。濕氣計(jì)量的最(zui)終目的(de)是實現(xian)濕氣測(cè)量儀表(biǎo)或系🆚統(tǒng)能夠實(shi)時檢測(ce)出濕氣(qi)中液相(xiàng)和氣相(xiang)的含量(liang)。
　　目前濕(shi)氣測量(liàng)的常用(yòng)方法是(shì)将幾種(zhong)測量幹(gàn)氣的标(biāo)準儀表(biǎo)進行組(zǔ)合對濕(shi)氣進行(háng)測量,或(huo)直接用(yong)測量幹(gan)氣的儀(yi)表🥰對濕(shī)氣進行(hang)測量，并(bìng)對測量(liang)結果進(jìn)行修正(zhèng),其中修(xiu)正值是(shi)通過實(shí)驗來确(què)定的。多(duō)種儀表(biǎo)者被推(tui)薦用于(yu)濕氣的(de)測量,目(mu)前用到(dào)的流量(liang)計有孔(kǒng)闆、文丘(qiu)裏管、渦(wo)輪、渦街(jie)和 内錐(zhuī)式流量(liang)計 。在這(zhe)些流量(liang)計中,孔(kong)闆和文(wen)丘裏管(guan)應用廣(guǎng)泛，并已(yi)經用于(yu)濕氣的(de)計量,而(er)對于其(qí)它幾種(zhǒng)流量計(ji)在濕氣(qi)中應用(yong)的報☔道(dào)還👣較少(shǎo)。
　　渦街流(liú)量計 是(shi)--種速度(dù)式流量(liang)計,利用(yong)旋渦脫(tuo)落原理(li)制成。其(qi)具體檢(jiǎn)測🛀🏻方法(fa)是:在流(liu)體中放(fang)置一個(ge)旋渦發(fa)生體,流(liu)體流過(guo)旋渦發(fa)生體時(shí)會在其(qí)兩側産(chǎn)生旋渦(wo),旋渦産(chan)生的頻(pin)率與♋流(liú)體的流(liu)速成正(zhèng)比，通過(guò)檢測旋(xuan)渦⭕産生(shēng)的頻率(lü)來達到(dao)檢測流(liu)體流速(su)的目的(de)。渦街流(liú)㊙️量計的(de)測量精(jing)度--般能(neng)達到1.5%,量(liang)程比爲(wei)10: 1。
　　渦街流(liú)量計已(yǐ)經用于(yú)濕氣的(de)測量。一(yi)款測量(liàng)濕氣⁉️的(de)儀表,由(you)兩台文(wén)丘裏管(guǎn)與一台(tai)渦街流(liu)量計組(zu)合來測(cè)量濕氣(qi)。目前提(ti)供渦街(jie)流量計(jì)在濕氣(qi)條件下(xià)實驗數(shu)🏃據的文(wen)獻還較(jiào)少，因此(ci)👄需要更(gèng)🌈多的實(shi)驗數據(jù)對渦街(jiē)流量計(ji)在濕氣(qì)條件下(xià)的工作(zuò)情況作(zuo)深入分(fen)析。
濕氣(qì)中液相(xiang)的存在(zài)會加大(dà)渦街流(liu)量傳感(gan)器的測(cè)☂️量🈲誤差(chà)。目前所(suo)查到的(de)文獻主(zhu)要集中(zhōng)在對測(cè)量誤差(chà)的研究(jiū)💔上,研究(jiū)者記錄(lu)了不同(tóng)工況條(tiao)件下不(bu)同液相(xiang)含率造(zao)成😄渦街(jiē)流量傳(chuán)感器測(cè)量✌️誤差(cha)範圍,以(yi)🈲便對渦(wō)街流量(liàng)計在濕(shi)氣條件(jiàn)下的測(ce)量☀️值進(jin)行修📱正(zhèng)。在油田(tian)現場和(hé)實驗室(shì)的濕氣(qì)條件下(xià)對渦街(jie)流量計(jì)進行了(le)實驗,實(shí)驗結果(guo)表明液(ye)相含量(liàng)的增加(jia)會明顯(xian)增加渦(wo)街流量(liang)計的測(ce)量誤差(chà)I2);W ashingon( 1991 )在油田(tián)現場的(de)高壓條(tiáo)件 下對(dui)渦街流(liu)量計在(zai)濕氣中(zhōng)的工作(zuò)情況進(jìn)行了研(yán) 究以水(shui)蒸汽作(zuo)爲實驗(yàn)介質對(duì)渦街流(liú)量計進(jìn)行了實(shí)驗☎️研究(jiū),其中蒸(zhēng)汽爲氣(qi)相，水爲(wei)液相4;NEL實(shí)驗室在(zai)不同的(de)壓力下(xià)對渦街(jiē)流量計(jì)測量濕(shī)氣的誤(wù)差進行(háng)了研究(jiu)。
　　從已有(yǒu)的文獻(xiàn)看，以往(wang)的研究(jiu)工作主(zhǔ)要集中(zhong)在觀測(ce)不同工(gōng)況下渦(wō)街流量(liàng)計測量(liàng)濕氣時(shí)測量誤(wù)差的變(biàn)化情況(kuàng)。本文通(tōng)過實驗(yan)确定了(le)在常壓(ya)條件下(xia),不同液(ye)相含率(lü)💯時渦街(jie)流量計(ji)對濕氣(qi)的測量(liang)誤差,并(bìng)經出了(le)渦街信(xin)号品質(zhì)随液相(xiang)含率的(de)🏃🏻‍♂️變化趨(qū)勢🌈,最後(hòu)讨論了(le)造成渦(wō)街流量(liang)傳感器(qi)在濕氣(qì)測量中(zhōng)誤差增(zēng)大和♌信(xìn)号變壞(huài)的原因(yīn)。
2.實驗裝(zhuang)置及方(fāng)法低，
21實(shí)驗裝置(zhì)
　　實驗介(jie)質由已(yǐ)測定流(liu)量的空(kōng)氣和水(shui)組成,其(qí)中空氣(qì)爲♊氣相(xiàng),水爲液(yè)相,分别(bie)送入管(guan)道混合(hé)成濕氣(qi)送入實(shi)驗管段(duan)。實驗裝(zhuāng)置如圖(tu)1所示。實(shi)驗裝置(zhi)由空氣(qi)壓縮機(jī)、儲氣罐(guàn)、蓄水罐(guàn)、分離罐(guàn)流量計(ji)、 壓力變(biàn)送器 、 溫(wēn)度變送(song)器 、工控(kong)機和各(gè)種閥門(mén)組成。
 
　　空(kōng)氣壓縮(suō)機将空(kong)氣壓縮(suo)後送入(rù)儲氣罐(guan),流量計(ji)1測量氣(qì)液混🔱合(hé)前儲氣(qi)罐送入(rù)管道的(de)氣體流(liu)量。蓄水(shui)罐距🌐離(lí)地面30m,提(tí)👨‍❤️‍👨供實驗(yàn)所需的(de)液相,其(qi)流量由(yóu)流量計(ji)2測得🔱。氣(qi)相和液(ye)相經混(hùn)合器混(hun)合後送(song)入實驗(yan)管段,最(zui)後流入(ru)分離罐(guàn)将水和(hé)空氣進(jìn)行分🏒離(li),空氣由(yóu)放氣閥(fá)排出，水(shuǐ)由水泵(bèng)送回蓄(xù)水罐循(xún)環使用(yong)。工控機(ji)對所有(you)儀表數(shù)據進行(hang)采集和(hé)顯示并(bìng)對兩個(gè)電🐪動調(diào)節閥進(jin)行控♉制(zhi),調節氣(qi)相和液(yè)🤩相的流(liu)量。實驗(yàn)所用的(de)渦街流(liu)量傳感(gǎn)器 選擇(ze)了一台(tái)應用最(zuì)多的壓(ya)電式渦(wo)街流量(liang)傳感器(qi),其口徑(jing)爲💘50 mm,在普(pǔ)通氣體(tǐ)流量實(shí)驗裝置(zhi).上測試(shi),其精度(dù)爲1. 5%。将渦(wo)街傳☎️感(gan)器放置(zhì)✔️在水平(ping)直管段(duàn)上，其上(shàng)、下遊直(zhi)管段長(zhǎng)度分别(bié)爲30D (管道(dao)直徑)和(hé)20D。 壓力變(biàn)送器和(hé)溫度變(bian)送器分(fen)别放在(zài)渦街流(liú)量傳感(gǎn)器上遊(you)1D和下☎️遊(you)10D的位置(zhì)。水在渦(wō)街流量(liang)♋傳感器(qi).上遊70D 處(chu)注入,混(hun)合器安(an)裝在渦(wo)❄️街流量(liàng)計.上遊(yóu)30D 的🎯位置(zhi)。
22實驗方(fang)法.
　　實驗(yan)過程中(zhong)保持氣(qì)相流量(liang)爲141 m³/h,對應(yīng)的流速(su)爲20 m/s, 管道(dao)中液相(xiang)🏒體積含(han)率分别(bie)爲:0.0106%、0.0213%、0.0355%、0.0496%、0.0638%、0.0780%、0.0922%。
　　以5000 Hz的(de)頻率對(dui)不同液(ye)相含率(lü)下電荷(he)放大器(qì)産生的(de)⛱️正㊙️弦信(xin)号進行(háng)采樣，,每(mei)次采樣(yàng)10組數據(ju)，每組數(shu)據有❓104個(gè)采樣點(dian),将得✌️到(dao)的采樣(yàng)點進行(hang)傅裏葉(ye)變換得(dé)到不同(tong)液相含(han)率✨下渦(wō)街産生(shēng)的頻譜(pu),如🌈圖2所(suǒ)示.
 
3液相(xiàng)含率對(duì)測量誤(wu)差的影(yǐng)響
31測量(liang)誤差分(fen)析
　　爲了(le)對渦街(jiē)流量計(jì)的測量(liang)誤差進(jìn)行分析(xi),首先在(zai)标準氣(qì)裝🔴置上(shàng)進行标(biāo)定,得到(dao)了其斯(sī)特勞哈(ha)爾數爲(wèi)0. 291 ,那麽流(liú)過它🔅的(de)流量值(zhí)可用下(xia)式計算(suan)、
 
　　其中，Qt爲(wei)實驗段(duan)渦街流(liú)量計測(cè)得的流(liu)量值;爲(wèi)渦街脫(tuo)落頻率(lü); Sr爲斯特(tè)勞哈爾(er)數; d爲旋(xuan)渦發生(shēng)體截流(liú)面寬度(du); D爲管道(dao)直徑。
　　渦(wo)街流量(liàng)計測量(liang)誤差可(ke)由”下式(shi)計算:
 
　　其(qi)中:y爲測(ce)量誤差(chà);Qc.爲流量(liang)計1見圖(tú)1)測得的(de).标準流(liu)量值。
　　表(biǎo)1爲當注(zhù)入不同(tong)的液相(xiàng)流量時(shi)，渦街流(liu)量計的(de)測量誤(wù)💚差。Qj,表示(shì)注入的(de)液體流(liu)量，P、爲液(yè)相含率(lǜ)，E,爲測量(liàng)誤差😄。從(cong)表中可(ke)以很明(míng)顯地看(kàn)出,液相(xiang)流量的(de)增加♉,使(shi)渦街流(liu)量讓的(de)測量誤(wu)差增加(jia)。
 
　　爲了更(geng)好地比(bi)較不同(tóng)工況下(xià)渦街流(liú)量傳感(gan)器測量(liàng)誤🔞差的(de)變❗化，表(biao)2列出了(le)不同研(yan)究者的(de)研究結(jie)果其中(zhōng)Test爲本☂️次(cì)實☀️驗結(jie)📐果。雖然(ran)不同研(yán)究者的(de)實驗條(tiáo)件相差(chà)較大,但(dan)通過表(biǎo)2仍可以(yi)總結出(chu)以下幾(ji)條規律(lǜ):液相含(hán)🤞率越大(da)渦街測(cè)量誤差(chà)越大;管(guǎn)📐道内壓(yā)力對測(cè)量結果(guǒ)影響比(bǐ)較大,壓(ya)力越大(da)其☀️測量(liang)誤差越(yuè)小;實驗(yan)介質對(duì)👌測量誤(wu)差有影(yǐng)響。
 
3. 2斯特(te)勞哈爾(er)數的變(biàn)化
　　誤差(cha)産生的(de)原因是(shi)液相的(de)加入使(shǐ)渦街流(liu)量計的(de)斯特🚶‍♀️勞(lao)哈爾數(shù)Srav不再是(shi)-T個常數(shu)，而是随(suí)着液相(xiàng)的增☎️加(jiā)而變化(hua)。将實驗(yàn)中不同(tong)液相含(hán)率下得(dé)到的Srav進(jin)行了多(duō)項💃🏻式拟(nǐ)合,拟合(he)曲線如(ru)圖3所示(shi),最大拟(ni)和誤差(cha)🌈爲0. 858%。其中(zhong)Srav爲10 次測(cè)量得到(dao)Si的算術(shu)平均值(zhi)，sr的計算(suàn)如式❌(3):
Sr=f.d/v???????????(3)
　　其(qi)中,f渦街(jiē)脫落頻(pín)率;d旋渦(wō)發生體(ti)截流面(mian)寬度;v爲(wei)平均㊙️流(liu)速。
 
4渦街(jiē)信号品(pin)質分析(xi)
4.1渦街信(xìn)号的不(bu)确定度(dù)
　　采用式(shì)(5)對渦街(jiē)頻率信(xin)号的不(bú)确定度(du)進行分(fèn)析。
 
　　式中(zhong)，f爲10次測(ce)量結果(guǒ)的平均(jun1)值,N爲測(ce)量次數(shù),σ爲不确(que)定度,σ0爲(wei)💰相對不(bú)确定度(dù)。在每個(gè)液相含(han)率下測(ce)量10次❌。
　　實(shí)驗結果(guǒ)如圖4所(suǒ)示。結果(guo)表明,液(ye)相的增(zēng)加會影(yǐng)響🙇‍♀️渦街(jie)脫落頻(pin)率的不(bú)确定度(dù)，從圖4可(ke)以看出(chu)随着液(ye)相含率(lü)不斷的(de)增加,渦(wō)街脫落(luò)頻率的(de)不确定(ding)度也随(sui)之變☀️差(cha)。當測量(liàng)幹氣的(de)時候,渦(wo)街流📞量(liang)傳感器(qì)的不确(que)定度爲(wei)0. 031%, 當液相(xiang)含率達(da)到01092 2%時不(bú)确定度(dù)已經達(da)到1. 58% ,增長(zhǎng)了将近(jìn)51倍,可見(jiàn)液相的(de)存在使(shǐ)🥰渦街流(liu)量傳感(gan)器測量(liang)信⁉️号✏️的(de)不确定(dìng)度增大(da),因此對(duì)渦街㊙️流(liu)量♋傳感(gan)器進行(háng)誤差修(xiu)正時必(bì)須考慮(lü)液相對(duì)測量不(bú)确定度(du)的影響(xiǎng)。
 
4.2渦街信(xìn)号質量(liàng)分析
　　用(yòng)一個參(cān)數Sq來描(miao)述渦街(jiē)頻率信(xin)号的品(pin)質。
Sq定義(yi)如下:
 
　　式(shì)中: Ps爲渦(wō)街頻率(lǜ)帶0. 96 f到1. 04 f範(fan)圍内的(de)能量,其(qí)中信号(hao)能量通(tong)過🌂譜分(fen)析獲得(de)。R爲總能(néng)量減去(qu)Ps後的能(neng)量。如果(guǒ)Sq爲正，則(zé)渦街頻(pin)☁️率帶的(de)能量大(da)于其它(ta)頻帶的(de)能量。在(zai)M iau's l和Pankan in'的🔴文(wen)章中👉對(duì)Sq的定義(yi)有詳細(xi)說明。實(shi)驗中利(lì)用🛀🏻這種(zhong)方法🙇‍♀️得(dé)到了渦(wo)街頻率(lǜ)信号品(pǐn)質随液(yè)相含率(lü)🐉變化的(de)情況,如(ru)圖5所示(shì)。Sq總🥵的變(biàn)化趨勢(shì)是随着(zhe)液相含(han)率的增(zeng)加而迅(xun)速減小(xiǎo),在液相(xiàng)含率大(da)于0106%後s由(yóu)正變負(fu),渦街頻(pin)率帶的(de)能量開(kai)始小于(yú)其它頻(pin)率帶的(de)能量,信(xìn)号品質(zhì)将變得(dé)很差。
 
5實(shí)驗分析(xī)
　　從實驗(yan)結果來(lai)看，少量(liang)的液相(xiang)不但會(huì)使測量(liang)誤差變(biàn)大,而💋且(qiě)還會使(shǐ)渦街信(xìn)号的品(pǐn)質變差(chà)。對于這(zhè)種現象(xiàng)可以從(cóng)液滴對(duì)氣相🔞的(de)湍流調(diào)制的角(jiao)度來解(jie)🌏釋。圖6反(fǎn)映了當(dang)氣相流(liu)🚩過液滴(di)時的情(qing)況,可以(yi)看出氣(qi)相流過(guò)🔴液滴時(shí)會在液(yè)滴的♌後(hou)面産生(sheng)尾流并(bìng)且在尾(wěi)流中産(chan)生速度(du)梯度。，尾(wěi)流及其(qí)引起的(de)速度梯(tī)👨‍❤️‍👨度會使(shi)流體🧑🏾‍🤝‍🧑🏼中(zhōng)擾動變(biàn)大,進而(er)🐇影響到(dao)渦街的(de)産生, 通(tōng)過實驗(yàn)證明擾(rǎo)👄動的增(zeng)加更有(yǒu)利于渦(wo)街的脫(tuō)落,這樣(yang)就增大(da)了測量(liang)誤差。管(guan)道内壓(yā)力增加(jiā)會抑制(zhì)湍流度(du)增加,因(yin)此提高(gāo)管道内(nèi)📞壓力會(hui)降低測(cè)量誤🌏差(chà)。渦街脫(tuo)落時會(huì)帶動液(yè)滴--起旋(xuan)轉,這樣(yàng)就會減(jian)弱旋渦(wo)的強度(dù),使渦街(jiē)信号變(bian)弱。

 
6結論(lùn)
　　渦街流(liu)量計雖(suī)然已經(jing)在單相(xiang)流測量(liang)中得到(dao)了廣泛(fàn)的應用(yong),但在濕(shi)氣條件(jian)下應用(yong)時會出(chu)現許多(duo)新的問(wèn)題。通☀️過(guo)以上的(de)實驗研(yan)究表明(ming),濕氣條(tiáo)件下,液(ye)柞含率(lǜ)的增加(jia)不隻是(shì)影響渦(wō)街脫落(luò)頻率從(cong)而使測(ce)量精度(dù)下降,而(ér)且對于(yu)渦街🔆頻(pin)率信号(hào)的品質(zhi)也會有(you)直按影(ying)響,這種(zhǒng)影響随(suí)着液相(xiang)含率的(de)增加而(ér)增加。

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