阐述了涡轮流量计的工作原理和动态特性，建立了涡轮流量计的多相流测量模型，并在多相流模拟装置中进行了实验验证，得出了流体密度是涡轮流量计在测量多相流的流量时的影响因子，并且讨论了流体密度影响多相流的流量测量的规律。

在油田生产过程参数（如温度、压力等）检测中，以流量和各相持率测量***为复杂，是较难测量的两个参数，因而，引起了工程技术人员的兴趣．随着油田的发展，被测对象不再局限于单相流，而要对多相流、混合状态的流量进行测量。测量多相流的技术难度要比单相流体的测量大的多，知道单相流体的密度、粘度及测量装置的几何结构，便可以对单相流进行定量分析。如果能利用多相流中每一相的上述各物理量对多相流进行测量的话，就很方便。但很遗憾的是，多相流体的特性远比单相流体的特性复杂的多，如各组分之间不能均匀混合、混合流体的异常性、流型转变，相对速度、流体性质、管道结构、流动方向等因素将导致涡轮流量传感器响应特性的改变。

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，在油水两相流中，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是成线性函数。

但在多相流动中，即使在总流量保持不变的情况下，混合流体的密度发生变化，也会引起涡轮转速的很大变化。本文就此问题，通过对涡轮流量计的工作原理和特性分析，阐述了在测量多相流时的流量影响因子，并进行了实验验证。

１.工作原理及数学模型建立

涡轮流量计是一种速度式仪表，它是以动量矩守恒原理为基础的，流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的旋转速度随流量的变化而变化，***后从涡轮的转数求出流量值，通过磁电转换装置（或机械输出装置）将涡轮转速变化成电脉冲，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（见图１）。

2.涡轮流量计的特性分析

由式（５）和式（６）可见：当流体的粘度增大时，涡轮的转动角速度变小；当流体密度变大时，涡轮的转动角速度也随之增大。在流体速度较小（相当于层流状态）时，涡轮的频率响应非线性，且受流体性质变化影响较大；当流体速度较高（相当于湍流状态）时，式Ｃｆ 变小，涡轮响应近似线性，仪器常数 Ｋ 基本上不受流体粘度变化影响。

涡轮启动时，要克服较大的机械静摩擦力，因此需要较大始动流量。涡轮以一定的速度转动起来以后，需要机械动摩擦力和流体流动阻力，转动阈值与 ０．５成反比，流体密度越大， 越小。这种ｑｖｍｉｎ ρ ｑｖｍｉｎ情况对于密度变化小的液体来说，影响不大， 可ｑｖｍｉｎ视为常数。但对于多相流体来说，由于温度、压力和分相含率的变化，引起ρ变化，从而影响ｑｖｍｉｎ。

3.实验结果分析

实验在以水和空气为介质的流动模拟装置中进行，实验中在气体流量固定的前提下，逐渐增大水的流量，测量涡轮的响应值。增大气体的流量，重复上述操作，得到了下面的涡轮响应图版，其中流量为气液的合流量。图中气体流量为零时，流体的密度***大，测得的响应曲线各流量响应值***大。由于气流量增大时，测得流体密度和粘度都变小，由式（５）和式（６）推得涡轮的转动角速度也随之变小，所以随着流体密度的减小，ｑｖｍｉｎ增大。

4.结论

通过实验验证，我们可以得出如下的结论：①涡轮流量计在测量多相流的流量时，在总流量保持不变的情况下，流体的密度发生变化也会引起涡轮转速的很大变化。②涡轮流量计的始动流量随多相流体密度的增大而减小。

从以上得出的结论可知，涡轮流量计在测量多相流体的流量的时候，流体的密度是影响测量精度的主要因素。