油水混合液第二组分体积分数对分体式电磁流量计测量误差的影响

　　工控摘要：在流程工业中，常用液体流量仪表测量液液两相流体流量，与用单相流体（如水）校准的流量相比，测量结果会有一定偏差。
　　
　　用常用的分体式电磁流量计测量低黏度的成品油和轻质原油时，出现油内含水的工况。以油水混合液为研究对象，研究其第二组分在不同体积分数下对涡轮流量计测量误差的影响。研究表明：不同口径的分体式电磁流量计在不同总参比流量下，引起的测量误差不同；相同口径的螺旋叶片分体式电磁流量计在第二组分不同体积分数下，引起的误差变化比直叶片分体式电磁流量计大；分体式电磁流量计测量水中含油混合液由第二组分体积分数不同引起的测量误差比油中含水大。
　　
　　在流程工业中，常用液体流量仪表测量液液两相流体流量，与用单相流体（如水）校准的流量相比，测量结果会有一定偏差。对该问题，20世纪90年代英国Hertfordshier大学针对油水混合液中第二组分液体体积分数对多种流量仪表做流量测量影响的实验研究［１］。笔者曾转述其中科里奥利质量流量计和涡街流量计两种新型流量仪表的研究［２］。然而在石油工业常用分体式电磁流量计（ＴＵＦ）测量中低黏度的成品油和轻质原油时，出现油内含水的工况，为此笔者进一步分析讨论第二组分体积分数对分体式电磁流量计测量误差影响的程度。
　　
　　1、实验
　　
　　实验对象是ＩTTBarton公司50mm（2in）和100mm（4in）直叶片TUF和FauerHerman公司50mm和10mm螺旋叶片TUF。
　　
　　试验在英国国家工程实验室（ＮＥＬ）的多相流国家标准装置Ａ和油水混合回路称重系统校准装置Ｂ上进行。A装置用于校准100mmTUF，油和水分别由各自参比（标准）流量计测量；B装置用于校准50mmTUF。油水混合液由混合泵混合、称重并由快速取样回路中科里奥利密度计测量密度，求取密度与第二组分体积分数以及参比体积流量。
　　
　　油水混合液是相互不溶的液液双组分流体，油牌号是MobilVelociteD（相对密度为865kg·m－3），第二组分体积分数分别为3％，6％，9％，12％，15％。
　　
　　2、结果与讨论
　　
　　油水混合液在水平管道内静止时油和水是分层的；在开始流动或很低流速时处于油水两层的分层流；随着流速增加油水逐渐混合，流速愈大两相混合愈均匀；当进入涡轮叶片转动时两相混合将更为均匀。因此，混合液两相均匀程度是影响测量误差的因素之一。
　　
　　1）比较两种涡轮叶片ＴＵＦ的误差变化。总体上相同尺寸螺旋叶片ＴＵＦ第二组分体积分数引起的误差变化比直叶片ＴＵＦ大。
　　
　　2）油中含水与水中含油两者误差变化的差异。涡轮流量计测量水中含油第二组分体积分数变化引起测量误差变化比油中含水大。
　　
　　随着油中含水第二组分体积分数增加，误差沿ｙ轴正向变化；随着水中含油第二组分体积分数增加，误差则沿ｙ轴负向变化。
　　
　　3、结束语
　　
　　两种分体式电磁流量计测量液液双相流时，第二组分体积分数变化的效应对（0.2％～0.5％）Ｒ准确度ＴＵＦ是不容忽视的。100mm分体式电磁流量计测量的总参比流量为12Ｌ／ｓ和50ｍｍ分体式电磁流量计测量的总参比流量为3Ｌ／ｓ时，相当于标准管径流速1.53ｍ／ｓ。实验表明ＴＵＦ测量值低于该值时，第二组分体积分数变化引起误差变化较大。这*速已接近流程工业常用经济流速1.5～3.0ｍ／ｓ的下限。因此，必要时应缩小仪表口径以提高流速减小第二组分体积分数变化的影响。