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渦街流量計(jì)的低含氣率氣液兩相流測(cè)量裝置的制作方法

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  氣液兩相流普遍存在于石油、化學(xué)工業(yè)中。氣液兩相流動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜性給 氣液兩相流流量、密度和分相含率等參數(shù)的測(cè)量帶來(lái)很多困難，尤其是當(dāng)氣液 兩相流中氣相含率較低時(shí)，氣液兩相的分相含率不易測(cè)量或者測(cè)量結(jié)果精度不 高。低合氣率的氣液兩相流廣泛存在于石油、化工等領(lǐng)域，對(duì)氣液兩相流流量、 密度和分相含率的測(cè)量已引起工程技術(shù)人員的關(guān)注并成為當(dāng)今氣液兩相流領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

目前對(duì)氣液兩相流參數(shù)檢測(cè)主要采取以下四種方法

(1)應(yīng)用傳統(tǒng)的單相流儀表結(jié)合兩相流參數(shù)測(cè)量模型的方法。這種方法可以直 接應(yīng)用成熟的單相流儀表測(cè)量?jī)上嗔鲄?shù)，是人們一直努力研究的方向之一， 但這種方法需要兩個(gè)測(cè)量元件，且模型的不同適用范圍影響測(cè)量的精度；

(2) 應(yīng)用近現(xiàn)代新技術(shù)。這種方法具有非接觸性、精度高等特點(diǎn)，但是裝置比較復(fù) 雜，價(jià)格昂貴，使用條件要求高，對(duì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)要求苛刻，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用難度 很大。

(3)在成熟的硬件基礎(chǔ)上以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐平臺(tái)，應(yīng)用軟測(cè)量方法測(cè)量?jī)上嗔鲄?shù)。這種方法目前還不成熟，需要有成熟的硬件支持，設(shè)備價(jià)格也 比較貴，且精度不高，適用范圍較小。

(4)應(yīng)用先進(jìn)信號(hào)處理和智能方法測(cè)量 兩相流參數(shù)。利用信號(hào)處理技術(shù)和智能方法，可以從兩/多相流的波動(dòng)信號(hào)中獲 取許多重要但又難以直接獲取的參數(shù)和信息，具有成本低、硬件簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。另一種常用的計(jì)量方法是將氣液兩相流混合變成均相流，利用單相流量計(jì) 如節(jié)流式流量計(jì)等來(lái)獲取流量，但是得到的流量是氣液兩相總體積流量，無(wú)法 獲取各分相含率和分相流量數(shù)據(jù)。密度計(jì)結(jié)合單相流量計(jì)雖能解決分相測(cè)量問(wèn) 題，但是實(shí)際使用時(shí)測(cè)量精度不夠理想，成本也很高。常用的振動(dòng)管密度計(jì)對(duì) 介質(zhì)的溫度、壓力等現(xiàn)場(chǎng)狀況十分敏感。而射線密度計(jì)又存在安全問(wèn)題，對(duì)操作條件要求高。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦街流量計(jì)的低含氣率

氣液兩相流測(cè)量裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是對(duì)低含氣率氣液兩相流 流量、密度和分相含率測(cè)量的方法的基本原理如下在計(jì)量管道上，首先安裝 一個(gè)混流器，這個(gè)混流器將低含氣率的氣液兩相流攪拌成均相流，此時(shí)的均相 流可以看作單相流，然后直接應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)文丘里管和渦街流量計(jì)結(jié)合測(cè)量氣液兩 相流流量、密度和分相含率?；跇?biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦街流量計(jì)的低含氣率氣液兩相流測(cè)量裝置具有計(jì)量 管道，在計(jì)量管道上依次設(shè)有混流器、標(biāo)準(zhǔn)文丘里管、渦街流量計(jì)和溫度傳感 器，標(biāo)準(zhǔn)文丘里管配套安裝有差壓傳感器，渦街流量計(jì)、差壓傳感器和溫度傳 感器與A/D轉(zhuǎn)換卡相連，A/D轉(zhuǎn)換卡與計(jì)算機(jī)相連。本實(shí)用新型的有益效果是在不進(jìn)行氣液兩相分離的情況下，利用文丘里 管和渦街流量計(jì)同時(shí)檢測(cè)氣液兩相流流量、密度和氣液兩相的分相含率，提高 了氣液兩相流參數(shù)檢測(cè)的精度和實(shí)時(shí)性。也可用于石油工業(yè)中的低含氣率的油 氣兩相流參數(shù)的測(cè)量，相對(duì)于現(xiàn)有的多種測(cè)量方法，本實(shí)用新型的特點(diǎn)是用傳 統(tǒng)的單相流量測(cè)量?jī)x表巧妙組合解決工程測(cè)量問(wèn)題。應(yīng)用文丘里管和渦街流量 計(jì)組合同時(shí)測(cè)量氣液兩相流流量、密度和分相含率。測(cè)量可靠、穩(wěn)定、精度高， 適用范圍廣、安裝方便、體積小。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。。l是計(jì)量管道、2是混流器、3是標(biāo)準(zhǔn)文丘里管、4是渦街流量計(jì)、5是差壓 傳感器、6是溫度傳感器、7是A/D轉(zhuǎn)換卡、8是計(jì)算機(jī)具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型中節(jié)流元件選用標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。待測(cè)氣液兩相流進(jìn)入計(jì)量管道1 后，先通過(guò)混流器2，混流器2使氣液兩相流混合均勻成為均相流。差壓傳感器 5與標(biāo)準(zhǔn)文丘里管3配套安裝。標(biāo)準(zhǔn)文丘里管3輸出的差壓信號(hào)經(jīng)差壓傳感器5 轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計(jì)算機(jī)8。渦街流量計(jì)4獲取整個(gè)管路 的氣液總體積流量并將流量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計(jì)算機(jī) 8。溫度傳感器6用來(lái)檢測(cè)氣液兩相流溫度r并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計(jì)算機(jī)8。在計(jì)算機(jī)8中設(shè)有存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)有氣液兩相在不 同溫度下的密度以及節(jié)流元件的流量系數(shù)、開孔面積等數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)8進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，獲取氣液兩相流密度和分相含率。實(shí)現(xiàn)氣液兩相測(cè)量的測(cè)量方法按如下具體步驟進(jìn)行(1) 利用渦街流量計(jì)獲取管路的氣液兩相總體積流量^，計(jì)算公式如下(1)式中^為計(jì)量管道的橫截面積，/為渦街流量計(jì)的脈沖輸出數(shù)，^為氣液兩相流 總體積流量，《為渦街流量計(jì)的流量系數(shù)。 一般情況下，在額定的流量范圍內(nèi)， 《是一個(gè)常數(shù)。(2) 本實(shí)用新型釆用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件，測(cè)量原理滿足貝努力方程和連續(xù)性 方程，因此根據(jù)節(jié)流原理<formula>formula see original document page 5</formula>( 2 ) P得到氣液兩相混合密度P計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 5</formula> (3)式中P為流經(jīng)節(jié)流元件的氣液兩相流混合密度，^由渦街流量計(jì)獲得，節(jié)流元件處取樣管道的差壓Ap由差壓傳感器獲取，X。為節(jié)流元件開孔面積，《為標(biāo)準(zhǔn)文 丘里管流量系數(shù)，當(dāng)流體雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)時(shí)，"為一常數(shù)，具體數(shù)值由實(shí) 驗(yàn)標(biāo)定，s為可膨脹性系數(shù)，其值小于或等于l，對(duì)于不可壓縮性流體，s = l, 對(duì)于低含氣率的氣液兩相流，由于氣含率很小，此時(shí)的氣液兩相流可視為不可 壓縮流體，因此6 = 1。(3) 由于氣液兩相流混合密度為<formula>formula see original document page 5</formula> (4) 由公式(4)得到氣液兩相分相含率和分相流量計(jì)算公式如下200720019467.6說(shuō)明書第4/4頁(yè)氣相的含率為 <formula>formula see original document page 6</formula>液相的含率為 <formula>formula see original document page 6</formula>氣相的體積流量為液相的體積流量為 氣相的質(zhì)量流量為<formula>formula see original document page 6</formula>肌m液相的質(zhì)量流量為 <formula>formula see original document page 6</formula>式中a、 a分別為溫度為r時(shí)氣相和液相的密度，溫度r由溫度傳感器獲取，a、 x2分別為氣相和液相的含率， 分別為氣相和液相的體積流量，《ml、《m2分別為氣相和液相的質(zhì)量流量。
權(quán)利要求1、一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦街流量計(jì)的低含氣率氣液兩相流測(cè)量裝置，其特征在于它具有計(jì)量管道(1)，在計(jì)量管道(1)上依次設(shè)有混流器(2)、標(biāo)準(zhǔn)文丘里管(3)、渦街流量計(jì)(4)、溫度傳感器(6)，標(biāo)準(zhǔn)文丘里管(3)配套安裝有差壓傳感器(5)，差壓傳感器(5)、溫度傳感器(6)、渦街流量計(jì)(4)與A/D轉(zhuǎn)換卡(7)相連，A/D轉(zhuǎn)換卡(7)與計(jì)算機(jī)(8)相連。
2、 權(quán)利要求1所述的一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦街流量計(jì)的低含氣率氣液 兩相流測(cè)量裝置，其特征在于所說(shuō)的渦街流量計(jì)采用液相渦街流量計(jì)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及公開了一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦街流量計(jì)的低含氣率氣液兩相流測(cè)量裝置。該裝置由計(jì)量管道、計(jì)量管道前端的混流器、計(jì)量管道中部的標(biāo)準(zhǔn)文丘里管、計(jì)量管道后端的渦街流量計(jì)和溫度傳感器、與標(biāo)準(zhǔn)文丘里管連接的差壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換卡和計(jì)算機(jī)組成。各傳感器均經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡接計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型使用壽命長(zhǎng)，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，壓損相對(duì)低，適用范圍廣，同時(shí)具有可獲測(cè)量參數(shù)多、流量檢測(cè)精度高、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。適用于油氣等低含氣率氣液兩相流的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01F1/34GK201032457SQ20072001946
公開日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者王微微, 耿艷峰 申請(qǐng)人:王微微
實(shí)施方式
本實(shí)用新型中節(jié)流元件選用標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。待測(cè)氣液兩相流進(jìn)入計(jì)量管道1 后，先通過(guò)混流器2，混流器2使氣液兩相流混合均勻成為均相流。差壓傳感器 5與標(biāo)準(zhǔn)文丘里管3配套安裝。標(biāo)準(zhǔn)文丘里管3輸出的差壓信號(hào)經(jīng)差壓傳感器5 轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計(jì)算機(jī)8。渦街流量計(jì)4獲取整個(gè)管路 的氣液總體積流量并將流量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計(jì)算機(jī) 8。溫度傳感器6用來(lái)檢測(cè)氣液兩相流溫度r并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計(jì)算機(jī)8。在計(jì)算機(jī)8中設(shè)有存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)有氣液兩相在不 同溫度下的密度以及節(jié)流元件的流量系數(shù)、開孔面積等數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)8進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，獲取氣液兩相流密度和分相含率。實(shí)現(xiàn)氣液兩相測(cè)量的測(cè)量方法按如下具體步驟進(jìn)行(1) 利用渦街流量計(jì)獲取管路的氣液兩相總體積流量^，計(jì)算公式如下(1)式中^為計(jì)量管道的橫截面積，/為渦街流量計(jì)的脈沖輸出數(shù)，^為氣液兩相流 總體積流量，《為渦街流量計(jì)的流量系數(shù)。 一般情況下，在額定的流量范圍內(nèi)， 《是一個(gè)常數(shù)。(2) 本實(shí)用新型釆用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件，測(cè)量原理滿足貝努力方程和連續(xù)性 方程，因此根據(jù)節(jié)流原理<formula>formula see original document page 5</formula>( 2 ) P得到氣液兩相混合密度P計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 5</formula> (3)式中P為流經(jīng)節(jié)流元件的氣液兩相流混合密度，^由渦街流量計(jì)獲得，節(jié)流元件處取樣管道的差壓Ap由差壓傳感器獲取，X。為節(jié)流元件開孔面積，《為標(biāo)準(zhǔn)文 丘里管流量系數(shù)，當(dāng)流體雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)時(shí)，"為一常數(shù)，具體數(shù)值由實(shí) 驗(yàn)標(biāo)定，s為可膨脹性系數(shù)，其值小于或等于l，對(duì)于不可壓縮性流體，s = l, 對(duì)于低含氣率的氣液兩相流，由于氣含率很小，此時(shí)的氣液兩相流可視為不可 壓縮流體，因此6 = 1。(3) 由于氣液兩相流混合密度為<formula>formula see original document page 5</formula> (4) 由公式(4)得到氣液兩相分相含率和分相流量計(jì)算公式如下200720019467.6說(shuō)明書第4/4頁(yè)氣相的含率為 <formula>formula see original document page 6</formula>液相的含率為 <formula>formula see original document page 6</formula>氣相的體積流量為液相的體積流量為 氣相的質(zhì)量流量為<formula>formula see original document page 6</formula>肌m液相的質(zhì)量流量為 <formula>formula see original document page 6</formula>式中a、 a分別為溫度為r時(shí)氣相和液相的密度，溫度r由溫度傳感器獲取，a、 x2分別為氣相和液相的含率， 分別為氣相和液相的體積流量，《ml、《m2分別為氣相和液相的質(zhì)量流量。
權(quán)利要求1、一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦街流量計(jì)的低含氣率氣液兩相流測(cè)量裝置，其特征在于它具有計(jì)量管道(1)，在計(jì)量管道(1)上依次設(shè)有混流器(2)、標(biāo)準(zhǔn)文丘里管(3)、渦街流量計(jì)(4)、溫度傳感器(6)，標(biāo)準(zhǔn)文丘里管(3)配套安裝有差壓傳感器(5)，差壓傳感器(5)、溫度傳感器(6)、渦街流量計(jì)(4)與A/D轉(zhuǎn)換卡(7)相連，A/D轉(zhuǎn)換卡(7)與計(jì)算機(jī)(8)相連。
2、 權(quán)利要求1所述的一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦街流量計(jì)的低含氣率氣液 兩相流測(cè)量裝置，其特征在于所說(shuō)的渦街流量計(jì)采用液相渦街流量計(jì)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及公開了一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦街流量計(jì)的低含氣率氣液兩相流測(cè)量裝置。該裝置由計(jì)量管道、計(jì)量管道前端的混流器、計(jì)量管道中部的標(biāo)準(zhǔn)文丘里管、計(jì)量管道后端的渦街流量計(jì)和溫度傳感器、與標(biāo)準(zhǔn)文丘里管連接的差壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換卡和計(jì)算機(jī)組成。各傳感器均經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡接計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型使用壽命長(zhǎng)，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，壓損相對(duì)低，適用范圍廣，同時(shí)具有可獲測(cè)量參數(shù)多、流量檢測(cè)精度高、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。適用于油氣等低含氣率氣液兩相流的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01F1/34GK201032457SQ20072001946
公開日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者王微微, 耿艷峰 申請(qǐng)人:王微微