氣液兩相流普遍存在于石油、化學工業(yè)中。氣液兩相流動系統(tǒng)的復雜性給氣液兩相流流量、密度和分相含率等參數(shù)的測量帶來很多困難，尤其是當氣液兩相流中氣相含率較低時，氣液兩相的分相含率不易測量或者測量結(jié)果精度不高。低合氣率的氣液兩相流廣泛存在于石油、化工等領域，對氣液兩相流流量、密度和分相含率的測量已引起工程技術人員的關注并成為當今氣液兩相流領域研究的熱點和難點之一。

目前對氣液兩相流參數(shù)檢測主要采取以下四種方法

(1)應用傳統(tǒng)的單相流儀表結(jié)合兩相流參數(shù)測量模型的方法。這種方法可以直接應用成熟的單相流儀表測量兩相流參數(shù)，是人們一直努力研究的方向之一，但這種方法需要兩個測量元件，且模型的不同適用范圍影響測量的精度；

(2) 應用近現(xiàn)代新技術。這種方法具有非接觸性、精度高等特點，但是裝置比較復雜，價格昂貴，使用條件要求高，對測量現(xiàn)場要求苛刻，在工業(yè)現(xiàn)場應用難度很大。

(3)在成熟的硬件基礎上以計算機技術為支撐平臺，應用軟測量方法測量兩相流參數(shù)。這種方法目前還不成熟，需要有成熟的硬件支持，設備價格也比較貴，且精度不高，適用范圍較小。

(4)應用先進信號處理和智能方法測量兩相流參數(shù)。利用信號處理技術和智能方法，可以從兩/多相流的波動信號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、硬件簡單等優(yōu)點。另一種常用的計量方法是將氣液兩相流混合變成均相流，利用單相流量計如節(jié)流式流量計等來獲取流量，但是得到的流量是氣液兩相總體積流量，無法獲取各分相含率和分相流量數(shù)據(jù)。密度計結(jié)合單相流量計雖能解決分相測量問題，但是實際使用時測量精度不夠理想，成本也很高。常用的振動管密度計對介質(zhì)的溫度、壓力等現(xiàn)場狀況十分敏感。而射線密度計又存在安全問題，對操作條件要求高。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于標準文丘里管與渦街流量計的低含氣率

氣液兩相流測量裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是對低含氣率氣液兩相流流量、密度和分相含率測量的方法的基本原理如下在計量管道上，首先安裝一個混流器，這個混流器將低含氣率的氣液兩相流攪拌成均相流，此時的均相流可以看作單相流，然后直接應用標準文丘里管和渦街流量計結(jié)合測量氣液兩相流流量、密度和分相含率。基于標準文丘里管與渦街流量計的低含氣率氣液兩相流測量裝置具有計量管道，在計量管道上依次設有混流器、標準文丘里管、渦街流量計和溫度傳感器，標準文丘里管配套安裝有差壓傳感器，渦街流量計、差壓傳感器和溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換卡相連，A/D轉(zhuǎn)換卡與計算機相連。本實用新型的有益效果是在不進行氣液兩相分離的情況下，利用文丘里管和渦街流量計同時檢測氣液兩相流流量、密度和氣液兩相的分相含率，提高了氣液兩相流參數(shù)檢測的精度和實時性。也可用于石油工業(yè)中的低含氣率的油氣兩相流參數(shù)的測量，相對于現(xiàn)有的多種測量方法，本實用新型的特點是用傳統(tǒng)的單相流量測量儀表巧妙組合解決工程測量問題。應用文丘里管和渦街流量計組合同時測量氣液兩相流流量、密度和分相含率。測量可靠、穩(wěn)定、精度高，適用范圍廣、安裝方便、體積小。

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。。l是計量管道、2是混流器、3是標準文丘里管、4是渦街流量計、5是差壓傳感器、6是溫度傳感器、7是A/D轉(zhuǎn)換卡、8是計算機具體實施方式
本實用新型中節(jié)流元件選用標準文丘里管。待測氣液兩相流進入計量管道1 后，先通過混流器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與標準文丘里管3配套安裝。標準文丘里管3輸出的差壓信號經(jīng)差壓傳感器5 轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴孰娦盘栐俳?jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計算機8。渦街流量計4獲取整個管路的氣液總體積流量并將流量信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴孰娦盘柦?jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計算機 8。溫度傳感器6用來檢測氣液兩相流溫度r并將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴孰娦盘柦?jīng) A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計算機8。在計算機8中設有存儲模塊，存儲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)。計算機8進行實時處理，獲取氣液兩相流密度和分相含率。實現(xiàn)氣液兩相測量的測量方法按如下具體步驟進行(1) 利用渦街流量計獲取管路的氣液兩相總體積流量^，計算公式如下(1)式中^為計量管道的橫截面積，/為渦街流量計的脈沖輸出數(shù)，^為氣液兩相流總體積流量，《為渦街流量計的流量系數(shù)。一般情況下，在額定的流量范圍內(nèi)，《是一個常數(shù)。(2) 本實用新型釆用標準節(jié)流元件，測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，《為標準文丘里管流量系數(shù)，當流體雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)時，"為一常數(shù)，具體數(shù)值由實驗標定，s為可膨脹性系數(shù)，其值小于或等于l，對于不可壓縮性流體，s = l, 對于低含氣率的氣液兩相流，由于氣含率很小，此時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算公式如下200720019467.6說明書第4/4頁氣相的含率為 <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、一種基于標準文丘里管與渦街流量計的低含氣率氣液兩相流測量裝置，其特征在于它具有計量管道(1)，在計量管道(1)上依次設有混流器(2)、標準文丘里管(3)、渦街流量計(4)、溫度傳感器(6)，標準文丘里管(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(4)與A/D轉(zhuǎn)換卡(7)相連，A/D轉(zhuǎn)換卡(7)與計算機(8)相連。
2、權(quán)利要求1所述的一種基于標準文丘里管與渦街流量計的低含氣率氣液兩相流測量裝置，其特征在于所說的渦街流量計采用液相渦街流量計。
專利摘要本實用新型涉及公開了一種基于標準文丘里管與渦街流量計的低含氣率氣液兩相流測量裝置。該裝置由計量管道、計量管道前端的混流器、計量管道中部的標準文丘里管、計量管道后端的渦街流量計和溫度傳感器、與標準文丘里管連接的差壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換卡和計算機組成。各傳感器均經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡接計算機。本實用新型使用壽命長，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，壓損相對低，適用范圍廣，同時具有可獲測量參數(shù)多、流量檢測精度高、實時性好等特點。適用于油氣等低含氣率氣液兩相流的測量。
文檔編號G01F1/34GK201032457SQ20072001946
公開日2008年3月5日申請日期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, 耿艷峰申請人:王微微

實施方式
本實用新型中節(jié)流元件選用標準文丘里管。待測氣液兩相流進入計量管道1 后，先通過混流器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與標準文丘里管3配套安裝。標準文丘里管3輸出的差壓信號經(jīng)差壓傳感器5 轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴孰娦盘栐俳?jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計算機8。渦街流量計4獲取整個管路的氣液總體積流量并將流量信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴孰娦盘柦?jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計算機 8。溫度傳感器6用來檢測氣液兩相流溫度r并將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴孰娦盘柦?jīng) A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計算機8。在計算機8中設有存儲模塊，存儲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)。計算機8進行實時處理，獲取氣液兩相流密度和分相含率。實現(xiàn)氣液兩相測量的測量方法按如下具體步驟進行(1) 利用渦街流量計獲取管路的氣液兩相總體積流量^，計算公式如下(1)式中^為計量管道的橫截面積，/為渦街流量計的脈沖輸出數(shù)，^為氣液兩相流總體積流量，《為渦街流量計的流量系數(shù)。一般情況下，在額定的流量范圍內(nèi)，《是一個常數(shù)。(2) 本實用新型釆用標準節(jié)流元件，測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，《為標準文丘里管流量系數(shù)，當流體雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)時，"為一常數(shù)，具體數(shù)值由實驗標定，s為可膨脹性系數(shù)，其值小于或等于l，對于不可壓縮性流體，s = l, 對于低含氣率的氣液兩相流，由于氣含率很小，此時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算公式如下200720019467.6說明書第4/4頁氣相的含率為 <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、一種基于標準文丘里管與渦街流量計的低含氣率氣液兩相流測量裝置，其特征在于它具有計量管道(1)，在計量管道(1)上依次設有混流器(2)、標準文丘里管(3)、渦街流量計(4)、溫度傳感器(6)，標準文丘里管(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(4)與A/D轉(zhuǎn)換卡(7)相連，A/D轉(zhuǎn)換卡(7)與計算機(8)相連。
2、權(quán)利要求1所述的一種基于標準文丘里管與渦街流量計的低含氣率氣液兩相流測量裝置，其特征在于所說的渦街流量計采用液相渦街流量計。
專利摘要本實用新型涉及公開了一種基于標準文丘里管與渦街流量計的低含氣率氣液兩相流測量裝置。該裝置由計量管道、計量管道前端的混流器、計量管道中部的標準文丘里管、計量管道后端的渦街流量計和溫度傳感器、與標準文丘里管連接的差壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換卡和計算機組成。各傳感器均經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡接計算機。本實用新型使用壽命長，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，壓損相對低，適用范圍廣，同時具有可獲測量參數(shù)多、流量檢測精度高、實時性好等特點。適用于油氣等低含氣率氣液兩相流的測量。
文檔編號G01F1/34GK201032457SQ20072001946
公開日2008年3月5日申請日期2007年3月15日優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
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