專利名稱：彎管與流量計(jì)組合的兩相流雙參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及液液兩相流流量與相含率同時(shí)測(cè)量的彎管與流量計(jì)組合的雙參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液液兩相流動(dòng)普遍存在于石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域。常規(guī)計(jì)量方法分為分離計(jì)量和不分離計(jì)量?jī)煞N方式。分離計(jì)量將液液相分開后分別計(jì)量，優(yōu)點(diǎn)是分別計(jì)量單相液體，計(jì)量準(zhǔn)確性好。但在工業(yè)過程中，想達(dá)到理想的液液分離需要增加高效的分離裝置，而且需要足夠的分離時(shí)間，影響實(shí)時(shí)測(cè)量的需要。不分離計(jì)量采用流量計(jì)配相含率儀表方式，流量計(jì)通常采用容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、差壓流量計(jì)、超聲流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等多種形式。相含率測(cè)量常用密度計(jì)、射線衰減、電容、電導(dǎo)、光纖反射、微波吸收、過程層析成像等方法。密度計(jì)法原理簡(jiǎn)單，但實(shí)際振動(dòng)管密度計(jì)應(yīng)用中受到安裝應(yīng)力、結(jié)垢等問題影響，使用效果并不理想，電容分析儀不適用于高含水條件，射線衰減分析儀含有放射性元件受到工業(yè)衛(wèi)生、安全環(huán)保多方面的管理限制，成像含率分析儀儀表費(fèi)用成本較高，設(shè)備復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不需進(jìn)行相分離、用彎管與容積式流量計(jì)或速度式流量計(jì)組合實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量?jī)上嗔髁髁亢拖嗪实碾p參數(shù)測(cè)量方法和系統(tǒng)。
系統(tǒng)由彎管傳感器、差壓變送器、流量計(jì)、溫度變送器、壓力變送器和計(jì)算機(jī)組成。
方法步驟是通過流量計(jì)測(cè)量流量信號(hào)，通過差壓變送器測(cè)量流體流過彎管時(shí)在彎管內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生的差壓信號(hào)，通過壓力變送器、溫度變送器測(cè)量流體壓力和溫度信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)采集各路信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，根據(jù)管道截面積計(jì)算出流體平均流速，然后基于混合流體密度與彎管差壓和平均流速的函數(shù)關(guān)系求得混合流體密度，根據(jù)流體溫度和壓力計(jì)算出兩個(gè)單相流體的工況密度，進(jìn)而計(jì)算出每相流體的相含率，得到分相流量。
本發(fā)明的的優(yōu)點(diǎn)利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的彎管傳感器和一種流量計(jì)進(jìn)行組合，形成雙參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，解決了同時(shí)測(cè)量?jī)上嗔髁髁亢拖嗪实碾y題，系統(tǒng)中的流量計(jì)可以用容積式也可以用速度式等原理的流量計(jì)，系統(tǒng)不需要進(jìn)行兩相分離，測(cè)量管路無阻流可動(dòng)元件、系統(tǒng)壓力損失小，可靠性好，彎管差壓信號(hào)與流速和流體密度函數(shù)關(guān)系明確，系統(tǒng)自帶溫度、壓力補(bǔ)償功能，測(cè)量準(zhǔn)確性高，成本低，適用于石油、石化等工業(yè)領(lǐng)域各種兩相流流量和相含率的測(cè)量。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示，此測(cè)量系統(tǒng)包括差壓變送器1、彎管傳感器2，壓力變送器3，溫度變送器4，流量計(jì)5，計(jì)算機(jī)6。
當(dāng)流體以一定流速流過彎管2時(shí)，在離心力作用下彎管內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生壓力差，差壓變送器1檢測(cè)彎管內(nèi)外側(cè)對(duì)稱部位的差壓值，差壓與流速、流體密度、彎管結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的函數(shù)關(guān)系為
ΔP=cρdv2R...(1)]]>式中ΔP-彎管內(nèi)外側(cè)壓力差，MPa；c-流量常數(shù)；ρ-流體密度，kg/m3；V-流體平均流速，m/s；d-彎管內(nèi)徑，mm；R-彎管中心曲率半徑，mm。
由式(1)可見，當(dāng)流體以一定速度流過彎管時(shí)，差壓與流體密度具有確定的一一對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系，由(1)式變換可得到流體密度為ρ=Rcd1v2ΔP...(2)]]>計(jì)算機(jī)根據(jù)流量計(jì)測(cè)得的體積流量值Q計(jì)算出流體平均流速V，根據(jù)事先置入的彎管幾何參數(shù)和差壓變送器1測(cè)得的差壓值，按照式(2)計(jì)算出流體的實(shí)時(shí)密度ρ。溫度變送器4和壓力變送器3測(cè)得流體實(shí)時(shí)溫度T、實(shí)時(shí)壓力P，送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)從存儲(chǔ)模塊中提取計(jì)算兩相流體在溫度T、壓力P時(shí)的分相密度ρ1和ρ2，設(shè)其中一相的相含率為X，則另一相的相含率為1-X。
可以得到相1的含率X為X=ρ-ρ2ρ1-ρ2...(3)]]>則相2的含率為1-X=ρ1-ρρ1-ρ2...(4)]]>相1的體積流量為Q1＝XQ(5)相2的體積流量為Q2＝(1-X)Q(6)
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)測(cè)量?jī)上嗔髁髁亢秃实膹澒芘c流量計(jì)組合雙參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于方法的步驟為1)利用容積式流量計(jì)或速度式流量計(jì)測(cè)得兩相流總流量Q，根據(jù)管道截面積計(jì)算得到流體平均流速V。2)基于混合流體密度與彎管差壓和平均流速的函數(shù)關(guān)系ρ=Rcd1v2ΔP]]>求得混合流體密度ρ，計(jì)算機(jī)通過溫度變送器和壓力變送器采集流體溫度和壓力信號(hào)，計(jì)算機(jī)根據(jù)單相流體密度補(bǔ)償公式在存儲(chǔ)器中查詢計(jì)算確定兩個(gè)單相流體的工況密度，從而計(jì)算出每相流體的相含率，得到分相流量。
2.一種同時(shí)測(cè)量?jī)上嗔髁髁亢秃实膹澒芘c流量計(jì)組合雙參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于在測(cè)量管路上依次安裝彎管傳感器2、與彎管傳感器連接配套的差壓變送器1、壓力變送器3、溫度變送器4、流量計(jì)5，計(jì)算機(jī)6通過信號(hào)轉(zhuǎn)換電路與差壓變送器1、壓力變送器3、溫度變送器4、流量計(jì)5連接。
3.根據(jù)權(quán)利2要求所述的一種同時(shí)測(cè)量?jī)上嗔髁髁亢秃实膹澒芟嚓P(guān)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所說的彎管傳感器1的彎度為90°，彎管入口和出口連接3～10D直管段，流量計(jì)5安裝在彎管傳感器后直管段后端，所說的流量計(jì)包括如腰輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)等容積式流量計(jì)或如渦輪流量計(jì)、相關(guān)流量計(jì)等速度式流量計(jì)。
全文摘要
一種彎管與容積式流量計(jì)或速度式流量計(jì)組合實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量?jī)上嗔髁髁亢拖嗪实碾p參數(shù)測(cè)量方法和系統(tǒng)。系統(tǒng)包括彎管傳感器、差壓變送器、流量計(jì)、溫度變送器、壓力變送器和計(jì)算機(jī)組成。通過流量計(jì)測(cè)量流量信號(hào)，通過差壓變送器測(cè)量流體流過彎管時(shí)在彎管內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生的差壓信號(hào)，通過壓力變送器、溫度變送器測(cè)量流體壓力和溫度信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)采集各路信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，根據(jù)管道截面積計(jì)算出流體平均流速，然后基于混合流體密度與彎管差壓和平均流速的函數(shù)關(guān)系求得混合流體密度，根據(jù)單相流體密度計(jì)算出每相流體的相含率，得到分相流量。
文檔編號(hào)G01D21/02GK1746632SQ20051001042
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者薛國(guó)民 申請(qǐng)人:薛國(guó)民