本實用新型涉及濕氣氣液兩相流量測量技術領域，尤其是涉及一種流體流量測量裝置及油氣輸送管道。

背景技術：

氣液兩相流是指管道內(nèi)流動的流體有兩個不同的相，分別是氣相和液相，氣體或液體單獨流動時流動規(guī)律基本相同，都遵從流體的連續(xù)性方程和伯努利方程，但是當它們共同存在并同時流動時，由于兩相流體的介質(zhì)特性存在較大的差異，使得氣液兩相的流動與單相流相比更為復雜，近幾十年來，隨著石油天然氣工程、化學工程、冶金工程、核反應工程、航空航天工程等領域的迅速發(fā)展，對氣液兩相流流量的測量技術的要求也越來越高。

現(xiàn)有技術中對氣液兩相流的測量方法主要包括兩種：分離法和非分離法，傳統(tǒng)的分離法通常用于計量站，設備龐大，成本高，因此實際應用中主要使用非分離法，非分離法是指不需要對兩相流進行任何程度的分離，由測量系統(tǒng)直接測量兩相流量，其中，差壓式節(jié)流裝置是工業(yè)界及學術界公認的在兩相流的各種流態(tài)下都能穩(wěn)定工作的一種節(jié)流裝置，是非分離測量裝置的首選。差壓式節(jié)流裝置一般采用文丘里管，根據(jù)文丘里效應，利用入口段和喉管段的壓差計算出流體的流量。差壓式節(jié)流裝置作為單相儀表用于兩相流測量時，由于液相的引入而存在讀數(shù)的虛高現(xiàn)象，為了克服虛高現(xiàn)象帶來的誤差，可在文丘里管的收縮段和喉管段上分別環(huán)形設置多個取壓孔，并在多個取壓孔外套設環(huán)形氣室，通過壓差變送器連通兩個環(huán)形氣室，即可測出收縮段和喉管段的壓力差值，進而計算出氣液兩相流的流量。

然而，文丘里管的測量范圍與管道內(nèi)流量的流通面積密切相關，在流速一致的情況下，流通面積的大小與產(chǎn)生的差壓成反比，當管道內(nèi)的流體的流速一旦發(fā)生變換，管道內(nèi)流體的流通面積也會隨之改變，進而使得文丘里管內(nèi)的流量發(fā)生改變。在實踐中，待測量的兩相流體在管道內(nèi)的流量往往會發(fā)生很大變化，特別是低流速、低雷諾數(shù)流體的流量，存在測量工作繁瑣、范圍有限和精確度低的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種流體流量測量裝置，以減少了現(xiàn)有技術中待測量的兩相流體在管道內(nèi)的流量發(fā)生變化，特別是低流速流體的流量，存在測量工作繁瑣、范圍有限和精確度低的技術問題。

本實用新型提供的一種流體流量測量裝置，包括文丘里管和流量檢測裝置，所述文丘里管設有入口段、收縮段、喉管和擴散段，所述入口段外管壁周向設有第一環(huán)形測壓腔，所述喉管外管壁周向設有第二環(huán)形測壓腔，所述第一環(huán)形測壓腔和所述第二環(huán)形測壓腔連接有用于測量兩者之間壓差的壓差傳感器；

所述流量檢測裝置包括與所述擴散段管壁平行的錐形件和調(diào)節(jié)所述錐形件前后移動的彈性組件，所述錐形件位于所述喉管與所述擴散段之間位置處，所述彈性組件固設在所述擴散段的內(nèi)管壁上。

進一步的，所述入口段和所述喉管的外管壁上設有通孔，所述第一環(huán)形測壓腔和所述第二環(huán)形測壓腔均與所述通孔連通。

進一步的，所述第一環(huán)形測壓腔和所述第二環(huán)形測壓腔均設有排液管。

進一步的，，所述彈性組件包括一端與所述錐形件連接的動桿和套裝在所述動桿上的彈性件，所述動桿與所述彈性件均罩設于一外殼內(nèi)部；

所述外殼上遠離所述錐形件的一端設有限位部，所述動桿上設有凸臺；所述彈性件位于所述限位部與所述凸臺之間，且所述彈性件一端與所述凸臺相抵接，另一端與所述限位部相抵接；

所述外殼固設在所述擴散段的內(nèi)管壁上。

進一步的，所述動桿上還設有調(diào)節(jié)螺母，所述調(diào)節(jié)螺母位于所述動桿的一端，所述錐形件位于所述動桿的另一端；所述調(diào)節(jié)螺母與所述外殼之間設有密封墊。

進一步的，所述彈性件為彈簧。

進一步的，所述密封墊為硅膠墊。

進一步的，所述壓差傳感器設有第一閥門，所述排液管設有第二閥門。

進一步的，還包括顯示屏和固設在所述擴散段外管壁上的溫度傳感器，所述壓差傳感器和所述溫度傳感器均與所述顯示屏電連接。

本實用新型的有益效果為：

該流體流量測量裝置包括文丘里管，文丘里管設有入口段、收縮段、喉管和擴散段。在入口段設有流量檢測裝置，流量檢測裝置包括與入口段管壁平行的錐形件和調(diào)節(jié)錐形件前后移動的彈性組件。測量流量時，錐形件位于文丘里管下游區(qū)的擴散段管壁內(nèi)，位于文丘里管內(nèi)的氣液流體從入口段流入，經(jīng)由收縮段與喉管后，從擴散段流出，當流速發(fā)生變化時，錐形件會在氣液流體力的作用下發(fā)生位置變化，即氣液流體對錐形件施加一個與氣液流體運動方向相同的作用力，錐形件連接有彈性組件，此時，彈性組件會施加給錐形件一個與氣液流體對錐形件作用力方向相反的彈性力直到達到平衡；其中，該流體流量測量裝置在入口段外管壁周向設有第一環(huán)形測壓腔，喉管外管壁周向設有第二環(huán)形測壓腔，第一環(huán)形測壓腔和第二環(huán)形測壓腔連接有用于測量兩者之間壓差的壓差傳感器，當文丘里管管道內(nèi)的流通面積發(fā)生變化時，第一環(huán)形測壓腔與第二環(huán)形測壓腔之間的壓差也會隨之發(fā)生變化，此壓差的變化能夠通過壓差傳感器測量出，根據(jù)流量-壓差公式便可以計算出對應的流量。

在本實用新型中，當錐形件放置于擴散段內(nèi)時，它迫使流經(jīng)入口段中心處的氣液流體的流速減慢，管壁附近的流速加快，從而達到使流速“均化”的效果，使得流體在低流速流經(jīng)該流體流量檢測裝置的管道時，仍能在第一環(huán)形測壓腔與第二環(huán)形測壓腔之間產(chǎn)生足夠的壓差，進而達到準確測量該流體流量測量裝置管道內(nèi)的流量。

錐形件能夠改善流體流速分布，氣液流體經(jīng)過錐形件后，在文丘里管的上游產(chǎn)生高頻的渦流與低幅度的脈動，既信號噪音比低。該流體流量測量裝置具有測量精度高、量程范圍寬、壓差信號穩(wěn)定和相對壓損小的特點。

本實用新型還提供一種包括上述流體流量測量裝置的油氣輸送管道。

本實用新型的有益效果為：

該油氣輸送管道與上述流體流量測量裝置相對于現(xiàn)有技術所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例一提供的流體流量測量裝置的結構示意圖；

圖2為圖1的第一環(huán)形測壓腔細節(jié)的結構示意圖；

圖3為第一環(huán)形測壓腔A-A的剖面圖；

圖4為流量檢測裝置的結構示意圖。

圖標：1-文丘里管；2-壓差傳感器；3-流量檢測裝置；4-第一環(huán)形測壓腔；5-第二環(huán)形測壓腔；6-排液管；11-入口段；12-喉管；13-擴散段；121-通孔；21-第一閥門；31-錐形件；32-彈性組件；321-動桿；322-彈簧；323-外殼；3211-凸臺；3212-調(diào)節(jié)螺母；61-第二閥門。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

實施例一

如圖1和圖2所示，本實施例提供一種流體流量測量裝置，包括文丘里管1和流量檢測裝置3，文丘里管1設有入口段11、收縮段、喉管12和擴散段13，入口段11外管壁周向設有第一環(huán)形測壓腔4，喉管12外管壁周向設有第二環(huán)形測壓腔5，第一環(huán)形測壓腔4和第二環(huán)形測壓腔5連接有用于測量兩者之間壓差的壓差傳感器2。

流量檢測裝置3包括與擴散段13管壁平行的錐形件31和調(diào)節(jié)錐形件31前后移動的彈性組件32，錐形件31位于喉管12與擴散段13之間位置處，彈性組件32固設在擴散段13的內(nèi)管壁上。

該流體流量測量裝置包括文丘里管1和流量檢測裝置3，文丘里管1設有入口段11、收縮段、喉管12和擴散段13，流量檢測裝置3包括與擴散段13管壁平行的錐形件31和調(diào)節(jié)錐形件31前后移動的彈性組件32。測量流量時，錐形件31位于文丘里管1喉管12與擴散段13之間的管壁內(nèi)，位于文丘里管1內(nèi)的氣液流體從入口段11流入，經(jīng)由收縮段與喉管12后，從擴散段13流出，當流速發(fā)生變化時，錐形件31會在氣液流體的作用下發(fā)生位置變化，即氣液流體對錐形件31施加一個與氣液流體運動方向相同的作用力，錐形件31連接有彈性組件32，此時，彈性組件32會施加給錐形件31一個與氣液流體對錐形件31作用力方向相反的彈性力直到達到平衡；其中，該流體流量測量裝置在入口段11外管壁周向設有第一環(huán)形測壓腔4，喉管12外管壁周向設有第二環(huán)形測壓腔5，第一環(huán)形測壓腔4和第二環(huán)形測壓腔5連接有用于測量兩者之間壓差的壓差傳感器2，當文丘里管1管道內(nèi)的流通面積發(fā)生變化時，第一環(huán)形測壓腔4與第二環(huán)形測壓腔5之間的壓差也會隨之發(fā)生變化，此壓差的變化能夠通過壓差傳感器2測量出，根據(jù)流量-壓差公式便可以計算出對應的流量。

在本實施例中，當錐形件31放置于擴散段13內(nèi)時，它迫使流經(jīng)入口段11中心處的氣液流體的流速減慢，管壁附近的流速加快，從而達到使流速“均化”的效果，使得流體在低流速流經(jīng)該流體流量檢測裝置3的管道時，仍能在第一環(huán)形測壓腔4與第二環(huán)形測壓腔5之間產(chǎn)生足夠的壓差，進而達到準確測量該流體流量測量裝置管道內(nèi)的流量。

錐形件31能夠改善流體流速分布，氣液流體經(jīng)過錐形件31后，在文丘里管1的上游產(chǎn)生高頻的渦流與低幅度的脈動，既信號噪音比低。該流體流量測量裝置具有測量精度高、量程范圍寬、壓差信號穩(wěn)定和相對壓損小的特點。

在本實施例中，該流體流量測量裝置的測量精度可達±0.5％，重復性在±0.1％，其量程比可達10：1。同時，在錐形件31的作用下，文丘里管1的管壁處流速加快使得流體中的粘污性雜質(zhì)、凝結物、粉塵等無法沉積或者粘在該流體流量測量裝置的管壁上，減少甚至避免了引壓孔堵塞的情況發(fā)生。

除此之外，粘污性雜質(zhì)、凝結物、粉塵等無法沉積或者粘在該流體流量測量裝置的內(nèi)管壁上，進而無法造成管壁內(nèi)徑由于附著粘污性雜質(zhì)、凝結物或者粉塵等使得管壁內(nèi)徑值減小，因此無須重復標定，具有長期穩(wěn)定性。

在本實施例中的流體流量測量裝置的最高工作溫度可以為800℃，最大壓力可以為40MPa,產(chǎn)生差壓信號范圍值為0.1-10KPa。

其中，設入口段11內(nèi)氣液兩相流體的平均速度、平均壓力和截面積分別為v1、p1、S1，喉管12內(nèi)氣液兩相流體的平均速度、平均壓力和截面積分別為v2、p2、S2,氣液兩相流體的密度為ρ，流量用Q表示，應用伯努利定理和連續(xù)性方程，可得出：

S₁v₁＝S₂v₂＝Q

由此可得計算流量Q的公式：

因此在知道ρ、S1、S2的情況下，測出p1-p2(即入口段11和喉管12的壓力差值)后，即可根據(jù)上式求出流量Q。

如圖2和圖3所示，其中，入口段11和喉管12的外管壁上設有通孔121，第一環(huán)形測壓腔4和第二環(huán)形測壓腔5均與通孔121連通。

在本實施例中，當氣液流體從入口段11和/或喉管12的通孔121處散出至第一環(huán)形測壓腔4和/或第二環(huán)形測壓腔5內(nèi)時，氣體流體與液體流體在重力的作用下分離，由于氣體的密度小于液體，因此氣液位于第一環(huán)形測壓腔4和/或第二環(huán)形測壓腔5的上半部分，液體于第一環(huán)形測壓腔4和/或第二環(huán)形測壓腔5的下半部分，第一環(huán)形測壓腔4和/或第二環(huán)形測壓腔5與該流體流量測量裝置的分體式設計方式，降低了設備的復雜性和泄露的風險。

其中，在本實施例中，入口段11和/或喉管12的外管壁上可以設有多個通孔121，多個通孔121加快了該流體流量測量裝置的氣液動態(tài)平衡過程，提高了氣液隔離的效率。在本實施例中，通孔121優(yōu)選為四個，四個通孔121在能夠達到上述氣液隔離的效果的同時，還降低了制造工藝。

在本實施例中，在測量過程中，由于管路內(nèi)的流體會向第一環(huán)形測壓腔4和/或第二環(huán)形測壓腔5內(nèi)流入，并長期使用后，第一環(huán)形測壓腔4和第二環(huán)形測壓腔5內(nèi)遺留有大量的流體，會嚴重干擾測量結果的準確性，為了緩解這一情況，在第一環(huán)形測壓腔4和所述第二環(huán)形測壓腔5的底部分別設置排液管6，測量過程結束后，將第一環(huán)形測壓腔4和第二環(huán)形測壓腔5的腔室內(nèi)的流體排出，從而減少對下次測量結果的干擾。實現(xiàn)了與該流體流量測量裝置管道同步排污，提高了實用性和功能性。

實際應用時，為了延長文丘里管1的使用壽命，文丘里管1的外管壁直徑處處均相等，內(nèi)管壁直徑沿兩相流體流動方向先逐漸減小，再逐漸增加，文丘里管1一體結構且管壁外徑處處相同的設計方式增加了文丘里管1的重力平衡性，減少了流體沖擊管壁時造成焊接處開裂滲漏情況的發(fā)生，從而保證文丘里管1的強度，延長了使用壽命。

如圖1和圖4所示，其中，彈性組件32包括一端與錐形件31連接的動桿321和套裝在動桿321上的彈性件，動桿321與彈性件均罩設于一外殼323內(nèi)部。

外殼323上遠離錐形件31的一端設有限位部，動桿321上設有凸臺3211；彈性件位于限位部與凸臺3211之間，且彈性件一端與凸臺3211相抵接，另一端與限位部相抵接。

外殼323固設在擴散段13的內(nèi)管壁上。

在本實施例中，錐形件31與動桿321的一端連接，當氣液流體的流速發(fā)生改變時，錐形件31在流體力的作用下會驅(qū)動動桿321移動，外殼323上遠離錐形件31的一端設有限位部，彈性件位于凸臺3211與限位部之間，且彈性件一端與凸臺3211相抵接，另一端與限位部相抵接，動桿321的移動進而會壓縮彈性件，使得彈性件發(fā)生形變，直至管道內(nèi)的流體對錐形件31施加的力與彈性力平衡；動桿321與彈性件均罩設于一外殼323內(nèi)部，外殼323減少了氣液流體內(nèi)粘污性雜質(zhì)、凝結物、粉塵等附著在動桿321和/或彈性件表面對流量檢測裝置3精確度的影響，且延長流量檢測裝置3的使用壽命。

如圖4所示，在本實施例中，動桿321上還設有調(diào)節(jié)螺母3212，調(diào)節(jié)螺母3212位于動桿321的一端，錐形件31位于動桿321的另一端，通過擰緊或者松動調(diào)節(jié)螺母3212能夠改變彈性件的形變量以改變彈性力的范圍，進而改變流體檢測裝置的流量檢測范圍；其中，為了提高外殼323的密封性，調(diào)節(jié)螺母3212與外殼323之間設有密封墊，密封墊將動桿321與連接槽的連接處緊密封閉，進一步減少了氣液流體內(nèi)粘污性雜質(zhì)、凝結物、粉塵等附著在動桿321和/或彈性件表面。

具體的，彈性件為彈簧322，彈簧322是一種利用彈性性能來工作的機械零件，具有在外力作用下發(fā)生形變，在形變的過程中產(chǎn)生彈性力，除去外力后又恢復原狀的特性。利用彈簧322的這種特性，能夠?qū)崿F(xiàn)錐形件31在氣液流體的流速發(fā)生變化時，平衡流體對錐形件31施加的流體力，使得該流體流量測量裝置達到“均化”效果。

在本實施例中，防塵墊可以為硅膠墊，硅膠墊具有較好的延展性、密閉性和無毒無臭的特性，且低碳環(huán)保、表面極為干凈、衛(wèi)生，價格便宜、市場來源廣。

在本實施例中，在文丘里管1的擴散段13的外管壁上可以設有配重塊，配重塊能夠使得文丘里管1整體重力進一步平衡分布，減小文丘里管1的轉(zhuǎn)動慣量，延長該流體流量測量裝置的使用壽命。

請繼續(xù)參照圖1，具體的，在本實施例中，壓差傳感器2設有第一閥門21，排液管6設有第二閥門61，在測量過程中，打開第一閥門21，關閉第一閥門21，流經(jīng)管道內(nèi)的流體的壓差值由壓差傳感器2檢測，其中，測量流體流量時，關閉第二閥門61，防止氣體從排液管6流出，影響測量結果，使得該流體流量測量裝置能夠正常準確完成測量流量的過程；當測量結束后，關閉第一閥門21，打開第二閥門61，將第一環(huán)形測壓腔4和第二環(huán)形測壓腔5腔室內(nèi)的流體排出，從而減少對下次測量結果的干擾。

其中，該流體流量測量裝置還包括顯示屏和固設在擴散段13外管壁上的溫度傳感器，壓差傳感器2和溫度傳感器均與顯示屏電連接。

在本實施例中，通過壓差傳感器2與顯示屏電連接，能夠?qū)y量的第一環(huán)形測壓腔4與第二環(huán)形測壓腔5之間的壓差值傳送至顯示屏，工作人員便可清楚了解到各取壓處的壓力變化。其中溫度傳感器也與顯示屏電連接，溫度傳感器能夠檢測管道內(nèi)流體的溫度變化，工作人員可以通過顯示屏觀察管道內(nèi)流體的實際溫度，進一步準確的測量管道內(nèi)流體的流量。

其中，在本實施例中，顯示屏內(nèi)設有相關計算流量數(shù)據(jù)的控制器，該控制器能夠通過壓差傳感器2測量的壓力值準確算出該流體流量測量裝置管道內(nèi)的流量大小。

實施例二

本實施例是一種油氣輸送管道，該油氣輸送管道包括上述實施例一所述的流體流量測量裝置。

該油氣輸送管道與上述流體流量測量裝置相對于現(xiàn)有技術所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。