多相流量計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開設(shè)及可W測量多相流體的流量的多相流量計。
[0002] 要求于2014年2月28日提交的第2014-038733號日本專利申請和2014年8月13 日提交的第2014-164930號日本專利申請的優(yōu)先權(quán)，上述申請的內(nèi)容通過引用合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 在混合了水、油和氣體的多相流體在管道中流動的情況下，多相流量計可W測量 多相流體中混合的各流體的流量。近年來，開發(fā)了各種類型的多相流量計。
[0004] 在第冊8-271309號日本未審查專利申請公布中，描述了兩個多相密度計。具體 地，兩個多相密度計沿著多相流體的流動方向布置在水平管道上，并且基于多相流體的相 對電容率來計算各流體的比率。流體在兩個多相密度計之間流動所需的時間被計算，并且 基于關(guān)聯(lián)法來測量多相流體的流量。
[0005] 在第H10-281843號日本未審查專利申請中，描述了多相流量計。具體地，多相流 量計配備有電磁流量計、成分比率傳感器和計算電路。電磁流量計和成分比率傳感器沿著 多相流體的流動方向布置在管道上。計算電路基于從電磁流量計和成分比率傳感器傳送的 測量信號來計算在多相流體中混合的各流體的流量。
[0006] 然而，由于在多相流量計中組合了檢測裝置，因此整個多相流量計的配置是復(fù)雜 的，并且裝置的成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 一種多相流量計可W包括；第一流量測量器，被配置成傳送和接收第一測量信號， 所述第一流量測量器布置在垂直管道的外壁上；第二流量測量器，被配置成傳送和接收第 二測量信號，所述第二流量測量器布置在連接至所述垂直管道的水平管道的外壁上；W及 流量參數(shù)計算器，被配置成接收來自所述第一流量測量器的所述第一測量信號和來自第二 流量測量器的所述第二測量信號，所述流量參數(shù)計算器根據(jù)所述第一測量信號和所述第二 測量信號來計算流量參數(shù)。
[000引從W下參照附圖對示例性實施例的詳細(xì)描述中，本公開的其他特征和方面將變得 顯而易見。
【附圖說明】
[0009] 圖1是示出第一實施例中的多相流量計的圖。
[0010] 圖2是示出氣泡在管道中流動的狀態(tài)的圖。
[0011] 圖3是示出氣泡的直徑與氣泡的上升速度之間的關(guān)系的圖。
[0012] 圖4是示出管道中的活塞流的圖。
[0013] 圖5A是示出在檢測小氣泡時的活塞流的圖。
[0014] 圖5B是示出在檢測大氣泡時的活塞流的圖。
[0015] 圖6是用于描述活塞流的測量操作的圖。
[0016]圖7A是活塞流存在的管道的放大視圖。
[0017] 圖7B是在圖4所示的活塞流中的換能器21和22進(jìn)行的信號檢測的概念圖。
[0018] 圖8A是示出在氣泡的量為40[% ]的情況下的數(shù)據(jù)檢測頻率的圖。
[0019] 圖8B是示出在氣泡的量為20[%]的情況下的數(shù)據(jù)檢測頻率的圖。
[0020] 圖9是示出在測量活塞流時的算法的圖。
[0021] 圖10是示出圖1所示的操作的流程圖。
[0022] 圖11是示出氣泡流模式下的操作的流程圖。
[0023] 圖12是用于描述從氣泡獲得反射信號的幅度的廓線（profile)的方法的圖。
[0024] 圖13是示出反射信號幅度的廓線的示例的圖。
[0025] 圖14是示出擬合反射信號幅度的廓線的示例的圖。
[0026] 圖15是示出在活塞流模式下的操作的流程圖。
[0027] 圖16是示出第二實施例中的多相流量計的圖。
[002引圖17是垂直管道11的放大視圖，其中所附接的換能器21和22通過不同的測量 方法進(jìn)行驅(qū)動，諸如時差法和反射相關(guān)法。
[0029] 圖18是垂直管道11的放大視圖，其中換能器21的驅(qū)動頻率和換能器22的驅(qū)動 頻率彼此不同。
[0030] 圖19A是示出頻率彼此不同的換能器的測量數(shù)據(jù)的圖。
[0031] 圖19B是示出頻率比圖19C所示的另一換能器高的換能器的測量數(shù)據(jù)的圖。
[0032] 圖19C是示出頻率比圖19B所示的另一換能器低的換能器的測量數(shù)據(jù)的圖。
[0033] 圖19D是示出圖19B和圖19C所示的兩個直方圖之差的圖。
[0034] 圖20是用于描述時差法的圖。
[0035] 圖21A是示出當(dāng)氣泡的量低時的信號幅度的圖。
[0036] 圖21B是示出當(dāng)氣泡的量大時的信號幅度的圖。
[0037] 圖22是示出第=實施例中的多相流量計的圖。
[003引圖23是示出用于在氣泡流模式下計算氣泡的量的處理的流程圖。
[0039] 圖24A是示出上游檢測器4檢測的超聲波幅度的分布圖。
[0040] 圖24B是示出下游檢測器5檢測的超聲波幅度的分布圖。
[0041] 圖25是示出幅度r。與幅度r1的幅度比相對于超聲波的傳播距離X的圖。
[0042] 圖26是示出將公式10擬合于圖25的曲線的示例的圖。
[0043] 圖27A是示出將公式8擬合于圖24A的曲線的示例的圖
[0044] 圖27B是示出將公式9擬合于圖24B的曲線的示例的圖。
[0045] 圖28是示出第四實施例中的多相流量計的圖。
[0046] 圖29是示出用于確定是氣泡還是固態(tài)粒子的處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0047] 本發(fā)明的一些實施例的一方面是提供一種可W容易地W低成本測量在多相流體 中混合的液體、氣體和固態(tài)粒子的流量的多相流量計。
[0048] 現(xiàn)在，本文中將參照說明性優(yōu)選實施例描述本發(fā)明的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將 認(rèn)識到，可w使用本發(fā)明的教導(dǎo)來實現(xiàn)許多替選的優(yōu)選實施例，并且本發(fā)明不限于本文中 出于說明目的而例示的優(yōu)選實施例。
[0049](第一實施例）
[0050]圖1是示出第一實施例中的多相流量計的圖。在圖1中，管道13配備有垂直管道 11和水平管道12。流體在垂直管道11中向上流動，W及流體在水平管道12中水平流動。 [0化1] 第一流量測量器20配備有換能器21和22。換能器21和22布置在垂直管道11 的外壁上W在水平方向上夾置垂直管道11。換能器21和22傳送和接收測量信號。換能 器21和22中的至少一個可W布置在垂直管道11上?？蒞借助于諸如反射相關(guān)法或多普 勒方法的方法來基于來自流體中的氣泡的反射信號來計算流體的流速。然而，傳播時間差 不適于測量氣泡的流速。
[0化2] 第二流量測量器30配備有換能器31和32。換能器31和32布置在水平管道12 的外壁上W在垂直方向上夾置水平管道12。與換能器21和22相同，換能器31和32中的 至少一個可W布置在水平管道12上?？蒞借助于諸如反射相關(guān)法或多普勒方法的方法來 計算流體的流速。此外，可W借助于時差法、使用換能器21和22來計算水平管道12中的 流體的流速。
[0化3]包括在第一流量測量器20中的換能器21和22W及包括在第二流量測量器30中 的換能器31和32連接到計算控制器40。計算控制器40起到流量參數(shù)計算器的作用。 [0化4]計算控制器40驅(qū)動并控制換能器21、22、31和32W計算并累積測量數(shù)據(jù)。計算 控制器40顯示和輸出計算結(jié)果。為了從外部供給電力、將4-20[mA]的信號輸出到外部W 及與外部進(jìn)行通信的目的，計算控制器40經(jīng)由線纜50連接到外部。
[0055] 圖2是示出氣泡在管道中流動的狀態(tài)的圖。在圖2中，由于包括在第二流量測量 器30中的換能器31和32被布置成在垂直方向上夾置水平管道12,因此，在管道中的氣體 量非常少的情況下，管道幾乎充滿流體。為此，換能器31和32可W檢測反射信號。
[0056] 在該狀態(tài)下，管道中的氣體量在幾個百分點內(nèi)，并且小氣泡在管道中流動，該被稱 為"氣泡流"。執(zhí)行"氣泡流模式"的信號處理W計算氣泡的量。
[0057] 在氣泡的量增加的情況下，氣體聚集在水平管道12中的上部周圍，并且管道并未 充滿流體。由于管道和氣體的阻抗極其不同，因此超聲波無法在管道中傳播，并且布置在水 平管道12上面的換能器31無法檢測信號。然而，由于換能器32布置在水平管道12下面， 因此即使管道未充滿流體，換能器32也可W檢測信號。
[005引在該狀態(tài)下，管道中的氣體量多于幾個百分點且小于百分之百。在該種情況下，大 氣泡和小氣泡在垂直管道11中交替地流動。大氣泡的直徑在尺寸上類似于管道的直徑，并 且大氣泡的流動被稱為"活塞流"。執(zhí)行"活塞流模式"的信號處理W計算在該狀況下氣泡 的量。稍后將描述"活塞流模式"的詳情。
[0化9]在氣泡的量進(jìn)一步增加并且水平管道12幾乎充滿氣體的