基于截面测量的气液两相流测量方法及装置

摘要

本发明涉及一种气液两相流测量装置及其测量方法，属于流体计量测试技术领域。本发明的测量装置，在计量管道上依次设有电学层析成像传感器阵列、压力传感器、V形内锥式节流元件计，与节流元件配套设置差压变送器，在计量管道内还设置有温度传感器，所述的各个传感器、差压变送器分别与数据采集装置相连，数据采集装置采集的数据被传送至计算机。本发明同时提供一种此装置所采用的测量方法。本发明利用单相流测量仪表及基于电学敏感原理的过程层析成象技术解决了工程上难以解决的气液两相流测量问题，具有不需要两相分离、不需要两相均匀混合、具有温度、压力补偿功能、测量精度高、可靠、可获取测量信息多、成本低、使用范围广等特点，可用于石油、化工、能源动力、冶金等行业中气液两相流系统的测量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液两相流测量方法及装置，属于流体计量测试技术领域，具体涉及基于电学敏感原理的过程层析成像技术、差压流量测量技术及过程参数检测技术。

背景技术

管路内气液两相流的流动工况在石油、化工、能源动力、冶金等工业是经常遇到的。将成熟的单相流量检测技术与测量仪表应用于两相流参数测量受到广泛的研究，其中，节流装置以其自身的特点，广泛运用于两相流量的测量。如，采用文丘里管对汽/水两相流的测量，采用孔板进行过空气/水两相流量的研究。随着对节流装置类型研究的不断深入，二十世纪80年代中期出现了一种新型V形内锥式流量计，它将流体节流收缩到管道中心轴线附近的概念从根本上改变为利用同轴安装在管道中的V形圆锥将流体逐渐地节流收缩到管道的内边壁，通过测量V形锥体前后的差压来测量流量。这种V形内锥式流量计为差压式流量计揭开了崭新的一页。经过10多年来的研究测试和应用，目前人们已普遍地理解它并且接受它作为一种更有效的流量仪表。实践证明：利用V形内锥流量计能在更短的直管段条件下，以更宽的量程比对洁净或脏污流体实现更准确更有效的流量测量。将内锥流量计运用到多相流测量必将是未来的一个很好的方向。为了使V形内锥这一新型的节流装置能够运用于我国的工业技术中。

基于电学敏感原理的过程层析成象技术将传统的对过程参数的单点、局部的测量，发展为多点、截面分布式的测量；它在不破坏、干扰流体流动的情况下，获得管道或设备内部两相/多相流体的二维/三维分布信息；为在工业条件下对基于热动力学、反应动力学和流体动力学原理建立的过程、设备模型的证实提供一种方便的手段；还可以为优化过程设备及装置的设计，改进过程工艺，实现两相/多相流体输送，反应复杂生产过程的调整与控制提供全面、准确的信息和辅助的研究手段。特别是由于其结构简单、响应速度快和成本低等特点，取得了较快的发展，目前，已进入到工业应用研究阶段。

发明内容

本发明的目的是提供一种与现有的气液两相流测量方法，更为精确的一种气液两相流测量方法，并提供一种采用此种测量方法的测量装置。

本发明提出的气液两相流的测量方法，包括下列步骤：

1)利用设置在管道内的电学层析成像传感器阵列及数据采集装置采集数据，进行数据分析、图像重现和显示，并提取特征参数，获取气液两相流在管道内的流型及截面含气率α；

2)利用设置在管道内的压力传感器获取两相流在管道内的压力P；

3)利用V形内锥式节流元件，并经差压变送器获取两相流体在截流装置上下游取压孔处的差压ΔP_M；

4)利用温度传感器测量管道中两相流体的温度T；

5)根据理想气体状态方程，利用管道内的压力P、温度T计算工作条件下的气体密ρ_G；

6)通过实验标定V形内锥式节流元件的流出系数C和获得修正系数θ；

7)根据公式