螺旋狀環形管多相流量計的製作方法

2023-05-19 02:51:46

專利名稱：螺旋狀環形管多相流量計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及流量的測量裝置，尤其是一種螺旋狀環形管多相流量計。
背景技術：
環形管多相流量計是一種結構全新的多相流量儀表。由於多相流動及其影響因素的複雜性和隨機性，多相流的檢測技術是一個遠未解決但具有普遍意義的問題。管內氣液兩相流的流型分布就有泡狀流、彈狀流、塞狀流、波狀流、層狀流、環狀流甚至核心流等，它們與來流速度、含氣率以及管道布置和現場條件等因素有關，而且流型之間的變化帶有隨機性和不確定性；油水兩相流隨雖然同為液相，對測量油水總流量問題不大，但離精確測量相含率含有難度；對油氣田遇到的油、氣、水甚至油、氣、水、沙(固體顆粒)多相流，變化更為複雜。
目前採用的方法一般有傳統的單相流量儀表和多相流測試模型組合的測量方法；或採用多傳感器組合的方法(如兩個不同類型的流量計的組合、γ射線密度計與流量計的組合等)；或應用近代新技術，如射線技術、雷射技術、相關技術、過程層析成像技術等。普遍存在結構複雜、投資費用高和使用不方便等問題。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種螺旋狀環形管多相流量計。在環形管的不同位置安裝差壓傳感器和電導測試儀，通過測量各傳感器和電導的信號，並經數據處理後得到總流量和分相流量。
本實用新型的技術方案如下，它包括1)在多圈螺旋狀環形管的進口第一圈水平直徑方向的上升段和下降段的對稱管壁上分別開有差壓取壓口，兩差壓取壓口分別由信號管與各自的第一、第二差壓傳感器相連；2)在多圈螺旋狀環形管的進口第一圈垂直方向的兩管壁中心分別開有差壓取壓口，兩差壓取壓口分別由信號管與第三差壓傳感器相連；3)在多圈螺旋狀環形管的出口最後一圈垂直方向的兩管壁中心分別開有差壓取壓口，兩差取壓口分別由信號管與第四差壓傳感器相連；
還可在多圈螺旋狀環形管的出口最後一圈垂直方向的上端管中安裝環形測量電導的第一組電極，第一組電極與第一電導測量儀連接；在多圈螺旋狀環形管的出口倒數第二圈垂直方向的下端管中安裝環形測量電導的第二組電極，第二組電極與第二電導測量儀連接。
螺旋狀環形管多相流量計，結構上採用一多圈環形管使流體產生強迫旋流，在環形管的不同位置安裝差壓傳感器和電導測試儀。根據環形管上不同位置的內外側差壓信號得到流量信號；根據差壓信號或電導信號或兩者組合得到多相流混相密度，經數據處理後得到總流量和分相流量。
本實用新型的優點是1)儀表具有一體化，多參數檢測的特點，各參數之間的測量結果可以互補驗證；2)該多相流量計具有結構簡單，使用方便，投入費用低，體積小；在多相流檢測儀表中尚無如此簡潔的結構，經濟效益非常明顯。


圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖1的左視圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型包括1)在多圈螺旋狀環形管1的進口第一圈水平直徑方向的上升段和下降段的對稱管壁上分別開有差壓取壓口11、7，兩差壓取壓口11、7分別由信號管與各自的第一、第二差壓傳感器2、6相連；2)在多圈螺旋狀環形管1的進口第一圈垂直方向的兩管壁中心分別開有差壓取壓口4、9，兩差壓取壓口4、9分別由信號管與第三差壓傳感器8相連；3)在多圈螺旋狀環形管1的出口最後一圈垂直方向的兩管壁中心分別開有差壓取壓口12、13，兩差取壓口12、13分別由信號管與第四差壓傳感器10相連；還可在多圈螺旋狀環形管1的出口最後一圈垂直方向的上端管中安裝環形測量電導的第一組電極3，第一組電極3與第一電導測量儀5連接；在多圈螺旋狀環形管1的出口倒數第二圈垂直方向的下端管中安裝環形測量電導的第二組電極15，第二組電極14與第二電導測量儀14連接。
多圈螺旋狀環形管是不導電的圓環或不導電的橢圓環。多相流體流過環形管時，在11和7處的內外取壓口之間將產生代表管內流量信號的差壓，用差壓傳感器2和6分別測量得ΔP1和ΔP2；在環形管對稱位置設計兩個差壓傳感器的目的，一是研究環形管上升段和下降段不同流動狀態對流量測量的影響；二是在明確影響規律的基礎上，利用兩個差壓信號計算流量，使結果更加精確和可靠，也便於微機處理後推廣應用；在取壓口4與9之間和取壓口12和13之間將產生代表管內流體混合密度信號的差壓，用差壓傳感器8和10分別測量得ΔP3和ΔP4。信號差壓ΔP3和ΔP4既包含了流量信號，又包含了液柱高度信號，處理後可得到多相流的綜合密度信號。對於氣液兩相流或油水兩相流，結合氣相和液相的密度，經數據處理後可得多相流總流量和分相流量。
在環形管出口環的上端截面(如圖1中A-A截面)或/和中間環下端截面(如圖1中B-B截面)處安裝有測量電導的電極3和電導測量儀5。對於含水多相流(如氣水兩相流、油水兩相流及油氣水多相流等)流過環形管時，由於環形管的作用，流體趨於分層流動，電導測量結果可較好地代表水含率結果。該結果既可驗證混相密度以提高測量可靠性，又可結合差壓測量的混相密度結果估計油氣水多相流分相流量。
進口截面處的流型和流動狀態取決於來流，經過多圈環形管強迫旋轉後，管內流體將根據介質密度的不同而逐步趨於分層流動。分層的效果取決於來流速度，介質密度差和環形管數目。電導檢測位置布置在出口環的上端截面的好處是該處經過了更多的旋流環；而布置在中間環下端截面的好處是不論對氣水兩相流還是油水兩相流，水相所受的旋流離心力和重力方向一致，都趨於環形管外側。電導測量中兩測量電極的形式不作規定。
權利要求1.一種螺旋狀環形管多相流量計，其特徵在於1)在多圈螺旋狀環形管(1)的進口第一圈水平直徑方向的上升段和下降段的對稱管壁上分別開有差壓取壓口(11、7)，兩差壓取壓口(11、7)分別由信號管與各自的第一、第二差壓傳感器(2、6)相連；2)在多圈螺旋狀環形管(1)的進口第一圈垂直方向的兩管壁中心分別開有差壓取壓口(4、9)，兩差壓取壓口(4、9)分別由信號管與第三差壓傳感器(8)相連；3)在多圈螺旋狀環形管(1)的出口最後一圈垂直方向的兩管壁中心分別開有差壓取壓口(12、13)，兩差取壓口(12、13)分別由信號管與第四差壓傳感器(10)相連。
2.根據權利要求1所述的一種螺旋狀環形管多相流量計，其特徵在於1)在多圈螺旋狀環形管(1)的出口最後一圈垂直方向的上端管中安裝環形測量電導的第一組電極(3)，第一組電極(3)與第一電導測量儀(5)連接；2)在多圈螺旋狀環形管(1)的出口倒數第二圈垂直方向的下端管中安裝環形測量電導的第二組電極(15)，第二組電極(14)與第二電導測量儀(14)連接。
3.根據權利要求1所述的一種螺旋狀環形管多相流量計，其特徵在於所說的多圈螺旋狀環形管(1)是不導電的圓環或不導電的橢圓環。
專利摘要本實用新型公開了一種螺旋狀環形管多相流量計。在環形管的進口第一圈水平直徑的上升段和下降段管壁上分別開有差壓取壓口，與各自的差壓傳感器相連；在環形管進口第一圈和出口最後一圈垂直方向的管壁中心分別開有差壓取壓口，與各自的差壓傳感器連接；在環形管出口最後一圈垂直方向的上端管中和環形管的出口倒數第二圈垂直方向的下端管中分別安裝一組環形電極，與各自的電導測量儀連接。採用多圈環形管使流體產生強迫旋流，在不同位置安裝差壓傳感器和電導測試儀，根據差壓或電導信號或兩者組合得到多相流混相密度，經數據處理後得到總流量和分相流量。
文檔編號G01F7/00GK2615641SQ0322934
公開日2004年5月12日 申請日期2003年3月9日 優先權日2003年3月9日
發明者梁國偉, 馮愛民, 張樹生, 鄭建光 申請人:中國計量學院