三差壓氣液兩相流流量計量裝置的製作方法
2023-09-20 06:06:05 1
專利名稱：三差壓氣液兩相流流量計量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體流量測量裝置，特別是一種能夠對氣、液混合流體進行測量的三差壓氣液兩相流流量計量裝置。
背景技術：
普通的流量測量裝置通常只能夠對固定密度的氣體或液體行計量。但在一些工業現場經常遇到氣液二相流計量難題。例如飽和蒸汽計量，在相同溫度、壓力下液體成份比例可從0% (幹飽和蒸汽)到 100 % (溼飽和蒸汽)，流體密度變化非常大，傳統根據溫、壓補償確定密度的方法無法準確計算密度。但由於沒有找到可行方法，只能假定一個蒸汽溼度，這對流量計精度影響很大， 溼度越大，誤差越大。又例如，在石化行業，高壓二氧化碳氣井出口流量的測量也遇到此類問題。工況 25-307. OMpa條件正是氣液混相區，在如此高壓下，流體熱焓的微小變化會造成氣態和液態互相轉化，傳統方法根本不能確定液態比例。早期曾想用質量流量計，但流體壓力過高不能正常工作，多年來因找不到合適流量計只能估算，給生產、管理帶來很多不便。公開號為CN1609563A的中國專利申請公開了一種氣、液兩相流量測量裝置，能夠對氣、液混合液體流量進行測量，其結構是在液體輸送管道的不同輸送段分別設置一個壓差變送器和一個普通流量計，壓差變送器和流量計的測量結果送入積算儀進行運算獲得標準狀態的氣體和液體流量。這種結構的測量裝置雖然能夠對氣、液兩相流進行流量計量，但其計量精度依然較低，其計量誤差可高達15%以上，難以滿足貿易計量的使用要求。另外， 由於普通計量計的使用限制，上述結構的計量裝置僅能夠對壓力較低的流體進行計量，無法滿足高壓條件下的使用要求。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種允許測量的流體壓力大、計量精度高的
三差壓氣液兩相流流量計量裝置。本發明的三差壓氣液兩相流流量計量裝置包括有內徑和內壁表面粗糙度一致的相互垂直的一段水平管和一段豎直管，水平管和豎直管分別與一個彎管傳感器的入口和出口連接；彎管傳感器的內、外側引壓口分別通過引壓管連接到第一壓差變送器；在豎直管上間隔設置有兩個引壓口，這兩個引壓口分別通過引壓管連接到第二壓差變送器；在水平管上也間隔設置有兩個引壓口，這兩個引壓口分別通過引壓管連接到第三壓差變送器；所述第二壓差變送器的兩個引壓口間距與第三壓差變送器的兩個引壓口間距相當；第一壓差變送器、第二壓差變送器和第三壓差變送器的信號輸出端均連接到積算儀上，由積算儀對各部分的檢測結果進行疊代運算，獲得流體質量流量。本發明的裝置巧妙利用90度彎管傳感器內外側壓力差ΔΡ1和彎管傳感器二側豎直管與水平管產生的差壓值ΔΡ2、ΔΡ3直接測量氣液二相流體的質量，其結構緊湊、無附加壓力損失、耐磨損、耐高壓、不易堵塞，其精度完全可以控制在以內，對氣液二相流計量難題的解決又提供了一種新的思路，尤其在測量高壓高流速介質的適用性與精確度均優於傳統質量流量計。
圖1是本發明裝置的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的裝置包括有內徑和內壁表面粗糙度一致的相互垂直的一段水平管1和一段豎直管2，水平管和豎直管分別與一個彎管傳感器3的入口和出口連接；彎管傳感器3 的內、外側引壓口分別通過引壓管連接到第一壓差變送器4;在豎直管上間隔設置有兩個引壓口，這兩個引壓口分別通過引壓管連接到第二壓差變送器5;在水平管上也間隔設置有兩個引壓口，這兩個引壓口分別通過引壓管連接到第三壓差變送器6 ；第二壓差變送器的兩個引壓口間距與第三壓差變送器的兩個引壓口間距相當；第一壓差變送器、第二壓差變送器和第三壓差變送器的信號輸出端均連接到積算儀上，由積算儀對兩部分的檢測結果進行疊代運算，獲得流體質量流量。本發明裝置的計量原理如下1.由第二壓差變送器兩個引壓口測得的壓力值為P1J2，根據伯努利方程
1 1 P1 + — PV1 + Pghl =P2+- pV2 + Pgh2 + SP其中，V1^ V2;δ P—兩個引壓口之間的阻力損失上式可簡化為P1+ P g、= P2+ P gh2+ δ ρP「P2 =pg Qi2-Ii1) + δ PΔ P2 = ρ gh+ δ P(1)2.求1-2沿程阻力損失δ P傳統方法要先根據流體力學求不同流速下的雷諾數，再確定沿程阻力損失係數， 進而得到沿程阻力損失。此計算過程比較複雜，而且隨著流量的不同，雷諾數和沿程阻力損失係數不斷變化，不能簡單用一個係數代表全部。流量越大，此矛盾越突出。為此，本發明的裝置增加了第三壓差變送器，其引壓口的間距與第二壓差變送器的引壓口間距一樣，沿程阻力損失也一樣，只是沒有高度差引起的重力作用產生的壓強。貝IjΔ P3 = δ P(2)3.求二相流體密度P(1)、(2)聯立AP2 = ρ gh+ δ P = ρ gh+ Δ P3
δρ7 -ΔΡ,
剛得出戶⑶
4.流體流速
根據彎管傳感器的數學模型，利用彎管流量計內外側的差壓值ΔΡ1進行計算
權利要求
1. 一種三差壓氣液兩相流流量計量裝置，其特徵是它包括有內徑和內壁表面粗糙度一致的相互垂直的一段水平管(1)和一段豎直管(2)，水平管和豎直管分別與一個彎管傳感器(3)的入口和出口連接；彎管傳感器(3)的內、外側引壓口分別通過引壓管連接到第一壓差變送器(4)；在豎直管上間隔設置有兩個引壓口，這兩個引壓口分別通過引壓管連接到第二壓差變送器(5);在水平管上也間隔設置有兩個引壓口，這兩個引壓口分別通過引壓管連接到第三壓差變送器(6)；第二壓差變送器的兩個引壓口間距與第三壓差變送器的兩個引壓口間距相當；第一壓差變送器、第二壓差變送器和第三壓差變送器的信號輸出端均連接到積算儀上。
全文摘要
本發明涉及一種流體流量測量裝置，特別是一種能夠對氣、液混合流體進行測量的三差壓氣液兩相流流量計量裝置。該裝置包括有水平管和豎直管，水平管和豎直管分別與彎管傳感器的入口和出口連接；彎管傳感器的內、外側引壓口連接到第一壓差變送器；在豎直管上間隔設置有兩個引壓口連接到第二壓差變送器；在水平管上也間隔設置有兩個引壓口連接到第三壓差變送器；所述第二壓差變送器的兩個引壓口間距與第三壓差變送器的兩個引壓口間距相當；第一壓差變送器、第二壓差變送器和第三壓差變送器的信號輸出端均連接到積算儀上。本發明結構緊湊、無附加壓力損失、耐磨損、耐高壓、不易堵塞，其精度完全可以控制在1%以內，對氣液二相流計量難題的解決又提供了一種新的思路，尤其在測量高壓高流速介質的適用性與精確度均優於傳統質量流量計。
文檔編號G01F1/88GK102252722SQ20101051778
公開日2011年11月23日 申請日期2010年10月25日 優先權日2010年10月25日
發明者劉興平, 劉永勝, 張開清, 張逸群, 楊力, 王以順, 王彥琪, 祝瑩, 趙武, 錢小貴 申請人:中國石油化工股份有限公司