[发明专利]双差压节流湿气测量方法

说明书

技术领域

本发明属于多相流量测量技术领域，涉及一种湿气测量方法。

背景技术

气液两相流是指在管道流体流动过程中有两个不同的相，分别是气相和液相，因为两相间有可变形的界面，以及气相可压缩、两相之间存在速度滑移，两相间的物理、化学性质存在较大差异，因而流动过程十分复杂。国内外关于这类流动的研究甚多，但由于其难度较大，一直发展不快。湿气是气液两相流动的一种特殊形态，相当普遍地存在于工业生产过程中，如石油、天然气工业。为满足工业现场的应用要求，需要对湿气的流量进行较为准确的计量。

目前，工业现场对湿气的测量方法可分为两种：分离法和非分离法。传统的分离法通常用于计量站，设备庞大，成本高，并且不能连续的在线计量。近些年，在传统分离法的基础上，又发展了分流分离法及简单分离器法。

中国专利98113068.2提出一种测量两相流的分流分相法，其方法为，首先通过分配器分流出一部分两相流体，接着使用分离器将被分流的两相流体分离成单相气体和单相液体，再分别用单相气体流量计和单相液体流量计进行计量，并根据比例关系换算成被测两相流体的流量及组分，最后将分流分相后的流体返回两相流体流动的管道中。该方法存在的问题是取样部分的两相流体气液比率是否同原流动中的比率一致；取样比率本身是否受流型、流量波动等影响。

简单分离器法是利用小型分离器将气液两相流进行预分离，得到以气相为主的一路和以液相为主的一路，每一路分别用组合仪表及修正关联式进行计量，计量后的流体再混合到一起送回原管道，这种装置体积也较大，通常要做成车载的计量撬装设备，不利于在线测量。

非分离法是指不需要对两相流进行任何程度的分离，由测量系统直接测量两相流量。为了提高测量精度，其前端通常要加混合器。非分离法通常采用常规仪表组合或过程层析成像等技术来实现。层析成像技术虽发展几十年，但大都处在实验室研究阶段，很少能在现场应用。常规仪表组合法是实现非分离测量的有效途径。差压式节流装置很早就用于两相流的测量，是工业界及学术界公认的在两相流的各种流态下都能稳定工作的一种节流装置，是非分离测量装置的首选。差压式节流装置作为单相仪表用于湿气测量时，由于液相的引入而存在读数偏高，即虚高。目前对虚高修正的方式通常采用经验法，或是通过示踪技术，确定湿气中液相的含率，进而对虚高值予以修正。靠经验法对虚高值进行修正，只适用于气液组分以及流动情况比较稳定，且液相含率已知的工况条件，对于工况条件变化范围较宽的情况则很难有适应性。采用示踪技术需要在差压式节流装置的上游，以一个已知的流量将化学示踪物注射到湿气体的气流中，在节流装置的下游约150D(D——管道直径)处采样，再将采出的液体样本与示踪物本身进行对比，以确定液相流量。通常是在10分钟内采出10个液体样本，将采出的样品放置一夜后再进行荧光分析，针对每一个样品都测定液体流量。而现场的情况通常是有间歇性的液塞出现，因此，这种方法无法保证实时性，对间歇性的变化无法作出准确及时的判断，且对安装条件及安全性要求较高。专利CN86207384提出了以文丘里与孔板的组合法实现气液双参数测量，由于孔板流动死角处有液体被截留，会导致流动的不稳定，即有相当强烈的压力脉动时，液体会以团状流的流动形式流过孔板，会导致不稳定的差压读数，并因为截留液体的存在，测量管段处的液相含率与管道中实际含率有较大偏差，对测量有较大影响，只适用于混合较均匀的两相流体。

英国的Solartron公司提出的“混合器+双文丘利管”的湿气测量装置，混合器的作用是使气液两相之间的速度差尽可能小，管道截面的气液相分布尽可能均匀，利用多相流体力学的均相流模型，对不同流量系数的文丘里管上得到的差压信号进行处理，获得气相质量含率；然后，由所测混合物总的质量流量计算得到气液分相流量；同时，对气液流量进行温度、压力补偿。该流量计的局限在于：采用文丘里之间的相互组合，差压装置结构相似，测量特性相近，对液相含率以及虚高修正值的分辨较低，外加混合器，压损较大，降低了测量范围。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述问题，提出的一种适用于湿气流量在线测量湿气测量方法，采用此种湿气测量方法，不需对两相流进行分离，不需混合器，根据不同节流装置差压信号的比较实现对液相含率进行识别，根据对液相含率的识别实现对虚高值的修正。

本发明采用如下的技术方案：