[发明专利]电磁相关法流量计传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种测量含有非导电物质两相流或多相流的电磁相关法流量计传感器。

背景技术

电磁流量计测量具有以下优点，既不受温度和压力等外部因素影响，也不受流体密度和粘度等流体本身特性影响；由于其内部光滑，无阻流元件，所以不对流体产生阻力，也就不会产生压力损失，因此，在流速、流量生产测量中得到广泛的应用。近年来电磁流量计已开始应用于两相流以及多相流流体测量中，特别在高含水的油田注水井、注聚井的注入剖面测井中应用更为广泛。从目前传统电磁流量计的应用情况来看，电磁流量计在测量高含水油水两相流时，由于其非导电物质（油水两相流中为油相）含量低，对测量结果影响较小，测量结果较为准确；当电磁流量计测量非高含水油水两相流时，由于其非导电物质含量高，对测量结果影响较大，测量结果误差较大。对此，研制开发电磁相关法流量计传感器用于测量含非导电物质的两相或多相流体的流量测量具有重要的意义并能满足实际应用需求。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供一种电磁相关法流量计传感器。

本发明的技术方案如下：一种电磁相关法流量计传感器，包括两对测量电极组件、一对励磁结构组件、一对带孔的固定架板和励磁结构安装器件，带孔的固定架板分别套在测量管道的外面，并固定在测量管道上，固定架板板面相互平行且与测量管道轴向成90度角；励磁结构组件安置在流量计测量管道两边并平行放置，通过励磁结构安装器件固定在带孔的固定架板上。

所述的测量电极组件包括检测电极、绝缘套、垫片和螺母，两对检测电极分别穿过测量管道的衬里、测量管管壁，用垫片、螺母固定在测量管道的两侧，检测电极与测量管道之间由绝缘套密封隔离。两对检测电极不在测量管同一径向截面，而是位于测量管同一轴向截面且相距一定距离，安置在与磁场方向成90度角测量管直径两端。

所述的励磁结构组件是由励磁线圈、励磁线圈卡槽和磁芯构成，磁芯嵌在整个励磁线圈卡槽结构内，励磁线圈卡槽的线圈槽向外，励磁线圈绕置于励磁线圈卡槽的线圈槽中，（传感器的）励磁结构组件在测量管的轴向长度比径向长度长，使得两对检测电极位于励磁结构组件产生的磁场中。

本发明提出的电磁相关法流量计传感器，其设计结构改变了传统的电磁流量计传感器，将一对检测电极变为两对检测电极，且检测电极的增加不是在测量管同一径向截面，而是在测量管同一轴向截面上；两对检测电极同处于一励磁线圈产生的较均匀的磁场中；两对电极检测信号是利用法拉第电磁感应定律获取的；流量测量是基于检测信号相关法计算的基础上实现的。

本发明的电磁相关法流量计传感器，其测量原理是：在流体通过的管道相隔L的适当距离上，安装有两对结构相同的检测电极，分别称为上游电极和下游电极。从上、下游两对电极上提取能反应被测流体流动状况的测量信号x(t)和y(t)。此两路测量信号是在同一励磁线圈产生的较均匀磁场同一测量管道相距L处获取的，该两路检测信号具有相关性，所以可对测量信号x(t)和y(t)作互相关运算，互相关函数                                                如式（1）所示：

                      （1）

对测量信号作互相关运算将能获取流体从上游电极到下游电极的渡越时间（Transit Time），进而获得相关流速V：

                  （2）

相关流速结合流体管道截面面积以及时间等即可计算出被测流体的流量。

从相关法流量测量原理可知，当流体中含有水相以及其它非导电物质时（例如油水两相流或者油气水多相流时），两相与多相流流体中存在的非导体对测量信号造成的波动性在电磁相关法流量计流量测量中并不存在明显的影响，因此电磁相关法流量计可以测量含有非导电物质的两相流或多相流流量。电磁相关法流量计是一种具有创新性的流量测量仪器仪表，在实际应用中不仅可以测量非导电物质含量较低的两相流或多相流流量，而且可以测量非导电物质含量较高的两相流或多相流流量。