[发明专利]一种非接触式电导气液两相流相含率测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及气液两相流相含率测量技术，尤其涉及一种非接触式电导气液两相流相含率测量装置及方法。

背景技术

气液两相流广泛存在于石油、化工、能源、动力等众多工业过程中。相含率是表征气液两相流特性的重要参数之一，它的在线测量对于两相流系统的状态监控、实时控制、安全运行、节能增效等均有重要的作用。目前虽有很多的相含率测量方法，但是由于气液两相流流动的复杂性，现有的检测方法还未能满足工业中的实际应用需求，相含率的在线测量方法仍需进一步的研究发展。

在两相流参数测量领域，基于电导和电容检测的气液两相流相含率测量是两相流研究领域的主要方面。目前已有多种电导检测技术应用于两相流相含率的测量。然而，现有的电导检测技术主要为接触式电导测量方法，主要用于气液两相流体连续相导电的气液两相管流，传感器电极安装于被测管道内壁，电极表面与管道内被测流体直接接触，易发生电极极化、电化学腐蚀等问题，从而对测量造成了一定的影响，其实际的应用也受到了限制。基于电容检测的气液两相流相含率传感器电极安装于被测管道外壁周围，其电极可避免与被测流体接触。但是，基于电容的检测方法主要用于气液两相流体连续相为非导电液体的测量。

电容耦合式非接触电导测量技术是一种新型的非接触式电导测量技术。其电极不与流体直接接触，有效地避免了传统接触式电导测量方法存在的电极极化和电化学腐蚀等问题，而且具有结构简单、鲁棒性好等优点。然而，目前该技术的研究与应用主要局限于分析化学等领域中毛细管或以下管径溶液电导、离子浓度等的测量，在气液两相流相含率测量方面的应用还处于起步阶段，文献报道还比较少。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可行的、有效的非接触式电导气液两相流相含率测量装置及方法。

非接触式电导气液两相流相含率测量装置包括交流激励源、第一电感模块、第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、绝缘管道、第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极、第六电极、第四电子开关、第五电子开关、第六电子开关、电子开关控制逻辑电路、第一信号处理模块、第二信号处理模块、第三信号处理模块、数据采集模块、微型计算机、第二电感模块、第三电感模块；第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极、第六电极均匀分布在绝缘管道外壁周围，第一电极与第二电子开关的一端相连，第二电极与第一电感模块的一端相连，第三电极与第三电子开关的一端相连，第四电极与第二电感模块的一端相连，第五电极与第一电子开关的一端相连，第六电极与第三电感模块的一端相连，第一电子开关的另一端、第二电子开关的另一端、第三电子开关的另一端分别与交流激励源相连，第一电感模块的另一端与第四电子开关的一端相连，第二电感模块的另一端与第五电子开关一端相连，第三电感模块的另一端与第六电子开关一端相连，第四电子开关的另一端与第一信号处理模块的输入端相连，第五电子开关的另一端与第二信号处理模块的输入端相连，第六电子开关的另一端与第三信号处理模块的输入端相连，第一电子开关的控制端、第四电子开关的控制端与电子开关控制逻辑电路的第一输出端相连，第二电子开关的控制端、第五电子开关的控制端与电子开关控制逻辑电路的第二输出端相连，第三电子开关的控制端、第六电子开关的控制端与电子开关控制逻辑电路的第三输出端相连，第一信号处理模块的输出端与数据采集模块的第一输入端相连，第二信号处理模块的输出端与数据采集模块的第二输入端相连，第三信号处理模块的输出端与数据采集模块的第三输入端相连，数据采集模块的输出端与微型计算机相连；第一电极、第三电极、第五电极为激励电极，第二电极、第四电极、第六电极为检测电极。

非接触式电导气液两相流相含率测量方法的步骤如下：

1）六电极非接触式电导传感器由均匀分布在绝缘管道外管壁圆周上的六个电极组成，六个电子开关分为三对电子开关实现三种工作状态，三对电子开关分别为：第一电子开关与第四电子开关、第二电子开关与第五电子开关、第三电子开关与第六电子开关，电子开关控制逻辑电路由555定时器、移位寄存器、或非门组成，电子开关控制逻辑电路产生的顺序脉冲时序用于控制三对电子开关依次切换工作状态，使得三对电子开关依次处于闭合状态，当第一电子开关与第四电子开关处于闭合状态时，第二电子开关、第五电子开关、第三电子开关、第六电子开关断开，当第二电子开关、第五电子开关处于闭合状态时，第一电子开关、第四电子开关、第三电子开关、第六电子开关断开，当第三电子开关、第六电子开关处于闭合状态时，第一电子开关、第四电子开关、第二电子开关、第五电子开关断开；