[发明专利]基于流动密度的长喉颈文丘里管湿气流量测量方法

说明书

本发明涉及一种基于流动密度的长喉颈文丘里管湿气流量测量方法：计算气相流量初值；计算气相流速；计算气相Froude数：计算流出系数；计算L‑M参数；计算干度初值；计算截面含气率；求虚高；计算出气相单独流过文丘里管时的差压；计算得到两相混合质量流量；计算两相流的流动密度；计算出体积含气率；计算出新的质量含气率和新的截面含气率，判断是否收敛，如果不收敛，将计算出的截面含气率作为初值重新计算；计算虚高；判断是否收敛，如果不收敛，将计算出的虚高作为下一次迭代的初值重新执行1～13步的计算，直至收敛为止；得到湿气的气相和液相流量。本发明可以消除两相介质的速度差对测量结果的影响。

技术领域

本发明属于两相流量测量技术领域，涉及一种湿气流量测量方法。

背景技术

湿气通常是指气相为连续相，液相为离散相的气液两相流。美国机械工程师学会ASME将其界定为Lockhart-Martinelli参数(简称L-M参数)X小于0.3的气液两相流。湿气普遍存在于自然界与工业现场中，如常规天然气田井口产出气(湿天然气)、煤层气、湿饱和蒸汽以及页岩气等均属湿气。随着工业生产的发展，对湿气不分离计量的要求越来越高。然而已有研究表明，湿气流量测量问题非常复杂，检测难度大，利用传统的单相气体流量计直接测量湿气流量，会因液相的影响而产生一定的误差，甚至无法正常工作。因此湿气测量在相当长的一段时间内都将是流量测量领域的一个重要研究方向和研究热点。

文献1提出的“基于截面含气率的文丘里管湿气虚高双迭代模型”^[1]，利用节流原件测量原理得到两相介质的流动密度。截面含气率指的是某一瞬间气相所占截面与总流道截面之比^[2]，此定义为瞬时量。而在实际的工程应用时，主要关心的是两相流的体积流量，即流经流量计气相和液相一段时间内的累积体积流量。由于在实际流动中气液两相之间是存在速度差的，截面含气率并不等于体积含气率。

专利2012104654424给出了一种基于长喉颈文丘里的双差压湿气流量测量装置。

参考文献：

[1]Chao Yuan,Ying Xu,Tao Zhang,Xili Ba,Huaxiang Wang，Dual-iterativemodel for gas condensate measurementbased onvoid fraction，Journal ofNaturalGas Science and Engineering，2015,24:330-336.

[2]阎昌琪.哈尔滨工程大学出版社,2009.

发明内容

本发明的目的是基于上述长喉颈文丘里湿气流量测量装置，提供一种可以消除两相介质的速度差对测量结果的影响的湿气流量测量方法。本发明的技术方案如下：

一种基于流动密度的长喉颈文丘里管湿气流量测量方法，该方法利用长喉颈文丘里差压式流量装置进行湿气流量测量，流量计算方法如下：

①设虚高初值OR₀为1，流出系数初值C₀为1，带入公式(1)得到气相流量初值，并令气相流量W_g＝W_g0：

其中：A为管道的截面积，β＝d/D为流量计的节流比，D为管道直径，d为喉部直径，ρ_g为被测气体密度，Δp_g为文丘里的前差压，ε为可膨胀系数，

其中：为压力比，即文丘里前端压力P与前差压ΔP₁的差值与前端压力P的比值，ΔP₁为前差压即文丘里上游和喉部取压位置之间的压力差，κ为等熵指数，取κ＝1.4；

②根据公式(2)计算出气相流速：