[发明专利]一种测量水平管道内气液两相流流量的装置及方法

说明书

本发明提供了一种测量水平管道内气液两相流流量的装置及方法。所述装置包括主横管、左竖直管、右竖直管、左支管、右支管、副横管、近红外发射探头、近红外接收探头、差压变送器、数据采集单元和数据处理单元。本发明改变近红外发射探头和近红外接收探头的设置方式，使近红外发射探头所发近红外光沿副横管内流体流动方向传输，克服了现有技术中由于光路的折射、反射等光学效应所造成的管内光路复杂、数据冗余等缺点，保证了发射探头所发出的光学信号，经过被测流体及光学效应后，都可以被所对应的接收探头完全吸收，从而提高了相含率测量的准确度。利用差压变送器得到压力差，进而可求出总流量。基于总流量和相含率，可得到两相流中各相流量。

技术领域

本发明涉及一种多相流流量检测装置，具体地说是一种测量水平管道内气液两相流流量的装置及方法。

背景技术

气液两相流中各相的流量可以由总流量乘以各相相含率而得出。目前，针对气液两相流相含率的测量方法主要有：直接测量法、射线吸收法、电学法、微波法和光学法。直接测量法主要用于测量装置的标定和实验室测量管道的平均截面含气率。但是由于测量时会切断流体的正常流动，所以不能在线、实时测量管道内的流动状态。射线吸收法测量原理是从射线源发出的射线穿透混合流体时被流体吸收，随着流体的厚度，信号呈现出指数衰减的规律，但射线吸收法测量过程中存在辐射操作有关的安全问题，且气泡和空隙率随时间的脉动对测量结果都有一定的影响。电学法是通过各相分布和电阻抗的关系来确定相含率，因此阻抗法也分为电导法和电容法。但电学测量易受流型影响，致使影响截面含气率的因素较多。微波法是在微波频率下通过介电常数的变化和相位移来实现多相流相含率的测量，具有实时性好、测量精度高、可靠性好、抗干扰能力强等优点，但具有局限性，目前测量油水两相流分相含率主要集中在低含水率和高含水率。和其他测量方法相比，光学法敏感度不易受流型影响，数据采集简单迅速，易于实时在线远距离连续测量，因此在两相流速度、相含率、流型等领域都有相关应用。

目前，已有实验室搭建了基于近红外光谱吸收特性的气液两相流相含率的检测装置。但是，利用实验室现有的管道装置对气液两相流进行检测时，在流型识别方面，对弹状流的识别较好，而如泡状流等识别不明显。分析其原因：除了漏光原因外，因为泡状流中气泡、液滴等分布的不规律性和复杂性，导致管道内光路经过反射、折射等光学效应，由发射探头发射出的光信号不能完全被对应的接收探头接收。对流型识别不明显将直接导致测量结果不准确。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种测量水平管道内气液两相流流量的装置，以解决现有的检测装置对流型识别不太明显导致测量结果不够准确的问题。

本发明的目的之二就是提供一种测量水平管道内气液两相流流量的方法，采用该方法无需对两相流进行分离即可准确地测量水平管道内两相流的分相流量。

本发明的目的之一是这样实现的：一种测量水平管道内气液两相流流量的装置，包括：

主横管，其两端与水平管道相接；在所述主横管的内部设置有隔板，所述隔板将所述主横管的内腔分为左、右两部分；在所述主横管的隔板两侧的侧壁上分别开有一测压孔；

左竖直管，设置在所述主横管的侧壁上，其内腔与所述主横管的左侧内腔相连通；

右竖直管，与所述左竖直管并排设置，其内腔与所述主横管的右侧内腔相连通；

左支管，设置在所述左竖直管上，其内腔与所述左竖直管的内腔相连通；所述左支管呈水平状，且所述左支管与所述主横管垂直；

右支管，设置在所述右竖直管上，其内腔与所述右竖直管的内腔相连通；所述右支管呈水平状，且所述右支管与所述主横管垂直；所述右支管与所述左支管一一对应；

副横管，其两端分别与相对应的左支管和右支管相接，所述副横管与所述主横管平行；所述副横管的内腔与和其相接的左支管和右支管的内腔均相通；