[发明专利]一种基于射线符合测量的多相流量质量计量装置

说明书

本发明涉及一种基于射线符合测量的多相流量质量计量装置，所述射线探测装置包括支撑架，所述支撑架中心设有供流体管道通过的管道通孔，所述管道通孔的外壁上设有若干射线探测组件，射线探测组件沿垂直于管道通孔的周向分布；所述射线探测组件包括闪烁晶体和探测器，闪烁晶体位于管道通孔的外壁与探测器之间。本发明利用闪烁晶体的本征射线进行全截面测量，不但能够取消现有技术射线测量装置中的放射源，降低系统的成本，减小设备的体积，极大的提高系统的安全性和可靠性。同时，由于Lu‑176的半衰期为2.1×10¹⁰年，设备不会由于放射装置老化而产生性能下降，极大的提高了系统的稳定性和使用寿命。

技术领域

本发明涉及多相流体领域，更具体地说，它涉及一种基于射线符合测量的多相流量质量计量装置。

背景技术

相的概念通常是指某一系统中具有相同成分及相同物理、化学性质的均匀物质部分，各相之间有明显可分的界面。多相流体是工业生产中经常遇到的一种流体形态，它是由两种或两种以上具有明显界面的物相组成的，包括气/液、液/固、气/固、液/液两相流，以及气/液/液、气/液/固多相流等。在工业过程、生命科学、自然界等各个领域存在着大量的两相流及多相流测量问题。例如火力发电设备煤粉传输过程和粮食加工气力输送装置中的气固两相流，工业锅炉系统和油井生产过程中的气液两相流，海洋石油工业中泥沙抽取和造纸工业中纸浆流动过程中的液固两相流，另外还有石油生产中输油管道内的水与石油的液液两相流，以及冶金或化工工程中两种物质输送过程中的各种两相流体等。

这些两相流看似简单，其运动规律非常复杂，如何准确及时的了解两相流体的各种运动参数，对工业设备的设计、原材料的准确计量、生产安全性和高效性的控制等具有十分重要的现实意义。如火力发电厂中喷燃器将煤粉和空气同时喷入炉膛内进行燃烧，煤粉和空气的比例直接决定煤的发电效率；油田采油装置将原油与天然气一起被抽取到输油管道中，对含油量和含气量的测量对指导石油生产和油气藏管理具有重要的意义；化工和冶金工业中对原料的输送和配比也需要准确的测量，对节约生产和安全生产都非常重要。

由于两相流动或多相流动与单相流动相比不仅流动特性复杂，其相间存在着界面效应和相对速度，且多在相流体中存在许多需要检测的分布参数，因此增加了参数检测的难度。传统的多相流参数检测主要采用相分离法和人工化验法。相分离法需要用到大型分离设备，通过一段时间静置后，主要依靠重力作用将多相流体分离成单相流体，然后再用单相流流量计进行测量。相分离法简单可靠、测量结果不受流型变化等因素影响，但所需的分离设备体积庞大、系统造价较高，不能进行实时在线检测。人工化验法则由于取样是对局部点进行采样，以局部点的信息来替代整个流体流动的形态，具有很大的随机性，不能准确反映流体的分相流量。

将射线技术应用于工业两相流检测的主要目的是测量两相流的分相含率，并进行流型识别。利用射线衰减原理对多相管流相含率和流型进行检测，不需要破坏管道结构，属于非侵入式无损测量技术。其基本原理是通过探测器阵列接收透射两相管流的射线，得到一系列的衰减数据（投影），对这些数据进行去噪、校正后进行图像重建，即可得到两相管流射线透射截面的二维断层图像。因此，该方案具有测量准确性高，成像分辨率好，结构简单，适用性广等优点。但是传统利用射线技术进行工业成像过程中，都必须需要一个能够产生一定放射量的放射装置，如X射线管、Cs-137放射源等。由于该放射装置的存在，必须对相关的检测设备进行一定的防护和监管，以避免意外事故的发生。因此，基于射线技术的成像设备在推广和应用过程中都存在很多不便之处。