[发明专利]段塞流及伪段塞流智能发生装置及方法

说明书

本发明涉及一种段塞流及伪段塞流智能发生装置，包括气相通路、液相通路和智能控制器，两路流体混合后经过实验段后进入气液分离器，其特征在于，气相通路包括空压机、缓冲罐和气相调节阀，空压机提供气相，经气相开关阀进入缓冲罐，经过温度变送器、压力变送器、气相标准表、气相调节阀和气相三通阀后进入实验段，气相三通阀的第三端口用于气相排空；液相通路包括储液罐、泵，泵提供液相，依次经过经过温度变送器、压力变送器、液相标准表、液相调节阀和液相三通阀后进入实验段，液相三通阀的第三端口用于液相回流。本发明同时给出发生方法。

技术领域

本发明属于气液两相流伪段塞流及段塞流的流动特征及气液两相流量计量领域。

背景技术

气液两相流在化工、油气开采、核电以及冶金行业中普遍存在。受温度、压力、组分以及管径等因素的影响，气液两相流动在管道中会形成多种流型，如分层流、波状流、环状流、雾状流、段塞流或者伪段塞流等。其中伪段塞流及段塞流的存在对于生产的正常运行提出了极大的挑战，如油气开采中段塞流的存在不仅会加速设备的腐蚀，而且会影响油气的计量精度，更有甚者会引起管道和设备的震动而造成严重的安全隐患。

目前国内外已有一些油气公司及研究机构针对伪段塞流及段塞流的流量测量、捕捉以及消除进行了理论和实验研究。为了更好的模拟出现在工业现场的伪段塞流及段塞流，已有的伪段塞流及段塞流发生装置主要是基于自然流动形成或者模拟地形液塞发生，其缺点是管线的长度多达几十到上千米。其中比较具有代表性的有法国石油研究院，其管线长50米；中国石油大学，其管线长达340米；美国Tulsa大学，其管线长达420米；英国帝国理工学院，其环道长达36米。如此长距离的管线不仅占地面积大，而且运行的能耗较大，同时形成的液塞可调节性差。根据已有的流型图可知，在一定的气液相流量下所形成的伪段塞流及段塞流是一定的，其液塞长度、频率等特征均不可调节。

发明内容

针对已有的伪段塞流及段塞流发生装置中存在的问题，本发明提出了伪段塞流及段塞流智能装置。除了占地面积小，操作简单外，其最主要的特点可以智能化产生液塞长度与液塞强度，实现对气液两相流段塞流或伪段塞流高效模拟，从而更好地为科研和生产服务。技术方案如下：

一种段塞流及伪段塞流智能发生装置，包括气相通路、液相通路和智能控制器，两路流体混合后经过实验段后进入气液分离器，其特征在于，气相通路包括空压机、缓冲罐和气相调节阀，空压机提供气相，经气相开关阀进入缓冲罐，经过温度变送器、压力变送器、气相标准表、气相调节阀和气相三通阀后进入实验段，气相三通阀的第三端口用于气相排空；液相通路包括储液罐、泵，泵提供液相，依次经过经过温度变送器、压力变送器、液相标准表、液相调节阀和液相三通阀后进入实验段，液相三通阀的第三端口用于液相回流；

智能控制器包括电气输入接口、进行信号处理的工控机和电气输出接口；电气输入接口用于采集各个变送器和标准表的输出值；工控机处理电气输入接口采集到的信息后，通过电气输出接口发出相应的指令；电气输出接口发出的指令用于控制气相调节阀开度、气相三通阀动作、液相调节阀开度、液相调节阀动作和液相三通阀动作；气相和液相在智能控制器的控制下，在实验段形成段塞流及伪段塞流。