[发明专利]一种气液两相管流的截面持液率测量装置及其测量方法

说明书

本发明涉及气液两相管流持液率测量技术领域，具体涉及一种气液两相管流的截面持液率测量装置及其测量方法，所述装置包括一对使用时布置于管线内待测位置的电容探针、电容传感单元和处理计算单元；所述电容探针均具有由导电材料制成且布置于管线外的探针电极，且所述电容探针及其探针电极的表面均覆盖有一层绝缘层；所述处理计算单元用于根据各个探针电极上的电容值信号计算生成相应的截面持液率；本发明还公开了一种截面持液率测量方法。本发明中的截面持液率测量装置及方法能够兼顾截面持液率测量的工作稳定性和测量准确性，还能够提升截面持液率测量装置的测量效率，从而提升气液两相管流的截面持液率测量效果。

技术领域

本发明涉及气液两相管流持液率测量技术领域，具体涉及一种气液两相管流的截面持液率测量装置及其测量方法。

背景技术

多相流的相关技术及理论广泛应用于人类的生产生活中，涉及到能源、动力、石油、化工、国防科技、农业和航空航天等多种工业部门，对国民经济的发展起到了非常重要的促进和推动作用。在管线清管或排空过程中，管内出现大量的气液混合物以及随时间和空间变化的气液混合段，气液混合段的长度和位置不但是判断排空是否完成的重要标志，还会影响泵的工作，因此，若能测量出排空或清管过程中管路沿线相关各点的截面持液率或含气率，便可以计算出气液混合段的长度，通过统计分析的方法可以预测气体前锋的运动速度和位置，为排空或清管操作提供依据。

用于管内截面持液率测量的方法主要分为接触式测量和非接触式测量。其中，非接触式测量方法存在测量精度和分辨率不高，不适合在管线沿线进行多点、连续测量的问题；而接触式测量具有检测精度高、实时性好和成本低廉等优点，因此，在实际测量过程中大多采用接触式测量。接触式测量中的电容法在多相流测量中使用非常广泛，例如，公开号为CN1865966A的中国专利公开一种多相管流中相含率和相界面的单丝电容探针测量系统，包括单丝电容探针装置以及与单丝电容探针装置相连接的电容电压转换电路和信号处理装置，电容电压转换电路将单丝电容探针装置中的单丝电容探针的电容值转化为直流电压，并将电压值传给信号处理装置，信号处理装置实现对电容电压转换电路的开启和关闭的控制并实现数据处理和存储。

上述现有方案中的单丝电容探针测量系统，能够通过单丝电容探针来测量多相管流中的导电介质，从而实现对多相管流截面持液率的测量。但是，上述现有方案在用于实际测量截面持液率的过程中存在以下问题：1)该现有方案中的单丝电容探针以管壁作探针电极，使得其电容的输出值受环境影响大，而单丝电容探针的测量结果还容易受到流体的介电常数影响，导致该测量系统的工作稳定性低；2)该现有方案中的单丝电容探针容易受到环境温度和激励频率的影响，且容易粘附被测流体，导致截面持液率的测量准确性低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够兼顾截面持液率测量的工作稳定性和测量准确性的截面持液率测量装置和测量方法，以能够提升气液两相管流的截面持液率测量效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种气液两相管流的截面持液率测量装置，包括一对使用时布置于管线内待测位置的电容探针，以及与所述电容探针电连接的电容传感单元，和与所述电容传感单元信号连接的处理计算单元；所述电容探针均具有由导电材料制成且布置于管线外的探针电极，且所述电容探针及其探针电极的表面均覆盖有一层绝缘层；所述电容传感单元用于采集并输出各个探针电极上的电容值信号；所述处理计算单元用于根据各个探针电极上的电容值信号计算生成相应的截面持液率。