[发明专利]一种刮板式气液两相流比例取样器

说明书

一种刮板式气液两相流比例取样器，主要由入口管、隔板、刮板、主流室、取样室、取样槽、取样流体出口管、主流体出口管等组成。当两相流体流过本取样器时，会带动隔板和刮板转动，使得两相流体可以按照一定的时间份额周期性地流向一个取样室和主流室，从而分别流入分流体回路和主流体回路。取样比只取决于取样室入口面积占总周向面积的比值。与现有气液两相流取样装置相比，本发明的连续流动分配使得流入取样室和主流室的两相流体具有高度一致的相含率和流量，不受入口气液相流速、流型等参数的影响，取样更有代表性，同时具有不易卡堵，适应性强等优点。

技术领域:

本发明属于两相流体分配领域，特别是涉及一种刮板式气液两相流比例取样器。

背景技术:

气液两相流广泛存在于石油、化工、核电、水利等工业领域中，相比于单相流动而言，气液两相流动过程常常伴有强烈的波动现象，流型随气液相流量和组分的不同存在分层流、段塞流和环状流等多种流型，使得气液两相流体的流量测量变得十分困难。

对于两相流体流量的高效、精确测量是相关工业领域迫切需要解决但仍无法较好解决的问题。目前，在气液两相流计量领域，存在包括完全分离法、不分离法和分流分相法等多种计量方法。

完全分离法作为传统的两相流体测量方法，其原理是应用分离设备将气液混合物分离为单相气体和单相液体之后，再分别利用单相流量计进行流量测量。完全分离法具有工作可靠，测量范围广和测量精度高等优点，但是其分离设备体积庞大和建造成本较高的缺点限制了其在海上平台和沙漠等油气集输场合的广泛应用。

不分离法是指利用测量仪表直接测量气液两相流量和组成的测量方法。目前工业领域应用的多相流量计多数基于此种不分离在线测量方法，其原理大多是通过测量相流速和相分率来获得气液两相流量，包括兰州海默公司的MFM-2000多相流量计、Schlumber公司的VX光谱多相流量计和Emerson公司的Roxar型多相流量计等。此种不分离式在线计量方法具有体积小、精度高等优点，但是其价格昂贵，适用范围有限，因此在多相流量监控中应用较少。

分流分相式气液两相流体测量方法的原理是从被测流体中成比例地分流出一定份额的两相流体，应用小型分离器将这部分流体分离成单相气体和单相液体，经过单相流量计计量后，再根据比例关系计算出两相流体的各相流量。此种方法大大缩小了分离器尺寸，具有测量精度高，测量范围广等优点。

为实现均匀分配，王栋等人提出了一种基于分时原理的转轮型取样分配器(王栋,张修刚,梁法春,林宗虎.基于分时原理的多相流体比例分配方法[J].工程热物理学报,2005(S1):101-104.)。其基本原理是通过一个转轮将来流转变成旋转射流，然后围绕转轮外缘依次布置主流回路和分流回路的流体接收室。随着转轮的旋转，大部分多相流体射流进入主流体收集室并流向主流回路，小部分取样流体进入分流体收集室并流向分流回路，然后进入两相流分离器进行分离计量，再根据分流比计算主流体流量。转轮型取样分配器可以克服两相流体不稳定性对转动造成的冲击，保证取样的代表性，但当两相流气相含率较高时，转轮的震动会造成磨损，且对流体的清洁度要求较高，应用时具有一定的劣势。

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种刮板式气液两相流比例取样器。当两相流体流入该取样器时，在取样器的进口和出口之间产生压差推动隔板和刮板转动。取样器的壳体内腔、一对隔板和一对刮板之间将构成一个流体室，随着隔板的转动，两相流体将会顺序充满每一个流体室。特别地，在其中一个流体室(以下称为取样室)内开有取样槽，该取样室内的流体将通过取样槽进入取样流体收集筒，然后进入分流回路，其余流体则进入主流回路。隔板每转一圈，取样器就会进行一次取样，其取样比只取决于取样室入口面积占总周向面积的比例。与现有气液两相流取样装置对比，本发明具有体积小，结构紧凑，适应性强等优点，不受入口气液两相流速、流型等参数的影响，不易卡堵，可应用于含有固体杂质的两相流体计量。

发明内容：