[实用新型]基于电容传感器的气液两相流测量装置

说明书

基于电容传感器的气液两相流测量装置，包括测量管道，在测量管道上依次设置有超声波测量模块、电容传感器和差压测量模块；所述超声波测量模块包括温度传感器、压力传感器、以及多个超声波换能器；四个超声波换能器以X形安装管道壁上，且斜向相对的两个超声波换能器在同一轴线上；温度传感器和压力传感器设置在超声波换能器安装位置附近；所述差压测量模块包括差压传感器和文丘里节流件，差压传感器两侧的引压管分别与文丘里节流件的前端和喉部管道位置相连通；所述超声波测量模块、电容传感器和差压测量模块均与一体化表头的数据采集模块电连接。本实用新型可实现气液两相流量、含水率、含气率等参数的在线测量，性能稳定、可靠、成本低廉。

技术领域

本实用新型属于计量技术领域，具体涉及一种基于电容传感器的气液两相流测量装置，主要应用于页岩气及天然气井口的气液两相流量计量。

背景技术

自然界中的物质可以根据相来划分，相指的是某种物质均匀存在于某个系统中，该物质在化学性质和物理特性上相同，不同相之间的物理界面分界明显。根据相的定义，物质一般可划分为固相、气相、液相。以相的数目为划分依据，系统又可以分为单一相和多相混合体系。多相流动体系中相数目为两个的两相流存在比较广泛。

自然界中物质通常以液态、气态、固态的形式存在，所以根据存在的形式的不同，两相流动体系可以再细分为气液、气固、液液和液固两相流。气液两相流例如火力发电厂管道内流动的水和水蒸气，气固两相流例如固体燃料在燃烧器中燃烧产生的颗粒和气体，液液两相流例如石油行业中从地下抽上地面含有大量水分的石油，液固两相流例如造纸行业产生的纸浆以及污水处理厂产生的污泥浆。

由上述可知，气液两相流是一种随机多变的过程，其研究过程比单相流复杂，由于气液两相流的气相还具有可压缩特性，其参数监测比其它两相流动形式更复杂和困难。

目前对于气液两相流量测量商用最为成功的方案多采用层析成像技术并辅助以流速测量装置来实现，其中基于γ射线的层析成像技术最为成熟，但是其成本高昂，且由于其放射性的特性，受到国家严格管控，导致其在使用管理和运输管理上非常不便。而基于电容法的过程层析成像技术在近几年有许多学者研究，能够识别两相介质的流型和测量含水率。

发明内容

本实用新型针对当前气液两相流量测量中所用γ射线的层析成像技术的不足，提出了基于电容传感器的气液两相流测量装置，可实现气液两相流量、含水率、含气率等参数的在线测量，且具有性能稳定、可靠、成本低廉的优点。

基于电容传感器的气液两相流测量装置，其特征在于，包括测量管道，在测量管道上依次设置有超声波测量模块、电容传感器和差压测量模块；

所述差压测量模块包括差压传感器和文丘里节流件，所述差压传感器两侧的引压管分别与文丘里节流件的前端和喉部管道位置相连通；

所述超声波测量模块包括温度传感器、压力传感器、以及多个超声波换能器 (采用两声道对射式换能器布局结构)；所述温度传感器和压力传感器分别设置在文丘里节流件喉部的前端的管道上；

所述超声波测量模块、电容传感器和差压测量模块均与一体化表头的数据采集模块电连接。

超声波测量模块进行气相的流量测定，电容传感器进行两相介质的流态分析及界面含水率测定，差压测量模块进行两相介质的流量测定。

所述超声波换能器的数量为2n个，其中，n＝1，2，3，4，5，6。

所述超声波换能器的数量为4个，以X形排列方式安装在测量管道壁上，且斜向相对的两个超声波换能器在同一轴线上。

进一步的，两个相邻超声波换能器的轴线互相呈90°夹角。

进一步的，四个超声波换能器处于同一平面内，且四个超声波换能器形成的平面与管道轴线平行。