汽(气)液双相流量和干度的侧量方法技术

本发明专利技术提供一种根据双相流体的脉动特性，利用单个节流装置，一套压差测量仪表实现汽（气）液双相流体流量和干度的测量方法，可用于高、中、低压汽（气）液双相流体的测量，其流量测量误差小于４％。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明 本专利技术涉及一种双相流体的流量和干度测量方法。 一般认为测量双相流体的流量和干度，必须采用两套或两套以上测量仪表，即组合测量仪表才能实现。在CN85201644U中公开了一种双相流体的测量仪表，它虽然在测量时用一个孔板做为测量元件，但它还是利用被测管道做为另一个测量元件，它仍然需要两套压差测量仪表实现双相流体的测量。组合测量所需仪表较多，造价高，费用大，安装复杂，利用被测管道本身做为测量元件，其缺点是所测压差值受管道粗糙度和管径影响较大，测量精度较低，并且该方法不适宜高压两相流体地测量，因此限制了在工业上的使用。 本专利技术的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，改变组合测量仪表方式，而提供一种利用双相流体的脉动特性测量流量和干度的方法。从而使测量仪表减少了一半，而且测量精度较高，可用于高、中、低压汽(气)-液双相流体的测量。 本专利技术包括如下几个步骤1、用一个节流装置(喷嘴、孔板、文丘利管中的一种)做为测量元件。2、利用一个压差变送器，在任意一段时间内连续测量节流装置两侧不断变化着的瞬时压差△Pi;3、通过压差变送器不断将瞬时压差△Pi信号输入到微型计算机内，并计算出两相流体的平均压差△P和脉动幅度△B;4、根据△B/△P和流体压力P，利用实验方法确定的X与△B/△P关系曲线或其公式求得两相流体的干度x。5、根据△B/△P和流体压力P，利用实验方法确定的φ与△B/△P关系曲线或其公式求得φ，并将φ和△P代入公式(1)求得双相流体的总质量流量qm。 式中 qm-双相流体的总质量流量(kg/h); α-流量系数; d-工作状态下节流装置的开孔直径(mm); △P-平均压差(Pa); ρ′-工作状态下双相流体中液相密度(kg/m3); ρ″-工作状态下双相流体中汽(气)相密度(kg/m3); △P-平均压差(Pa); φ-平均真实体积含气率，在一定压力下φ与△B/△P有一定的函数关系，其值可由实验方法确定。6、上述全部过程均由微型计算机处理并自动记录。 本专利技术的目的还可以通过下述步骤来达到 节流装置可以是喷咀、孔板或文丘利管，标准的、非标准的及其它各种开口形状的节流装置。 微型计算机可以由单板计算机、单片计算机及其它处理机所代替。 为了增强双相流体流经节流装置时的脉动幅度△B，在其上游管道中，安装一个垂直流向的任意形状截面的柱状体或有缩孔的节流件。 流量计算公式在实际应用时也可以变换为 式中 qm-双相流体的总质量流量(kg/h); C-在一定压力下，C与△B/△P有一定函数关系，其值可由实验方法确定。 附图的图面说明如下 附图说明图1为孔板的孔径比β＝0.6时，用实验方法确定的X与△B/△P关系曲线。 图2为孔板的孔径比β＝0.6时，用实验方法确定的φ与△B/△P关系曲线。 图3为本专利技术实施测量流程图。图中(1)进水流量测量孔板;(2)进水取样阀门;(3)蒸汽发生器;(4)出口取样阀门;(5)汽水分离器;(6)测压孔;(7)柱状体;(8)节流装置;(9)高压截止阀;(10)微型计算机。 结合实施例对本专利技术做进一步详述。 实施例 应用本专利技术的方法测量汽-水双相流体的流量和蒸汽干度。 图3为本专利技术实施测量流程图，节流装置安装在蒸汽发生器的出口处，汽水双相流量等于进水流量，管道内径D＝67mm，节流装置为锐缘孔板，孔板内径d＝40.2mm，孔板的孔和圆管内径的比值β＝0.6，角接取压，孔板上游14D处的管道中接装一根直径φ14mm的柱状体以增强其脉动幅度，选择灵敏度和测量精度都较高的1151压差变送器和1151压力变送器进行压差和压力的测量，测量前把压差变送器阻尼时间调至最小。 通过1151压差变送器和压力变送器将瞬时压差△Pi和流体压力P分别变为4～20mA的电流信号，再经电流电压转换I/V，模数转换A/D，输入到微型计算机内，微机每隔20～35μs测量瞬时压差△Pi一次，连续采样200次，做如下数据处理，即可求出平均压差△P和脉动幅度△B。 根据已经求得的△B/△P和所测得的压力P，由图2查得φ，并将φ和△P代入公式(1)，即可计算出汽水双相流体的质量流量qm。 根据已经求得的△B/△P和所测得的压力P，由图1直接查得蒸汽干度x。 当微机对数据处理完成以后，能够自动显示并记录下流量qm、干度x和压力P。 计算举例1已知平均压差△P＝32055Pa 脉动幅度△B＝439Pa 流体压力P＝14.76MPa 求汽水双相流体的质量流量qm和蒸汽干度x。 工作状态下双相流体中水的密度ρ′＝608.3kg/m3 工作状态下双相流体中蒸汽密度ρ″＝93.8kg/m3 孔板直径d＝40.2mm 流量系数α＝0.6618 根据△B/△P＝0.0137，P＝14.76MPa由图2查得φ＝0.87 (1)计算汽水双相流体的质量流量qm ＝9702kg/h 实测蒸汽发生器进水流量为9750kg/h，相对误差0.5%。 (2)求蒸汽干度x 根据△B/△P＝0.0137、P＝14.76MPa，由图1直接查得干度x＝0.72用化验方法确定的蒸汽干度为0.73，误差为1%。 计算举例2已知平均压差△P＝29324Pa 脉动幅度△B＝1447Pa 流体压力P＝8.04MPa 求汽水双相流体的质量流量qm和蒸汽干度x。 工作状态下双相流体中水的密度ρ′＝722kg/m3; 工作状态下双相流体中蒸汽的密度ρ″＝42.8kg/m3; 孔板直径d＝40.2mm; 流量系数α＝0.6618。 根据△B/△P＝0.0493、P＝8.04MPa，由图2查得φ＝0.85。 (1)计算汽水双相流体的质量流量qm。 ＝8806kg/h 实测蒸汽发生器进水流量8660kg/h，相对误差1.7%。 (2)求蒸汽干度x 根据△B/△P＝0.0493、P＝8.04MPa，由图1直接查x得＝0.39，用化验方法确定的蒸汽干度0.34其误差为5%。 本专利技术的方法只需要一个压差测量仪表，是各种双相流量计中应用测量仪表最少的一种，结构简单，价格便宜，精度较高，可以在较大压力范围内测量，而且还可以测量单相流体的流量和压力。权利要求1、一种只用一个节流装置测量汽(气)-液双相流体各相流量的方法，其特征在于利用双相流体流动的脉动特性，在任意一段时间内，通过压差变送器连续将节流装置两侧的瞬时压差△Pi输入微型计算机内，经数据处理得出平均压差△P和脉动幅度△B，根据△B/△P和流体压力P，求得双相流体的干度x和体积含气率φ，再用公式(1)求出双相流总质量流量qm。式中qm--双相流体总质量流量(kg/h)；α--流量系数；d--工作状态下节流装置开孔直径(mm)；△P--平均压差(Pa)；ρ′--工作状态下双相流体中液相密度(kg/m3)；ρ″--工作状态下双相流体中汽(气)相密度(kg/m3)；φ--平均真实体积含汽率。2、根据权利要求1所述方法，其特征在于所用节流装置可以是喷嘴、孔板、文丘利管之中的一种，标准的、非标准的及其它各种开口形状的节流元件。3、根据权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种只用一个节流装置测量汽（气）－液双相流体各相流量的方法，其特征在于利用双相流体流动的脉动特性，在任意一段时间内，通过压差变送器连续将节流装置两侧的瞬时压差△Ｐｉ输入微型计算机内，经数据处理得出平均压差△Ｐ和脉动幅度△Ｂ，根据△Ｂ／△Ｐ和流体压力Ｐ，求得双相流体的干度ｘ和体积含气率φ，再用公式（１）求出双相流总质量流量ｑｍ。ｑｍ＝０．００３９９８ａｄ↑［２］.＊＊.＊＊＊（１）式中：ｑｍ－－双相流体总质量流量（ｋｇ／ｈ）；α－－流量系数；ｄ－－工作状态下 节流装置开孔直径（ｍｍ）；△Ｐ－－平均压差（Ｐａ）；ρ＇－－工作状态下双相流体中液相密度（ｋｇ／ｍ↑［３］）；ρ”－－工作状态下双相流体中汽（气）相密度（ｋｇ／ｍ↑［３］）；φ－－平均真实体积含汽率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：申国强，代培文，金文淑，
申请(专利权)人：胜利油田采油工艺研究院，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]