基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量装置、内传输线、内传输线布置方法及流量测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量装置、内传输线、内传输线布置方法及流量测量方法，属于流量测量技术领域，不仅可以灵敏的感知含液率、流型、气相表观速度、压力降等两相流参数的变化，而且结构简单，工况适应性强。本发明专利技术为在线测量，相比应用较广的离线测量实时性好；并且在相同测量条件下，可以得到较高的流量测量精度。可以得到较高的流量测量精度。可以得到较高的流量测量精度。

【技术实现步骤摘要】
基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量装置、内传输线、内传输线布置方法及流量测量方法


[0001]本专利技术涉及流量测量领域，具体而言，涉及基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量装置、内传输线、内传输线布置方法及流量测量算法。

技术介绍

[0002]气液两相流广泛存在和应用于动力、石油、化工等工业领域,其流量的在线测量具有重要的科学和工程意义。由于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，气液两相流中气相还具有可压缩特性，导致两相流参数检测比其它两相流动形式更加复杂和困难，其流量的测量一直是国内外未能得到很好解决的难题。
[0003]目前，气液两相流参数测量方法主要是以单相流仪表和现代新型测量技术(光学法、射线法以及丝网探针法等)相结合为基础,综合运用数理统计、模式识别、神经网络和机器学习等软测量技术来实现难以用机理数学模型准确描述的两相流流量在线测量。其中，光学法测量精度较高，但光学测量设备价格昂贵，通常只能拍摄到部分流场，且对被测介质和应用环境的清洁度有严格要求，不利于现场应用。射线法由于涉及到放射性元素，审批困难且成本也较高。丝网探针通过在流动截面布置正交的金属电极丝，利用丝网节点测量流道全截面瞬时电信号值进行流场形态结构的重现，但其对待测介质的清洁度要求较高。本专利技术提出了基于多微波传输线与矩形流量计相结合的气液两相流量测量装置，通过对矩形流量计结构参数、传输线尺寸及布置方式的合理优化，不仅丰富了实时信息的采集量，而且提高了装置对含液率、流型、气相表观速度、压力降等两相流参数的敏感性，从而提高两相流流量测量精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出，一种基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量装置，能够实现流体的主动测量与捕捉，从而，提升流体测量效率，同时降低实验设备资源消耗。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提出一种内传输线布置方法。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提出一种内传输线。
[0007]本专利技术的第四个目的在于提出一种流量测量方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出的一种基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量装置，包括测量管体，所述测量管体内设有矩形流量监测机构和/或微波流量监测机构；
[0009]所述矩形流量监测机构，通过利用虚高特性实现气液两相流的流量测量；
[0010]所述微波流量监测机构，通过利用实际应用的电介质中的传导电流实现气液两相流的流量测量。
[0011]另外，根据本专利技术上述实施例的一种基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量
装置，还可以具有如下的附加技术特征：
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述矩形流量监测机构分为收缩段、喉部和扩张段；
[0013]所述收缩段处设有取压孔一；
[0014]所述喉部处设有楔形结构；
[0015]所述楔形结构优选为长喉颈矩形楔块；
[0016]所述喉部处设有取压孔二。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述微波流量监测机构包括外传输线和多个内传输线；
[0018]所述内传输线的个数优选为4个。
[0019]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出的一种内传输线布置方法，
[0020]进一步的，步骤一、利用流体仿真软件对影响流量计性能及气液两相流动状态的结构参数进行仿真与优化他，通过测量测量管体直径D，确定楔形结构的喉部长度、上游前倾角α及下游后倾角β的参数设置范围；
[0021]进一步的，步骤二、外传输线为矩形流量计喉部腔体，楔形结构高度为h，从左至右，第一根内传输线31距离喉部取压孔一211的距离为1D，依次间隔20mm，水平安装内传输线31均位于管体下半部分高度处。
[0022]另外，根据本专利技术上述实施例的一种内传输线布置方法，还可以具有如下的附加技术特征：
[0023]根据本专利技术的一个实施例，所述楔形结构的喉部长度为2D～2.5D；优先所述楔形结构的喉部长度优选为2D；
[0024]所述上游前倾角α为45
°
～60
°
；所述上游前倾角α优选为45
°
；
[0025]所述下游后倾角β为22.5
°
～30
°
；所述下游后倾角β优选为22.5
°
。
[0026]为达到上述目的，本专利技术第三方面实施例提出的一种内传输线，在外传输线形式固定的条件下，利用多物理场仿真软件对内外传输线的间的电磁场进行数值计算，确定内传输线的直径、间距及其微波频率。
[0027]另外，根据本专利技术上述实施例的一种内传输线，还可以具有如下的附加技术特征：
[0028]根据本专利技术的一个实施例，每个所述内传输线的直径为2mm～3mm；每个所述内传输线的直径为优选为2mm；
[0029]每两个所述内传输线的间距为18mm
‑
20mm；每两个所述内传输线的间距优选为20mm；
[0030]每个所述内传输线的微波频率为0.5GHz～2GHz；每个所述内传输线的微波频率优选为0.8GHZ～1.2GHZ。
[0031]为达到上述目的，本专利技术第四方面实施例提出的一种流量测量方法，
[0032]步骤一、通过设置在内传输线的检测装置获取每个内传输线的相位移量信号Φ；
[0033]通过设置在取压孔一和取压孔二处的检测装置获取相应的压力信号P和差压信号ΔP；
[0034]步骤二、判断所述相位移量信号Φ和/或相关所述压力信号是否满足预设条件；
[0035]步骤三、如果所述相位移量信号Φ和/或相关所述压力信号满足所述预设条件，索
引系统中已预设的对分层流、环状流、雾状流等流型；
[0036]骤四、确定静态标定系数Z
[0037]根据内传输线获取的实时信号得到水平、竖直内传输线介电最大值与最小值均为静态标定出来的系数Z、其表达式为：
[0038]Z＝(ε
h
+ε
v
)
×
100
[0039]其中，ε
h
为水平内传输线介电归一化值，ε
v
为竖直内传输线电归一化值，其表达式为：
[0040][0041]其中，x
i
、y
i
为现场应用过程中实时通讯值，即为动态数据；
[0042]步骤五、计算体积含液率LVF
[0043]选定流型后，得到体积含液率LVF的估算范围，根据LVF的估算范围和系数Z选定具体体积含液率LVF关系式为：
[0044][0045]其中，A、B、C、D、E均为常数，A、B、C、D、E可根据LVF的估算范围和系数Z进行确定；
[0046]步骤六、选择合适的虚高模型；
[0047][0048][0049]式(5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量装置，包括测量管体(1)，其特征在于，所述测量管体(1)内设有矩形流量监测机构(2)和/或微波流量监测机构(3)；所述矩形流量监测机构(2)，通过利用虚高特性实现气液两相流的流量测量；所述微波流量监测机构(3)，通过利用实际应用的电介质中的传导电流实现气液两相流的流量测量。2.根据权利要求1所述的一种基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量装置，其特征在于，所述矩形流量监测机构(2)分为收缩段(21)、喉部(22)和扩张段(23)；所述收缩段(21)处设有取压孔一(211)；所述喉部(22)处设有楔形结构(221)；所述楔形结构(221)优选为长喉颈矩形楔块；所述喉部(23)处设有取压孔二(231)。3.根据权利要求1所述的一种基于微波与矩形流量计的气液两相流量测量装置，所述微波流量监测机构(3)包括外传输线和多个内传输线(31)；所述内传输线(31)的个数优选为4个。4.基于任一所述的权利要求1
‑
3的一种内传输线布置方法，其特征在于，步骤一、利用流体仿真软件对影响流量计性能及气液两相流动状态的结构参数进行仿真与优化他，通过测量测量管体(1)直径D，确定楔形结构(221)的喉部长度、上游前倾角α及下游后倾角β的参数设置范围；步骤二、外传输线为矩形流量计喉部腔体，楔形结构高度为h，从左至右，第一根内传输线(31)距离喉部取压孔一(211)的距离为1D，依次间隔20mm，水平安装内传输线(31)均位于管体下半部分高度处。5.根据权利要求4所述的一种内传输线布置方法，其特征在于，所述楔形结构(221)的喉部长度为2D～2.5D；优先所述楔形结构(221)的喉部长度优选为2D；所述上游前倾角α为45
°
～60
°
；所述上游前倾角α优选为45
°
；所述下游后倾角β为22.5
°
～30
°
；所述下游后倾角β优选为22.5
°
。6.基于任一所述的权利要求1
‑
3的一种内传输线，其特征在于，在外传输线形式固定的条件下，利用多物理场仿真软件对内外传输线的间的电磁场进行数值计算，确定内传输线(31)的直径、间距及其微波频率。7.根据权利要求6所述的一种内传输线，其特征在于，每个所述内传输线(31)的直径为2mm～3mm；每个所述内传输线(31)的直径为优选为2mm；每两个所述内传输线(31)的间距为18mm
‑
20mm；每两个所述内传输线(31)的间距优选为20mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洪仕，李新春，徐维，杨子扬，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：