[实用新型]一种通过双环探针测量高压管道相含率的装置

说明书

本实用新型公开了一种通过双环探针测量高压管道相含率的装置，该装置能实现对高压力参数管道内多相流体相含率无干扰非接触式测量和显示。具体特征在于通过高压密封结构，将双环电极密封在中间连接段内。连接段内部的环形电极与圆环绝缘垫片组成高压管内密封和绝缘结构。引线电极与环形电极连接，将内部电极信号引出并与外部处理电路和转换模块相连。引线电极信号，热电偶和压力传感器信号一同接入采集模块并进行数据显示。本实用新型提出的这种装置，同时解决了高压管道双环探针测量的密封和绝缘问题；实现测量装置和仪表的功能集成；具有结构紧凑，对内部流动无干扰，应用场合灵活等优点，便于在高压管道各处位置安装使用。

技术领域

本实用新型属于多相流相参数测量领域，具体来说是一种高压管道内采用双环探针测量相含率的装置。

背景技术

多相流流动现象广泛存在于自然界和工业现场，如石油、化工和航天等工业领域。管内多相流流动复杂多变，在不同的流量参数组合下表现为不同的流型结构，如泡状流、弹状流、分层流和环状流等。不同流型结构与相参数在管道流动阻力，传热特性，压力脉动等方面更是表现出明显的差异性。因此，局部管路相参数的准确实时测量对于多相流研究和理论建立有重要意义。另一方面，为保证多相流体高效输送，实际工业管路压力参数较高，在深海油气采输管道甚至达到兆帕级。在实际应用方面，一种成本低廉，响应快的相含率测量装置在工业管路现场监测和科学研究方面具有重要意义。

诸多研究通过电学、热学、声学和光学等手段，将相含率信息通过其他物理量反映。其中电学方法成本低廉，响应快，对流动干扰小，获得广泛关注。应用于圆形管道的环形电导探针具有非接触式测量的优点，对管内流动无干扰，但适用于高压管道的探针方法和技术未见报道。高压条件下电学法探针的绝缘和管路密封属于关键问题。另外，高压条件下获取相含率和对应电信号的映射关系也尤为关键。通过结构设计，解决以上关键问题，研制具备在线显示和远端传输的高压管道相含率测量一体化装置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于高压条件的双环探针测量相含率的装置。利用该装置，通过高频交流电压激励下导电流体表现明显的阻抗特性，利用双环电导探针对于两环之间多相流体电导率的差异，将相含率的大小和变化通过电导率反映出来，结合对应压力和温度下的标定曲线，能够准确实时对多相流体的相含率进行测量，此外该装置电极结构与管道直径相同，对管内流体流动无任何干扰。该装置同时实现高压密封和电气绝缘，拓展了电学方法在高压多相流管道内的应用范围。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种通过双环探针测量高压管道相含率的装置，包括依次相连的压紧法兰和中间连接段等主体结构部分，处理电路，电压电流转换模块和采集模块等信号处理采集部分。其中，一对压紧法兰布置在中间连接段两侧，通过紧固件进行连接。环形探针电极与绝缘密封环垫安装在中间连接段和压紧法兰之间的两个对称环形间隙内。接线电极，密封螺栓(13)，绝缘密封套筒和绝缘密封管一并安装在中间连接段的两个竖直方向螺栓孔内部。热电偶与压力传感器位于两个压紧法兰的中间位置。接线电极逐次连接处理电路和电压电流转换模块。热电偶，压力传感器与电压电流转换模块的信号线与采集模块连接，随后接入显示仪。高压标定进气阀和高压标定排水阀对向布置在压紧法兰上下两侧。

进一步地，中间连接段内部的两个绝缘密封环垫和环形探针电极保持内外同径，叠加组合形成“环垫-探针-环垫”的三层密封绝缘结构。

进一步地，压紧法兰与中间连接段采用O型圈密封，止口配合保证同心度。

进一步地，接线电极插入绝缘密封套筒中，二者插入密封螺栓。密封绝缘套筒位于密封螺栓底部，绝缘密封套筒依靠螺栓挤压形变实现接线电极外部绝缘和密封。

进一步地，环形探针电极顶部有丝口，与接线电极底部螺纹连接，将电信号引出。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：