[发明专利]一种基于管内相分隔技术的差压式两相流测量方法

摘要

本发明属于两相流流量测量技术领域，具体涉及一种基于管内相分隔技术的差压式两相流测量方法，该方法基于旋流离心法制造的管内相分隔技术，选取旋流装置下游某管道横截面上管壁和管中心之间的径向压差和该横截面与另一平行横截面之间的管壁轴向压差的组合，简称径向和轴向压差组合，或者选取旋流装置下游两个不同横截面管壁和管中心之间的径向压差的组合，简称双径向压差组合，来实现两相流的流量和相含率的双参数测量；本发明无转动部件，具有结构简单、实施方便、安全可靠、精度高等特点。

主权项

1.一种基于管内相分隔技术的差压式两相流测量方法，其特征在于：该方法所采用的装置包括圆形管道以及内置的旋流装置，所述旋流装置的作用是制造管内相分隔现象，使两相流体形成“重相环‑轻相核”的环状流状态，为压差测量创造条件；在所述旋流装置的下游选取两个截面，分别测量所述两截面的管壁和管中心之间的径向压差，即双径向压差组合；或者上述两截面中某一截面管壁和管中心之间的径向压差和两截面管壁之间的轴向压差，即径向和轴向压差组合；所述两截面中的第一截面位于旋流装置下游0.5～3.5倍圆形管道管径处，第二截面位于第一截面的下游2～10倍圆形管道管径处，所述第二截面始终位于第一截面的下游；所述径向压差和轴向压差的端部均有引压管与差压变送器相连；管壁和管中心的径向压差ΔP_r和两相流的总质量流量Q_m以及轻相流体的体积相含率λ_q的关系由下式表示：式(1)中：ΔP_r表示管壁和管中心的径向压差，Q_m表示两相流的总质量流量，λ_q表示轻相流体的体积相含率，α表示流量系数，ρ_z和ρ_q分别代表重相流体和轻相流体的密度，D为管道直径，C是和轻相流体的体积相含率λ_q相关的函数，表示为：C＝kλ_q^‑z                        (2)式(2)中k和z均为常数，它们的值与流体介质以及旋流装置的形状有关，能够通过实验进行标定，其中k在靠近旋流装置处为正值，在远离旋流装置处为负值；旋流装置下游两截面管壁之间的轴向压差ΔP_z和两相流的总质量流量Q_m以及轻相流体的体积相含率λ_q的关系由下式表示：式(3)中：ΔP_z表示旋流装置下游两截面管壁之间的轴向压差，Q_m表示两相流的总质量流量，λ_q表示轻相流体的体积相含率，α表示流量系数，ρ_z和ρ_q分别代表重相流体和轻相流体的密度，D为管道直径，ζ值是轻相流体和重相流体密度比的函数，在两相流粘度一定的情况下，通过不同两相流体的密度比实验进行标定，能够得出ζ＝f(ρ_q/ρ_z)的关系曲线；第一种测量方式是：采用径向压差和轴向压差相结合的方式，所述径向压差选择旋流装置下游两个截面中的任一个截面，通过差压变送器测量出某截面径向压差和该截面与另一截面管壁之间的轴向压差的值，通过所述的公式(1)和公式(3)分别作出两截面上两相流的总质量流量Q_m以及轻相流体的体积相含率λ_q之间的关系曲线，两条曲线的交点即为两相流的总质量流量Q_m以及轻相流体的体积相含率λ_q的理论值；第二种测量方式是：根据公式(2)中k值的可正可负，采用两个不同截面的径向压差值，通过所述的公式(1)分别作出两截面上两相流的总质量流量Q_m以及轻相流体的体积相含率λ_q之间的关系曲线，两条曲线的交点即为两相流的总质量流量Q_m以及轻相流体的体积相含率λ_q的理论值。