[发明专利]一种管道中定长度定速度液塞发生装置

说明书

一种管道中定长度定速度液塞发生装置，能准确控制产生特定长度和速度的液塞。装置主要包括两相流干线管路、两相流引入管路、液塞注入管路、压力平衡管路、电磁阀、造塞筒体和液位计等。通过同步切换电磁阀的工作状态，实现在气液两相流管路中注入液塞。液塞长度由液位计监测的液位高度变化确定，并通过数控系统两次启闭电磁阀控制；液塞速度由压缩气源控制；压力平衡管路的关闭或开启可控制液塞速度或者液塞完整性。本发明可用于液塞的水动力特性研究以及液塞对分离器分离性能的影响研究。

技术领域

本发明涉及一种气液两相流管道中定长度定速度液塞发生装置，以准确控制产生特定长度和速度的液塞，并应用于液塞的水动力特性研究以及液塞对分离器分离性能的影响研究,属于油气集输系统多相分离技术领域。

背景技术

在气液两相流混输管道中，段塞流是一种最常见的流型，它在许多操作条件(正常运行、清管、输量变化等)下都会出现。段塞流可描述为充满整个管道横截面的液塞与大气泡(其下方有液膜)的交替流动，具有间歇性强、压降高的特点。段塞流会对输送管道和下游分离设备带来极为不利的影响。因此，需要研究段塞流的水动力特性以及液塞对下游分离设备的影响，这对保证集输系统安全稳定运行具有重要意义。

段塞流通常可以分为两大类：第一类是水动力段塞流，此时管道内被气流吹起的液相桥接至管顶阻塞管道流通面积形成液塞，它又可以细分为普通水力段塞流和由气液流量变化诱发的段塞流，出现这种段塞流时一般气液流量较大。第二类是地形起伏诱发的段塞流，常在低气液流量下发生，此时管道存在下坡连接上坡结构，液相在管道低洼处积聚堵塞气体通道，从而在上坡段形成段塞流，这种段塞流的速度和长度可以达到很大(如：强烈段塞流)，且带有明显的周期性。

这两类段塞流虽然形成机理不同，但有一个共同特点，那就是液塞长度和液塞速度具有随机性；这种随机性导致目前针对段塞流特性的研究只能基于一段时间内液塞特征参数变化的平均值或统计值。此外，对于下游分离设备，尤其是对气液流量波动适应性较差的紧凑型分离设备，并不能在所有两相流工况下保持高效分离性能。因此，研究段塞流尤其是地形起伏诱发段塞流对下游分离设备性能的影响具有重要意义。

为了研究段塞流的水动力特性以及对分离器性能的影响，有必要发明一套液塞发生装置，该装置能准确控制产生特定长度和速度的液塞，为段塞流的水动力特性研究以及液塞对分离器性能的影响研究创造条件。

发明内容

本发明提供了一种气液两相流管道中定长度定速度液塞发生装置，能准确控制产生特定长度和速度的液塞，可用于段塞流的水动力特性研究以及液塞对分离器性能的影响研究,以克服现有技术的不足。

本发明所采用的技术方案是：

一种管道中定长度定速度液塞发生装置，其特征在于包括水平设置的两相流干线管路和位于两相流干线管路上方的造塞筒体，所述两相流干线管路自入流端起依次与两相流引入管路的入口端、液塞注入管路的出口端和压力平衡管路的出口端连接，所述两相流引入管路的出口端连接于所述造塞筒体的顶部，所述液塞注入管路的入口端连接于所述造塞筒体的底部，所述压力平衡管路的入口端连接于所述造塞筒体的顶部；

在所述两相流引入管路和液塞注入管路之间的两相流干线管路上设有第一电磁阀；所述两相流引入管路和压力平衡管路上分别设有第二电磁阀与第四电磁阀；所述液塞注入管路竖直布置、且设有第三电磁阀；

所述造塞筒体是存储液相介质、产生液塞的准备单元，造塞筒体顶部设置五个开孔，其中两个分别与两相流引入管路的出口端以及压力平衡管路的入口端连接，第三个孔用于安装测量造塞筒体液位的液位计，第四个孔为注气孔，第五个孔为注液孔，当筒体内液位不足时，通过该注液孔及时补充液相介质；造塞筒体下部设置一个开孔，用于与液塞注入管路的入口端连接。

所述装置用于产生特定长度和速度的液塞，此时对液塞完整性不做限制；或者产生特定长度且具有完整性的液塞，此时对液塞速度不做限制。