[发明专利]一种多相流计量检测系统

摘要

本发明提供一种多相流计量检测系统，系统包括文丘里管、取压模块、电容层析成像模块、电阻层析成像模块、超声检测模块以及数据采集与处理单元；文丘里管的上游、喉部以及下游分别设置有上述模块；数据采集与处理单元与取压模块、电容层析成像模块、电阻层析成像模块、超声检测模块以及差压变送器电连接，用于采集并处理各功能模块的数据。该检测系统将电容层析成像技术、电阻层析成像技术、超声检测技术与文丘里相结合，利用各传感器的信号联合对多相流量进行求解；并将各传感器设计为标准化模块形式，使其在文丘里上的位置可灵活变动，通过调整测量位置对不同流型的多相流动提供精确测量；具有结构简单，信号提取稳定，响应频率高等优点。

主权项

1.一种多相流计量检测系统，其特征在于，所述检测系统包括文丘里管、取压模块、电容层析成像模块、电阻层析成像模块、超声检测模块以及数据采集与处理单元；所述文丘里管的上游、喉部以及下游分别设置有所述取压模块、所述电容层析成像模块、所述电阻层析成像模块以及所述超声检测模块，相邻所述取压模块之间连接有差压变送器，用以测量不同位置取压模块之间的压力差值；所述数据采集与处理单元与所述取压模块、所述电容层析成像模块、所述电阻层析成像模块、所述超声检测模块以及所述差压变送器电连接，用于采集并处理各功能模块的数据；其中，所述文丘里管的上游管路与喉部之间设有收缩段，喉部与下游管路之间设有扩张段；所述取压模块分别设置在上游管路、喉部和下游管路上；所述文丘里管的喉部设有两个取压模块，该两个取压模块沿上游至下游的方向设置，且该两个取压模块之间的间距不小于200mm；设置在所述上游管路的取压模块与设置在所述喉部的、靠近所述上游管路的取压模块之间连接的差压变送器用于测量所述收缩段的压降；设置在所述喉部的两个取压模块之间连接的差压变送器用于对喉部压降进行测量，以得到流体在直管中的不可恢复压降；设置在所述喉部的、靠近所述下游管路的取压模块与设置在所述下游管路的取压模块之间连接的差压变送器用于测量所述扩张段的差压；各功能模块测量的参数满足以下方程式：其中，W_G为气相质量流量，W_L为液相质量流量，A为气相和液相的流通面积，A_G是气相流通面积，A_L是液相流通面积，U_G为气相真实流速，U_L为液相真实流速，τ_GW为气相与管壁间的剪切应力，τ_LW是液相与管壁间的剪切应力，S_GW为管道截面上气相与管壁接触的长度，S_LW是液相与管壁的接触长度，角度θ是指管道与水平面间所成的锐角，p为液相和气相的动量；x是流体的流向长度，dx是流向空间步长；ρ是密度，下标G表示气相，下标L表示液相；将上式用来描述喉部以及扩张段的压降，可得到两个关于W_G与W_L独立的方程，求解该方程组即可获得气相流量与液相流量的值，再使用喉部的传感模块与文丘里下游的传感模块对液相中的含水率进行检测，即可获得液相中的水流量从而求出油‑气‑水三相流量。