[發明專利]多相流產量儀

無效

• 申請號: 01114335.5
• 申請日: 2001-07-06
• 公開（公告）號: CN1395105A
• 公開（公告）日: 2003-02-05
• 發明（設計）人: 肖詩忠;鄒履泰;李凡;王天福;段煉中;蔣志忠
• 申請（專利權）人: 肖詩忠
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00;G01F1/58;G01D21/02
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所
• 代理人: 雷速

一.技術領域

本發明涉及濃度和多相流的測量方法及裝置，尤其是一種測量管道輸送漿體和或多相流的產量儀。

二.背景技術

目前在冶金、化工、石油、醫藥、河流疏浚、電力等部門，物料輸送廣泛采用管道系統。兩相(或多相)流體在管道系統中不間斷流動，以供生產系統連續運轉。不論是從安全輸送角度考慮還是從經濟運行方面考慮，漿體在管道輸送過程中，其濃度的測定是至關重要的，它是實施控制調節必不可少的測定參數。例如：前述行業在進行多相流(固、液、氣)管道輸送時，漿體在管道中必需有一個合理的輸送量，既不能發生淤堵，又必需保證經濟運行，這一產量的測定，按照流體力學的經典公式進行：產量＝C_T×Q×S。C_T為輸送漿體濃度，Q為一定壓力下輸送漿體流量，S為時間。流量和壓力的測定已是很容易解決的問題，然而對于濃度的測定，看似簡單，實則很難。由于壓力管道上取樣會帶來密封等一系列問題，加上放進管道中的測定傳感器因被漿體包裹或磨損容易失去精度要求而導致測定失敗。目前國內外應用較多的、精度尚可的濃度計有二種：一是核輻射濃度計，它的優點是精度較高，可達到3％以內的誤差，缺點是核輻射對人體有危害，對環境造成核污染，一般情況下不宜輕易使用。二是超聲多普勒Micro?ADv系統——從美國引進的多普勒流速儀，用來測定濃度，在含沙是15kg/M³范圍內，即體積濃度范圍C_v≤0.006以內時才具有足夠的精度，且該儀器費用較高，臺為3.5萬美元。因此輸送管道內漿體濃度和多相流動態值的測定，一直是工程上沒有完全徹底解決的問題，直接影響多相流漿體的控制，調節以及產量核定。

三.發明內容

本發明的目的是提供一種只需通過測量管道輸送漿體和多相流的流量和壓力，用數理模型的方法間接測定其濃度進而解決其產量計算問題。

本發明利用漿體多相流管道輸送中阻力與流量的變化規律隨濃度的不同而變化的特點，總結歸納大量實驗數據并作出深入的理論分析確立了計算濃度的數理模型，此模型中只有多相流的流量和壓力參數待測定，所述產量儀即為測量該壓力和流量并通過對含有此兩變量的所述數理模型的計算求出濃度值并由此而求得產量值。

數理模型的建立

漿體和多相流在管道中輸送時它的能耗與平均流速之間存在著如圖1示關系。圖中：J_m表示能坡，即單位長度上的能量損失，V是管道斷面的平均流速，從圖中可以看出，清水隨J_m～V增大而J_m增大，呈直線關系。對渾水而言分四區：1區是均勻懸浮區：2區是非均勻懸浮區：3區是管底層移層區，即有推移質運動，4區是堵管危險區。

在管道輸送中，總是使漿體處于1或2區輸送，該兩區基本上是平行于清水的直線。也就是說，只要處于均勻懸浮區或非均勻懸浮區時，它可看成基本上是平行于清水線的。

由電磁流量計測流量，清水時流量為Q_清，清水平均流速為V＝Q_清/0.25d²對，即V∝Q_清。對于渾水，在動力設備及管道輸送系統保持不變的條件下應遵循質量守衡定律：即管道系統動力設備不變條件下，能輸送清水及渾水的質量保持不變，也即系統的出力是一定的，清水容重小，流量就大；而渾水容重大，則流量就小，但保持Υ×Q＝m。式中Υ為被測漿體容重，Q為被測漿體流量，m為被測漿體質量。

由圖2可得渾水流量減少值與流速相對減少成正比，令其為R_c′即若清水單位時間輸送質量：m_清＝Υ_清×Q_清????……………(2)則渾水流量由(1)式

??Q_清-Q_渾＝R_c′×Q_清??得：

??Q_渾＝(1-R_c′)×Q_清??????……………………………(3)

則單位時間輸送渾水時的質量為：

m_渾＝Υ_m×Q_渾＝Υ_m(1-R_c′)×Q_清???…………………(4)

當管輸能力質量不變時(2)＝(4)