[實用新型]一種非接觸式電導氣液兩相流相含率測量裝置

有效

• 申請號: 201320006885.7
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN203025140U
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 黃志堯;林翀;常亞;王保良;冀海峰;李海青
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及氣液兩相流相含率測量技術，尤其涉及一種非接觸式電導氣液兩相流相含率測量裝置。

背景技術

氣液兩相流廣泛存在于石油、化工、能源、動力等眾多工業過程中。相含率是表征氣液兩相流特性的重要參數之一，它的在線測量對于兩相流系統的狀態監控、實時控制、安全運行、節能增效等均有重要的作用。目前雖有很多的相含率測量方法，但是由于氣液兩相流流動的復雜性，現有的檢測方法還未能滿足工業中的實際應用需求，相含率的在線測量方法仍需進一步的研究發展。

在兩相流參數測量領域，基于電導和電容檢測的氣液兩相流相含率測量是兩相流研究領域的主要方面。目前已有多種電導檢測技術應用于兩相流相含率的測量。然而，現有的電導檢測技術主要為接觸式電導測量方法，主要用于氣液兩相流體連續相導電的氣液兩相管流，傳感器電極安裝于被測管道內壁，電極表面與管道內被測流體直接接觸，易發生電極極化、電化學腐蝕等問題，從而對測量造成了一定的影響，其實際的應用也受到了限制。基于電容檢測的氣液兩相流相含率傳感器電極安裝于被測管道外壁周圍，其電極可避免與被測流體接觸。但是，基于電容的檢測方法主要用于氣液兩相流體連續相為非導電液體的測量。

電容耦合式非接觸電導測量技術是一種新型的非接觸式電導測量技術。其電極不與流體直接接觸，有效地避免了傳統接觸式電導測量方法存在的電極極化和電化學腐蝕等問題，而且具有結構簡單、魯棒性好等優點。然而，目前該技術的研究與應用主要局限于分析化學等領域中毛細管或以下管徑溶液電導、離子濃度等的測量，在氣液兩相流相含率測量方面的應用還處于起步階段，文獻報道還比較少。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種可行的、有效的非接觸式電導氣液兩相流相含率測量裝置。

非接觸式電導氣液兩相流相含率測量裝置包括交流激勵源、第一電感模塊、第一電子開關、第二電子開關、第三電子開關、絕緣管道、第一電極、第二電極、第三電極、第四電極、第五電極、第六電極、第四電子開關、第五電子開關、第六電子開關、電子開關控制邏輯電路、第一信號處理模塊、第二信號處理模塊、第三信號處理模塊、數據采集模塊、微型計算機、第二電感模塊、第三電感模塊；第一電極、第二電極、第三電極、第四電極、第五電極、第六電極均勻分布在絕緣管道外壁周圍，第一電極與第二電子開關的一端相連，第二電極與第一電感模塊的一端相連，第三電極與第三電子開關的一端相連，第四電極與第二電感模塊的一端相連，第五電極與第一電子開關的一端相連，第六電極與第三電感模塊的一端相連，第一電子開關的另一端、第二電子開關的另一端、第三電子開關的另一端分別與交流激勵源相連，第一電感模塊的另一端與第四電子開關的一端相連，第二電感模塊的另一端與第五電子開關一端相連，第三電感模塊的另一端與第六電子開關一端相連，第四電子開關的另一端與第一信號處理模塊的輸入端相連，第五電子開關的另一端與第二信號處理模塊的輸入端相連，第六電子開關的另一端與第三信號處理模塊的輸入端相連，第一電子開關的控制端、第四電子開關的控制端與電子開關控制邏輯電路的第一輸出端相連，第二電子開關的控制端、第五電子開關的控制端與電子開關控制邏輯電路的第二輸出端相連，第三電子開關的控制端、第六電子開關的控制端與電子開關控制邏輯電路的第三輸出端相連，第一信號處理模塊的輸出端與數據采集模塊的第一輸入端相連，第二信號處理模塊的輸出端與數據采集模塊的第二輸入端相連，第三信號處理模塊的輸出端與數據采集模塊的第三輸入端相連，數據采集模塊的輸出端與微型計算機相連；第一電極、第三電極、第五電極為激勵電極，第二電極、第四電極、第六電極為檢測電極。

本實用新型與現有技術相比具有有益效果：

1)六電極非接觸式電導傳感器可以得到反映氣液兩相流相含率信息的三組獨立電導信號，三對電極間的電導變化量能更有效的反映氣液兩相流相含率變化信息，借助于電子開關技術，在任何檢測的瞬間只有一對電極上存在電場，可以避免相鄰電極間的電場相互干擾；

2)電子開關控制邏輯電路由555定時器、移位寄存器與或非門組成，可精確產生三對電子開關依次閉合所需的順序脈沖控制時序，此電路不需要控制器或者附加譯碼電路，結構簡單；

3)測量方式為非接觸式，電極不與管道中流體接觸，因此電極不受流體沖擊、腐蝕、極化作用，而且壓力損失小，也不會影響被測兩相流體的流動特性、流場，適用于氣液兩相流相含率的測量；

4)串聯諧振方法的應用，消除了耦合電容對測量范圍和分辨率造成的不利影