[發明專利]基于管內相分隔技術的液液兩相流體流量測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201410356391.0
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104132703B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 王帥;王棟;張興凱;楊楊;史紅衛;衛鵬凱;張榮幸
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01F7/00
• 分類號: G01F7/00;G01F15/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明屬于多相流流量測量技術領域，具體涉及一種基于管內相分隔技術的液液兩相流體流量測量裝置及方法。

背景技術

在石油開采、環保化工等領域經常需要將互不相容的兩相流體進行測量，目前傳統的液液兩相流體的測量方法是先將兩相流體在大分離罐內通過重力或離心方法分離成單相流體后，再分別用單相流量計進行測量，如公開號CN101025080A采用的方法是通過重力原理自然沉降進行分離。由于重力分離速度太慢，且設備體積大，而實際生產往往需要將兩相流體進行快速分離，因此測量的實時性和便捷性很差。公開號CN2931780和專利CN102251766?A分別提出了一種通過離心分離原理進行油水分離的裝置，這兩種方法雖然可以實現快速分離，但實踐表明，僅靠離心力難以將油水徹底分離，從分離裝置流出的油相中常含有15％-50％水分，因此應用于測量領域誤差過大。

公開號為1580733的專利提供了一種液液兩相流測量方法，該方法先利用混流器將兩相流攪勻成為均相流，然后測得總體積流量，再根據節流元件不可壓縮流體體積流量計算公式得到流體的分相流量，由于諸如流量系數等參數都是通過經驗公式獲得，因而都離不開兩相流體流量標定系統，并需要建立浩瀚復雜的兩相流量量值傳遞系統，這就嚴重限制了它在工程上的應用。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于管內相分隔技術的液液兩相流體流量測量裝置及方法，結合了旋流分離技術和高頻高壓脈沖電脫技術，在不改變流體流動方向的狀況下實現了兩相流體在管內的完全分隔，輕相中不再含有殘余的重相，重相中也不再含有輕相，隨后流體通過導流管進入分離罐實現快速分離后，再分別使用流量計實時準確測出兩相的流量；本發明最大的優點是大幅強化了分離能力，節約了電能，改善了測量的實時性和精確性，縮小了測量裝置的體積，并能提高自動化程度，便于在工程上廣泛應用。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于管內相分隔技術的液液兩相流體流量測量裝置，包括液液兩相流體依次流過的相互連通的主管路進口段1、主管路漸縮段2、小主管路3、主管路漸擴段4和主管路出口段5，所述小主管路3內上游設置有旋流裝置6，旋流裝置6下游設置導流管7，導流管7的出口連接分離罐8的入口，分離罐8的上端為輕相出口管路9，下端為重相出口管路10，分離罐8內設置有液位計11，所述輕相出口管路9和重相出口管路10的出口均與小主管路3連通，在輕相出口管路9和重相出口管路10內均裝有調節閥12，調節閥12和分離罐8內的液位計11相互配合，用來監測分離罐8內的重相液位高度不低于分離罐8底面，不高于輕相出口管路9；在輕相出口管路9內裝有輕相流量計13，在輕相出口管路9和重相出口管路10之間的小主管路3上裝有重相流量計14，在所述旋流裝置6和導流管7間或分離罐8內設置有脈沖電極16，所述脈沖電極16和脈沖電源17相連接。

所述旋流裝置6和小主管路3的管壁之間是相對靜止布置，旋流裝置6的中心是一直徑為小主管路3管內徑五分之一至二分之一的圓柱棒，圍繞圓柱棒的是四片螺旋角不小于180°的不銹鋼片，圓柱棒的來流側為半球狀，下游側為錐體。

所述脈沖電源17采用電壓、頻率、占空比能夠連續調節的高頻高壓脈沖矩形波脈沖電源，電壓幅值調節范圍為1K-7KV，脈沖頻率調節范圍為1KHz～10KHz，占空比調節范圍為0.1～0.9。

當液液兩相流體重相多輕相少時，所述脈沖電極16設置在旋流裝置6和導流管7間，脈沖電極16包括正電極16-1和負電極16-2，其中正電極16-1是一根直徑不大于5mm金屬棒，靠首尾兩端的兩個支撐環18固定在小主管路3管內正中心，負電極16-2和正電極16-1的長度相同，負電極16-2緊貼小主管路3管壁內側周向布置一周或與小主管路3管壁間隔預設距離周向布置一周。

所述分離罐8設置在小主管路3的上方，其直徑不大于小主管路3的直徑；所述導流管7呈“倒L”型，入口端位于小主管路3的管道正中心，呈喇叭口狀，其直徑大小要確保能導流出小主管路3內的全部輕相流體；所述輕相出口管路9和重相出口管路10在小主管路3的不同位置處匯合，輕相出口管路9和重相出口管路10與小主管路3匯合處的上游均裝有孔板15。

當液液兩相流體中輕相多重相少時，所述脈沖電極16設置在分離罐8內，脈沖電極16包括正電極16-1和負電極16-2，正電極16-1和負電極16-2采用金屬網交錯分層布置。