[發(fā)明專(zhuān)利]全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811639591.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109443466A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳妙謀;陳繼革;成正東;徐斌;李敬陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 無(wú)錫洋湃科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01F1/86
• 分類(lèi)號(hào): G01F1/86;G01F1/88;G01F7/00
• 代理公司: 北京維正專(zhuān)利代理有限公司 11508
• 代理人: 諸炳彬

1.一種全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置，包括伽馬射線源(1)、伽馬射線探測(cè)器(2)、差壓型流量計(jì)(3)，所述差壓型流量計(jì)(3)具有喉部段(31)，所述的伽馬射線源(1)和伽馬射線探測(cè)器(2)分別安裝于喉部段(31)兩側(cè)相對(duì)的位置；其特征在于：所述的伽馬射線探測(cè)器(2)為由多個(gè)探測(cè)器組成的陣列，所述伽馬射線源(1)發(fā)出的伽馬射線覆蓋喉部段(31)所在的測(cè)量截面，且所有穿過(guò)上述截面的伽馬射線均能被伽馬射線探測(cè)器(2)接收。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置，其特征在于：所述的伽馬射線源(1)能發(fā)出至少三種能級(jí)的伽馬射線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置，其特征在于：所述的伽馬射線源(1)和伽馬射線探測(cè)器(2)互相配合為一組探測(cè)裝置，所述探測(cè)裝置沿差壓型流量計(jì)(3)的軸線方向設(shè)置至少一組。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置，其特征在于：所述探測(cè)裝置多余一組時(shí)，每?jī)山M探測(cè)裝置之間的間距為1～10cm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置，其特征在于：所述的每組探測(cè)裝置沿差壓型流量計(jì)(3)的軸線方向互相錯(cuò)開(kāi)，且圍繞軸線分布。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置，其特征在于：所述的伽馬射線探測(cè)器(2)為由多個(gè)探測(cè)器(21)組成的陣列。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置，其特征在于：所述的每個(gè)探測(cè)器(21)接收伽馬射線的一端均連接有一閃爍晶體22，所述探測(cè)器(21)為半導(dǎo)體探測(cè)器。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置，其特征在于：所述的閃爍晶體22與探測(cè)器(21)之間通過(guò)耦合劑固定。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置，其特征在于：它還包括用于測(cè)量流體溫度和壓力的溫壓傳感器和用于測(cè)量差壓型流量計(jì)(3)的入口處與喉部段(31)之間的壓差的差壓傳感器。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述全截面測(cè)量多相流中氣、液、固質(zhì)量流量計(jì)量裝置的計(jì)量方法，其特征在于：包括以下步驟：

a)通過(guò)溫度傳感器測(cè)量流體溫度T，通過(guò)差壓傳感器測(cè)量差壓管入口處與喉部之間的壓差ΔP；通過(guò)伽馬射線探測(cè)器(2)測(cè)量三個(gè)伽馬射線的透射強(qiáng)度N_x,1、N_x,2和N_x,3；

b)通過(guò)以下公式來(lái)計(jì)算流體總質(zhì)量流量和氣、液、固三相各自質(zhì)量流量：

總質(zhì)量流量：

氣質(zhì)量流量：Q_m,g＝Q_m*GMF

液質(zhì)量流量：Q_m,l＝Q_m*LMF

固質(zhì)量流量：Q_m,s＝Q_m*SMF

其中，

質(zhì)量含氣率，

質(zhì)量含液率，

質(zhì)量含固率，

其中Q_g，Q_l，Q_s分別為氣、液、固三相的線性質(zhì)量，具體為：

其中

各式中字母含義如下：

C為節(jié)流型流量計(jì)流出系數(shù)；

ε為流體壓縮修正因子；

β為節(jié)流型流量計(jì)直徑比；

D為伽馬射線測(cè)量的厚度，即為管道直徑；

ΔP為差壓；

f1、f2為第二股伽馬射線和第三股伽馬射線相對(duì)于第一股伽馬射線的初始強(qiáng)度比值；

ρ_mix為被測(cè)流體的平均密度；

S為測(cè)量橫截面的面積l為單位長(zhǎng)度，t為單位時(shí)間；

a為流體對(duì)伽馬射線的質(zhì)量吸收系數(shù)，Q為被測(cè)流體的質(zhì)量流量，下標(biāo)1、2和3分別代表不同能級(jí)的伽馬射線，g、l、s分別代表氣、液、固；

最后需要把所有的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行加權(quán)平均，求得最終準(zhǔn)確的各相的線性質(zhì)量數(shù)值；公式如下：

Q_g、Q_l、Q_s分別為需要求解的氣、液、固三個(gè)最終的線性質(zhì)量，D為差壓型流量計(jì)(3)喉部段(31)的直徑，Xi為每股伽馬射線在喉部段(31)穿過(guò)的距離，Q_gi、Q_li、Q_si為每股伽馬射線穿過(guò)喉部段(31)后對(duì)應(yīng)測(cè)得的線性質(zhì)量數(shù)值；根據(jù)公式統(tǒng)計(jì)所有的伽馬射線及其各相線性質(zhì)量數(shù)據(jù)，算出最終準(zhǔn)確的數(shù)值。