[發明專利]一種氣液兩相流量分相測量系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202210969645.0
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115183827A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 郭烈錦;王進芝;王曄春;謝向東;徐強;潘盈秀
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;佛山市南海區鑫錦偉華潔凈能源研究院
• 主分類號: G01F3/30
• 分類號: G01F3/30;G01F1/76;G01F15/00;B01D45/12;B01D19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

1.一種氣液兩相流量分相測量系統，其特征在于，包括氣液分離裝置(1)、壓差傳感器(2)、排氣閥門(3)、換熱裝置(4)、濕式氣體流量計(5)、排液閥門(6)、質量流量計(7)、變頻泵(8)和上位機單元(9)；

氣液分離裝置(1)的入口連接有氣液兩相流管道；氣液分離裝置(1)的排氣口連接有排氣管，排氣閥門(3)、換熱裝置(4)和濕式氣體流量計(5)依次設在排氣管上；氣液分離裝置(1)的排液口連接有排液管，排液閥門(6)、質量流量計(7)和變頻泵(8)依次設在排液管上；壓差傳感器(2)的引壓口分別設在氣液分離裝置(1)的上下兩端；壓差傳感器(2)、排氣閥門(3)、濕式氣體流量計(5)、排液閥門(6)、質量流量計(7)和變頻泵(8)分別與上位機單元(9)連接；上位機單元(9)通過PID反饋調節變頻泵(8)的轉速。

2.根據權利要求1所述的氣液兩相流量分相測量系統，其特征在于，氣液分離裝置(1)為旋流式分離器。

3.根據權利要求1所述的氣液兩相流量分相測量系統，其特征在于，換熱裝置(4)為管殼式換熱器。

4.根據權利要求1所述的氣液兩相流量分相測量系統，其特征在于，上位機單元(9)包括輸入模塊、智能控制器、線性電流輸出模塊、交流電源模塊、報警模塊和顯示模塊；壓差傳感器(2)、濕式氣體流量計(5)和質量流量計(7)分別與輸入模塊連接，輸入模塊與智能控制器連接，智能控制器通過線性電流輸出模塊與交流電源模塊連接，線性電流輸出模塊與變頻泵(8)連接。

5.根據權利要求4所述的氣液兩相流量分相測量系統，其特征在于，智能控制器還連接有顯示模塊和報警模塊。

6.根據權利要求1所述的氣液兩相流量分相測量系統，其特征在于，濕式氣體流量計(5)的量程范圍可調。

7.根據權利要求1所述的氣液兩相流量分相測量系統，其特征在于，氣液分離裝置(1)包括圓柱體的筒體，筒體的直徑與液位改變速率匹配。

8.根據權利要求1～7任意一項所述的氣液兩相流量分相測量系統的工作方法，其特征在于，包括：

氣液兩相流管道接入氣液兩相流生成系統，開啟排氣閥門(3)和排液閥門(6)，氣液兩相流進入氣液分離裝置(1)；壓差傳感器(2)實時測量氣液分離裝置(1)內的高度壓差，經上位機單元(9)處理后得到氣液分離裝置(1)內液位高度；上位機單元(9)通過PID反饋調節變頻泵(8)的轉速，使氣液分離裝置(1)內液位高度為預設值，使排液口處沒有氣體流出；氣液分離裝置(1)內液位穩定后，開始測量兩相流量，若測量的兩相為高溫介質時，開啟換熱裝置(4)；經氣液分離裝置(1)分離后的氣相經過濕式氣體流量計(5)后排出，液相流經過質量流量計(7)后經變頻泵(8)排出，濕式氣體流量計(5)測得的氣相流量和質量流量計(7)測得的液相流量傳輸至上位機單元(9)。

9.根據權利要求8所述的氣液兩相流量分相測量系統的工作方法，其特征在于，還包括對氣相流量和液相流量進行修正：當氣液分離裝置(1)液位在下降時，濕式氣體流量計(5)測得的氣相流量與單位時間內氣液分離裝置(1)液位下降的體積量之和為實際氣相流量，質量流量計(7)測得的液相流量減去單位時間內氣液分離裝置(1)液位下降的體積量為實際液相流量；當氣液分離裝置(1)液位在上升時，濕式氣體流量計(5)測得的氣相流量減去單位時間內氣液分離裝置(1)液位上升的體積量為實際氣相流量，質量流量計(7)測得的液相流量與單位時間內氣液分離裝置(1)液位上升的體積量之和為實際液相流量。

10.根據權利要求8所述的氣液兩相流量分相測量系統的工作方法，其特征在于，上位機單元(9)通過PID反饋調節變頻泵(8)的轉速，使氣液分離裝置(1)內液位高度為預設值，具體為：

在上位機單元(9)預設液位數值、液位上下限值和液位改變速率；氣液兩相流進入氣液分離裝置(1)，當液位上升至預設值時，PID反饋調節程序控制變頻泵(8)運行，當出口流量超過入口液相流量時，液位開始下降；當氣液分離裝置(1)實際液位在預設值附近波動時，通過不斷減小液位改變速率，使液位波動頻率逐漸變慢，根據實際情況設置液位波動范圍和液位改變速率；當液位波動頻率達到測量條件后，開始測量兩相流量。