CN105628108A - 一种测量竖直管道内气液两相流流量的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量竖直管道内气液两相流流量的装置及方法。所述装置包括上变径管、下变径管、侧直管、弯折管、近红外发射探头、近红外接收探头、差压变送器、数据采集单元和数据处理单元。本发明改变近红外发射探头和近红外接收探头的设置方式，使近红外发射探头所发近红外光沿侧直管内流体流动方向传输，克服了现有技术中由于光路的折射、反射等光学效应所造成的管内光路复杂、数据冗余等缺点，保证了发射探头所发出的光学信号，经过被测流体及光学效应后，都可以被所对应的接收探头完全吸收，从而提高了相含率测量的准确度。利用差压变送器得到压力差，进而可求出总流量。基于总流量和相含率，可得到两相流中各相流量。

Description

一种测量竖直管道内气液两相流流量的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种多相流流量检测装置，具体地说是一种测量竖直管道内气液两相流流量的装置及方法。

背景技术

气液两相流中各相的流量可以由总流量乘以各相相含率而得出。目前，针对气液两相流相含率的测量方法主要有：直接测量法、射线吸收法、电学法、微波法和光学法。直接测量法主要用于测量装置的标定和实验室测量管道的平均截面含气率。但是由于测量时会切断流体的正常流动，所以不能在线、实时测量管道内的流动状态。射线吸收法测量原理是从射线源发出的射线穿透混合流体时被流体吸收，随着流体的厚度，信号呈现出指数衰减的规律，但射线吸收法测量过程中存在辐射操作有关的安全问题，且气泡和空隙率随时间的脉动对测量结果都有一定的影响。电学法是通过各相分布和电阻抗的关系来确定相含率，因此阻抗法也分为电导法和电容法。但电学测量易受流型影响，致使影响截面含气率的因素较多。微波法是在微波频率下通过介电常数的变化和相位移来实现多相流相含率的测量，具有实时性好、测量精度高、可靠性好、抗干扰能力强等优点，但具有局限性，目前测量油水两相流分相含率主要集中在低含水率和高含水率。和其他测量方法相比，光学法敏感度不易受流型影响，数据采集简单迅速，易于实时在线远距离连续测量，因此在两相流速度、相含率、流型等领域都有相关应用。

目前，已有实验室搭建了基于近红外光谱吸收特性的气液两相流相含率的检测装置。但是，利用实验室现有的管道装置对气液两相流进行检测时，在流型识别方面，对弹状流的识别较好，而如泡状流等识别不明显。分析其原因：除了漏光原因外，因为泡状流中气泡、液滴等分布的不规律性和复杂性，导致管道内光路经过反射、折射等光学效应，由发射探头发射出的光信号不能完全被对应的接收探头接收。对流型识别不明显将直接导致测量结果不准确。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种测量竖直管道内气液两相流流量的装置，以解决现有的检测装置对流型识别不太明显导致测量结果不够准确的问题。

本发明的目的之二就是提供一种测量竖直管道内气液两相流流量的方法，采用该方法无需对两相流进行分离即可准确地测量竖直管道内两相流的分相流量。

本发明的目的之一是这样实现的：一种测量竖直管道内气液两相流流量的装置，包括竖直设置且上下对称的上变径管和下变径管；所述上变径管包括上端的小口径管、下端的大口径管以及中间的过渡斜肩；所述下变径管包括上端的大口径管、下端的小口径管以及中间的过渡斜肩；两个变径管各自的小口径管分别与竖直管道相接；在两个变径管的大口径管之间设置有若干竖直的侧直管，所述侧直管的两端分别通过弯折管与两个大口径管相接，所述侧直管的内腔通过两端弯折管的内腔与两个大口径管的内腔相连通；在所述侧直管的上端设置有近红外发射探头，在所述侧直管的下端设置有近红外接收探头；在所述上变径管和所述下变径管上分别开有一测压孔，两个测压孔与差压变送器相接；所述近红外接收探头和所述差压变送器分别通过数据采集单元与数据处理单元相接。

两个变径管上过渡斜肩的倾斜角度为15°～21°。

所述侧直管的内径小于两个变径管上小口径管的内径，所有侧直管内腔的横截面面积之和大于两个变径管上小口径管内腔的横截面面积。

两个变径管上小口径管的内径与竖直管道的内径相等，且两个小口径管分别通过法兰与竖直管道相接。

所述测压孔开在两个变径管的大口径管或小口径管上，且两个测压孔呈对称设置。

本发明通过在竖直管道上连接上下对称的上变径管和下变径管，并在上变径管和下变径管之间设置侧直管，在侧直管的上端和下端分别安装近红外发射探头和近红外接收探头，竖直管道内的两相流流体由上至下流入上变径管，后经侧直管流入下变径管，再流入竖直管道内。近红外发射探头可发射近红外光，近红外光沿流体流动方向照射侧直管内的流体，近红外光经流体后会被流体吸收部分能量，近红外接收探头用于接收经流体吸收后的近红外光的光强信号。在上变径管和下变径管上分别开测压孔，差压变送器可通过两个测压孔测量上变径管和下变径管内的压力差。上、下变径管内的压力差以及经流体吸收后的近红外光的光强由数据采集单元发送至数据处理单元，数据处理单元根据其所接收到的数据即可计算得出竖直管道内流体总流量、各相相含率以及各相流量。

现有技术中采用近红外光照射流体都是使近红外光垂直于流体流动方向而进行的照射，本发明改变近红外发射探头和近红外接收探头的设置方式，使近红外发射探头所发近红外光沿侧直管内流体流动方向传输，由此可克服装置漏光，泡状流中气泡、液滴等分布的不规律性和复杂性等，导致管道内光路经过反射、折射等光学效应后，经过管道内流体之后的发射探头发射出的光信号不能完全被对应的接收探头接收，从而造成了流型识别效果不佳，流型判断不准确的情况；使得管道内的光线，无论如何反射、折射，都可以被对应的接收探头接收，大幅提高了光从入口方向进入后被接收的比例，从而达到更加准确测量的目的。

本发明的目的之二是这样实现的：一种测量竖直管道内气液两相流流量的方法，包括如下步骤：

a、将上变径管和下变径管上的小口径管分别通过法兰连接在竖直管道上；

所述上变径管包括上端的小口径管、下端的大口径管以及中间的过渡斜肩；所述下变径管包括上端的大口径管、下端的小口径管以及中间的过渡斜肩；在所述上变径管和所述下变径管上分别开有一测压孔；在两个变径管的大口径管之间设置有若干竖直的侧直管，所述侧直管的两端分别通过弯折管与两个大口径管相接，所述侧直管的内腔通过两端弯折管的内腔与两个大口径管的内腔相连通；在所述侧直管的上端设置有近红外发射探头，在所述侧直管的下端设置有近红外接收探头；竖直管道内的两相流流体首先流入上变径管内，之后经弯折管流入侧直管内，再经弯折管流入下变径管内，接着由下变径管流入竖直管道内；

b、由差压变送器通过两个变径管上的测压孔测量流体在两个变径管内的压力差，同时将所测数据经数据采集单元发送至数据处理单元；

c、由驱动模块驱动近红外发射探头发射近红外光，所发射的近红外光沿流体流动方向照射侧直管内的流体，近红外接收探头接收经流体吸收后的近红外光的光强信号，并将所接收到的信号经数据采集单元发送至数据处理单元；

d、数据处理单元根据接收到的流体在两个变径管内的压力差以及经流体吸收后的近红外光的光强计算竖直管道内流体总流量、各相相含率以及各相流量。

步骤d中流体总流量的计算公式为：

$Q_v={\mathrm{KS}}_a\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}P}{\mathrm{\ρ}}}$

式中，Q_v为竖直管道内流体的总流量，K为流出系数，S_a为所有侧直管内腔的横截面面积之和，ΔP为上下变径管内的压力差，ρ为流体密度。

步骤d中气相体积含率的计算公式为：

${\mathrm{\β}}_g=\frac{1}{N}({\mathrm{\β}}_{g1}+{\mathrm{\β}}_{g2}+......+{\mathrm{\β}}_{gN})$

式中：β_g为气相体积含率，N为侧直管的个数，β_gN为第N个侧直管的气相体积含率；

${\mathrm{\β}}_{gN}=\frac{I_N-I_1}{I_g-I_1}$

I_N为第N个侧直管下端近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强，I_l为侧直管内全是液体时近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强，I_g为侧直管内全是气体时近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强；

液相体积含率的计算公式为：β_l＝1-β_g；

竖直管道内两相流中气相流量为：Q_g＝Q_v×β_g；

竖直管道内两相流中液相流量为：Q_l＝Q_v×(1-β_g)。

本发明所提供的测量竖直管道内气液两相流流量的方法，借助于上述测量竖直管道内气液两相流流量的装置，使近红外发射探头所发近红外光沿侧直管内流体流动方向传输，克服了现有技术中由于光路的折射、反射等光学效应所造成的管内光路复杂、数据冗余等缺点，保证了发射探头所发出的光学信号，经过被测流体及光学效应后，都可以被所对应的接收探头完全吸收，从而提高了相含率测量的准确度。同时利用差压变送器得到压力差，根据压力差与流量之间的关系，计算得出竖直管道内流体的总流量。基于总流量和相含率，可得到两相流中各相流量，为气液两相流的检测提供了一个新的思路。

附图说明

图1是本发明中与竖直管道相接的上、下变径管及侧直管的结构示意图。

图中：1、上变径管，1-1、第一小口径管，1-2、第一过渡斜肩，1-3、第一大口径管，2、下变径管，2-1、第二大口径管，2-2、第二过渡斜肩，2-3、第二小口径管，3、侧直管，4、弯折管，5、近红外发射探头，6、近红外接收探头，7、测压孔，8、法兰。

具体实施方式

实施例1，一种测量竖直管道内气液两相流流量的装置。

如图1所示，本发明所提供的测量竖直管道内气液两相流流量的装置包括上变径管1、下变径管2、侧直管3、弯折管4、近红外发射探头5、近红外接收探头6、差压变送器、数据采集单元和数据处理单元。

上变径管1和下变径管2均为竖直状态，且两者呈上下对称结构。上变径管1包括上端的第一小口径管1-1、下端的第一大口径管1-3以及连接第一小口径管1-1和第一大口径管1-3的第一过渡斜肩1-2。第一小口径管1-1和第一大口径管1-3均为直管，第一过渡斜肩1-2为圆台状管，第一过渡斜肩1-2的倾斜角度(即母线与中心轴线之间的夹角)为15°～21°。第一小口径管1-1的上端通过法兰8连接上部的竖直管道，竖直管道内流动着待测的两相流流体。下变径管2包括上端的第二大口径管2-1、下端的第二小口径管2-3以及连接第二大口径管2-1和第二小口径管2-3的第二过渡斜肩2-2。第二大口径管2-1和第二小口径管2-3均为直管，第二过渡斜肩2-2为圆台状管，第一过渡斜肩1-2的倾斜角度为15°～21°。第二小口径管2-3的下端通过法兰8连接下部的竖直管道。第一小口径管1-1与第二小口径管2-3的内径相同、长度相同，两者呈上下对称结构；且第一小口径管1-1的内径与竖直管道的内径相等。第一大口径管1-3与第二大口径管2-1的内径相同、长度相同，两者呈上下对称结构。第一过渡斜肩1-2与第二过渡斜肩2-2呈上下对称结构。

侧直管3设置在第一大口径管1-3与第二大口径管2-1之间，且对应第一大口径管1-3和第二大口径管2-1的四周边缘部位。侧直管3为竖立的直管，侧直管3的数量为N个，4≤N≤10。N个侧直管3一般均匀设置，N个侧直管3可围成一个圆形结构。侧直管3靠近上端的侧壁通过弯折管4与第一大口径管1-3的下端面相接，侧直管3靠近下端的侧壁通过弯折管4与第二大口径管2-1的上端面相接。弯折管4可以为弧形管(圆心角可以为90°)，也可以是L型折弯管。侧直管3的内腔通过上下两端弯折管4的内腔与第一大口径管1-3和第二大口径管2-1的内腔相连通。测量流体时，上部竖直管道内的流体首先流入上变径管1内(图中箭头所示)，之后经弯折管4流入侧直管3内，再经弯折管4流入下变径管2内，最后由下变径管2流入下部的竖直管道内。侧直管3、弯折管4为节流元件。

弯折管4的内径与侧直管3的内径相同。单个侧直管3的内径小于第一小口径管1-1(以及第二小口径管2-3)的内径，也就是说单个侧直管3内腔的横截面面积小于第一小口径管1-1内腔的横截面面积，但所有(即N个)侧直管3内腔的横截面面积之和大于第一小口径管1-1内腔的横截面面积。这样设计的目的是为了减小流体流经节流元件时的压损，提高测量准确度。

侧直管3的上端面和下端面可通过紧定螺钉固定玻璃薄片，并设置密封胶圈，以达到密封的目的。近红外发射探头5安装在侧直管3的上端面，近红外接收探头6安装在侧直管3的下端面。在驱动模块的驱动下，近红外发射探头5可以发射近红外光，所发射近红外光透过玻璃薄片后沿流体流动方向照射侧直管3内的两相流流体；穿过流体后的近红外光会被流体吸收部分能量，从而使得其光强减弱；在驱动模块的驱动下，近红外接收探头6可接收经流体吸收后的近红外光的光强信号。近红外接收探头6可将所接收到的光强信号通过数据采集单元发送至数据处理单元。

流体经上变径管1、弯折管4进入侧直管3后，由于侧直管3的内径小于第一小口径管1-1的内径，因此会造成流束的局部收缩，使流体的流速产生变化，即动能发生变化。静压力随着流束的恢复而逐渐恢复，流通截面的缩小和扩张，要消耗一部分能量，同时流体流经节流元件时，要克服摩擦力，所以流体的静压力不能恢复到原来数值，而产生了压力损失。上、下变径管内的压力差与流量有关。流体流量越大，在上、下变径管内产生的压力差越大，通过测量压力差，即可求出总流量。因此本发明在上变径管1和下变径管2上分别开一测压孔7，测压孔7为圆形结构，且两个测压孔7呈上下对称结构，两个测压孔7的轴心在同一直线上，以保证取压的一致性。两个测压孔7可以分别开在第一大口径管1-3和第二大口径管2-1的侧壁，也可以分别开在第一小口径管1-1和第二小口径管2-3的侧壁。本实施例中两个测压孔7分别开在第一大口径管1-3和第二大口径管2-1的侧壁，如图1所示，且测压孔7距侧直管3端部的距离为侧直管3内径的1.5倍。

差压变送器通过两个测压孔7可测量流体在上变径管1和下变径管2内的压力差。所测压力差可经数据采集单元发送至数据处理单元。数据采集单元一般为数据采集卡，数据处理单元可以为计算机。还可设置温度传感器，由温度传感器采集上变径管1和下变径管2内的温度，所采集温度经数据采集单元发送至数据处理单元，可对上变径管1和下变径管2内的压力差进行温度补偿。

数据处理单元接收由数据采集单元所发送的流体在上变径管1和下变径管2内的压力差信号及经流体吸收后的近红外光的光强信号，并根据接收到的信号计算竖直管道内流体总流量、各相相含率以及各相流量。具体计算公式可参见下面实施例中所描述。

实施例2，一种测量竖直管道内气液两相流流量的方法。

如图1所示，本实施例所提供的测量竖直管道内气液两相流流量的方法包括如下步骤：

a、将上变径管1的上端和下变径管2的下端分别通过法兰8连接在竖直管道上。

上变径管1和下变径管2均为竖直状态，且两者呈上下对称结构。上变径管1包括上端的第一小口径管1-1、下端的第一大口径管1-3以及连接第一小口径管1-1和第一大口径管1-3的第一过渡斜肩1-2。第一小口径管1-1的上端通过法兰8连接上部的竖直管道。下变径管2由上至下依次包括第二大口径管2-1、第二过渡斜肩2-2和第二小口径管2-3。第二小口径管2-3的下端通过法兰8连接下部的竖直管道。在第一大口径管1-3和第二大口径管2-1的侧壁分别开有一测压孔7，两个测压孔7呈上下对称结构，两个测压孔7的轴心在同一直线上，以保证取压的一致性。

在第一大口径管1-3与第二大口径管2-1之间设置有N个竖直的侧直管3，侧直管3对应第一大口径管1-3和第二大口径管2-1的四周边缘部位。本实施例中N为8，8个侧直管3均匀分布。侧直管3的上下两端侧壁分别通过弯折管4与第一大口径管1-3和第二大口径管2-1的端面相接，侧直管3的内腔通过两端弯折管4的内腔与第一大口径管1-3和第二大口径管2-1的内腔相连通。在侧直管3的上端安装有近红外发射探头5，在侧直管3的下端安装有近红外接收探头6。

弯折管4的内径与侧直管3的内径相同。单个侧直管3的内径小于第一小口径管1-1(以及第二小口径管2-3)的内径，即单个侧直管3内腔的横截面面积小于第一小口径管1-1内腔的横截面面积，但8个侧直管3内腔的横截面面积之和大于第一小口径管1-1内腔的横截面面积。上部竖直管道内的两相流流体首先流入上变径管1内，之后经弯折管4流入各侧直管3内，再经弯折管4流入下变径管2内，最后由下变径管2流入下部的竖直管道内。

b、由差压变送器通过两个变径管上的测压孔7测量流体在上变径管1和下变径管2内的压力差，同时由数据采集单元采集流体在两个变径管内的压力差信号并发送至数据处理单元。

c、由驱动模块驱动近红外发射探头5发射近红外光，所发射的近红外光沿流体流动方向，对侧直管3内不同流型不同液相含率的两相流流体进行照射，照射后衰减的近红外光光强信号被近红外接收探头6所接收；同时由数据采集单元采集经流体吸收后的近红外光的光强信号并发送至数据处理单元。

d、数据处理单元根据接收到的流体在两个变径管内的压力差信号计算竖直管道内流体总流量。近红外光透过不同比例的两相流，近红外接收探头所接收到的近红外光的光强不同。数据处理单元根据接收到的近红外光的光强信号计算竖直管道内各相相含率。基于流体总流量和相含率，即可得出各相流量。

数据处理单元在计算竖直管道内流体总流量时所依据的公式如下：

$Q_v={\mathrm{KS}}_a\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}P}{\mathrm{\ρ}}}---\left(1\right)$

式(1)中，Q_v为竖直管道内流体的总流量(单位：m³/s)，K为流出系数，S_a为所有侧直管内腔的横截面面积之和(单位：m²)，ΔP为上、下变径管内的压力差(单位：Pa)，ρ为流体密度(单位：kg/m³)。

K为通过实验预先确定的值。实验过程为：将本发明中的装置竖直在两相流竖直管道上，并连接好差压变送器、数据采集单元和数据处理单元。竖直管道内的两相流是由一路管道内的气体和一路管道内的液体汇成，在气体管道和液体管道上分别安装流量检测表(属于标准表)，调节气体管道和液体管道上的阀门使气体、液体至一定的流速，通过差压变送器采集上变径管和下变径管内的压力差ΔP(可测多组)，同时通过管道上安装的流量检测表来读取所对应的体积流量，可获得竖直管道内两相流的体积总流量Q_v(也可通过在竖直管道上安装标准表来测量)。实验中所有侧直管内腔的横截面面积之和S_a已知，被测两相流流体的密度ρ已知，结合多组压力差ΔP、Q_v，通过数据拟合可得出流出系数K。

本发明中由于侧直管长度有限，因此侧直管内流体的截面相含率可近似等于体积相含率。近红外光穿过侧直管内的流体时，气体和液体都会吸收近红外光的能量，但两者对近红外光所吸收的程度不同，也就是说，近红外光经气体和液体后所衰减的程度不同，近红外光的衰减表现为光强的减弱。对于特定波长的近红外光，经两相流后近红外光光强的衰减等于近红外光分别经不同相流体后光强衰减的线性之和。因此本发明还需要预先做如下实验：使侧直管内流动的全部是气体，并由近红外发射探头发射近红外光，使近红外光沿气体流动方向照射侧直管内的全部气体，由近红外接收探头接收经气体吸收后的近红外光的光强信号，记录该光强为I_g；使侧直管内流动的全部是液体，并由近红外发射探头发射近红外光，使近红外光沿液体流动方向照射侧直管内的全部液体，由近红外接收探头接收经液体吸收后的近红外光的光强信号，记录该光强为I_l。则对于侧直管内存在两相流(气体和液体与上述实验时所用气体、液体对应相同)时，假设其内所含气相体积含率为x，则其内所含液相体积含率为(1-x)，若近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强为I，则有：I＝I_g·x+I_l(1-x)，通过计算即可得出单个侧直管内气相体积含率x。

本发明中，若侧直管的个数为N，则第N个侧直管内气相体积含率为：

${\mathrm{\β}}_{gN}=\frac{I_N-I_1}{I_g-I_1}---\left(2\right)$

式(2)中，I_N为第N个侧直管下端近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强，I_l为侧直管内全是液体时近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强，I_g为侧直管内全是气体时近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强。

对所有侧直管内气相体积含率求平均，即得竖直管道内两相流中气相体积含率，因此有如下公式：

${\mathrm{\β}}_g=\frac{1}{N}({\mathrm{\β}}_{g1}+{\mathrm{\β}}_{g2}+......+{\mathrm{\β}}_{gN})---\left(3\right)$

式(3)中：β_g为竖直管道内的气相体积含率，N为侧直管的个数，β_gN为第N个侧直管内的气相体积含率。

竖直管道内液体体积含率的计算公式为：β_l＝1-β_g。

竖直管道内两相流中气相流量为：Q_g＝Q_v×β_g。

竖直管道内两相流中液相流量为：Q_l＝Q_v×(1-β_g)。

Claims (8)

1.一种测量竖直管道内气液两相流流量的装置，其特征是，包括竖直设置且上下对称的上变径管和下变径管；所述上变径管包括上端的小口径管、下端的大口径管以及中间的过渡斜肩；所述下变径管包括上端的大口径管、下端的小口径管以及中间的过渡斜肩；两个变径管各自的小口径管分别与竖直管道相接；在两个变径管的大口径管之间设置有若干竖直的侧直管，所述侧直管的两端分别通过弯折管与两个大口径管相接，所述侧直管的内腔通过两端弯折管的内腔与两个大口径管的内腔相连通；在所述侧直管的上端设置有近红外发射探头，在所述侧直管的下端设置有近红外接收探头；在所述上变径管和所述下变径管上分别开有一测压孔，两个测压孔与差压变送器相接；所述近红外接收探头和所述差压变送器分别通过数据采集单元与数据处理单元相接。

2.根据权利要求1所述的测量竖直管道内气液两相流流量的装置，其特征是，两个变径管上过渡斜肩的倾斜角度为15°～21°。

3.根据权利要求1所述的测量竖直管道内气液两相流流量的装置，其特征是，所述侧直管的内径小于两个变径管上小口径管的内径，所有侧直管内腔的横截面面积之和大于两个变径管上小口径管内腔的横截面面积。

4.根据权利要求1所述的测量竖直管道内气液两相流流量的装置，其特征是，两个变径管上小口径管的内径与竖直管道的内径相等，且两个小口径管分别通过法兰与竖直管道相接。

5.根据权利要求1所述的测量竖直管道内气液两相流流量的装置，其特征是，所述测压孔开在两个变径管的大口径管或小口径管上，且两个测压孔呈对称设置。

6.一种测量竖直管道内气液两相流流量的方法，其特征是，包括如下步骤：

a、将上变径管和下变径管上的小口径管分别通过法兰连接在竖直管道上；

所述上变径管包括上端的小口径管、下端的大口径管以及中间的过渡斜肩；所述下变径管包括上端的大口径管、下端的小口径管以及中间的过渡斜肩；在所述上变径管和所述下变径管上分别开有一测压孔；在两个变径管的大口径管之间设置有若干竖直的侧直管，所述侧直管的两端分别通过弯折管与两个大口径管相接，所述侧直管的内腔通过两端弯折管的内腔与两个大口径管的内腔相连通；在所述侧直管的上端设置有近红外发射探头，在所述侧直管的下端设置有近红外接收探头；竖直管道内的两相流流体首先流入上变径管内，之后经弯折管流入侧直管内，再经弯折管流入下变径管内，接着由下变径管流入竖直管道内；

b、由差压变送器通过两个变径管上的测压孔测量流体在两个变径管内的压力差，同时将所测数据经数据采集单元发送至数据处理单元；

c、由驱动模块驱动近红外发射探头发射近红外光，所发射的近红外光沿流体流动方向照射侧直管内的流体，近红外接收探头接收经流体吸收后的近红外光的光强信号，并将所接收到的信号经数据采集单元发送至数据处理单元；

d、数据处理单元根据接收到的流体在两个变径管内的压力差以及经流体吸收后的近红外光的光强计算竖直管道内流体总流量、各相相含率以及各相流量。

7.根据权利要求6所述的测量竖直管道内气液两相流流量的方法，其特征是，步骤d中流体总流量的计算公式为：

$Q_v={\mathrm{KS}}_a\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}P}{\mathrm{\ρ}}}$

式中，Q_v为竖直管道内流体的总流量，K为流出系数，S_a为所有侧直管内腔的横截面面积之和，ΔP为上、下变径管内的压力差，ρ为流体密度。

8.根据权利要求7所述的测量竖直管道内气液两相流流量的方法，其特征是，步骤d中气相体积含率的计算公式为：

${\mathrm{\β}}_g=\frac{1}{N}({\mathrm{\β}}_{g1}+{\mathrm{\β}}_{g2}+......+{\mathrm{\β}}_{gN})$

式中：β_g为气相体积含率，N为侧直管的个数，β_gN为第N个侧直管的气相体积含率；

${\mathrm{\β}}_{gN}=\frac{I_N-I_1}{I_g-I_1}$

I_N为第N个侧直管下端近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强，I_l为侧直管内全是液体时近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强，I_g为侧直管内全是气体时近红外接收探头所接收到的经流体吸收后的近红外光的光强；

液相体积含率的计算公式为：β_l＝1-β_g；

竖直管道内两相流中气相流量为：Q_g＝Q_v×β_g；

竖直管道内两相流中液相流量为：Q_l＝Q_v×(1-β_g)。