CN106325335A - 一种高效的多相检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效的多相检测装置，包括由多点压力变送器组成的检测组件，根据分离精度及各相流体流量及液位，对各相流体压力进行检测；信号处理组件：接收检测组件检测形成的强弱不同的电信号，记录相应位置的压力值，输出可执行的模拟量信号；执行组件：包括但不限于调节阀、料仓开关，接收可执行的模拟量信号并控制开度，调节进料口及出料口的物料流量。与现有技术相比，本发明解决了传统多相流体装置的设备投资大、流程复杂、检测信号不稳定造成产品质量波动的问题。

Description

一种高效的多相检测装置

技术领域

本发明属于多相流分离领域，尤其是涉及一种高效的多相检测装置，可以用于分离气液、气液液、气液固、液液、液固等分离多相流体的装置。

背景技术

在石油化工、高分子聚合、冶金矿山、环保治理等行业，其过程无论简单复杂，在生产中不可避免的会产生的多相流体，并需要分离。为了满足产品质量或工程功效的需求，传统上的多相检测主要使用多组精密的机械和仪表组合设备来实现多相的分离，机械设备例如分离罐、沉降槽等，仪表设备一般采取在线质量流量计、在线密度计、雷达或红外液位计等，设备投资大、流程复杂、因为检测信号不稳定造成产品质量波动、对操作人员业务素质和环境要求苛刻等不利因素。

中国专利CN101965218A公开了用于分离多相流体的方法和设备及其应用，其中多相中的一个或多个相悬浮于水中,水中具有尺寸为亚微米级和微米级范围的气泡/液滴/颗粒,和/或细小的特定的有机物或无机物存在于多相中的一个或多个相中,一装置被布置在旋流器或浮选槽中或与旋流器或浮选槽连接。该方法使流体相流流过形成为螺旋形状的管,以便在该螺旋形状中进行最初的相分离(聚结),多相被连续地沿切向引导出旋流器或浮选腔中的螺旋形状,其中在该旋流器或浮选腔中进一步分离。同时还公开了用于实现该方法和应用的设备，但是该设备没有进一步跟检测、信号处理装置等连接，因此仍然无法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，解决了传统多相流体装置的设备投资大、流程复杂、检测信号不稳定造成产品质量波动的问题，提供了一种新型简单可靠的多相分离装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高效的多相检测装置，包括：

检测组件：由多点压力变送器组成，根据分离精度及各相流体流量及液位，对各相流体压力进行检测；

信号处理组件：接收检测组件检测形成的强弱不同的电信号，记录相应位置的压力值，输出可执行的模拟量信号；

执行组件：包括但不限于调节阀、料仓开关，接收可执行的模拟量信号并控制开度，调节进料口及出料口的物料流量。

所述的多点压力变送器由压力测量膜片、毛细管、变送器探杆、变送器组成，

所述的毛细管两端分别连接压力测量膜片及变送器探杆，传递压力测量膜片检测得到的压力，所述的变送器探杆上端与变送器连接，变送器与被检测装置之间经带有密封的连接法兰相连。

所述的压力测量膜片以一定间隔固定连接或者活动连接在变送器探杆的不同表面上。

压力测量膜片的大小和形状可以根据分离精度要求和各相流体的流量以及液位等要求进行不同的选择，优选为矩形形状，布置在变送器探杆的各个面上。

所述的压力测量膜片通过充硅油的毛细管与压力变送器的电子测压部件相连接，膜片在压力作用下产生微小形变，形成强弱不同的电信号。

所述的变送器还通过导向杆直接与执行组件配合连接。

所述的信号处理组件，能接收多个输入信号，并根据公式计算出不同点的密度，也可以计算分层点的位置，然后根据设定分层点，决定是否执行相应的动作，如调节阀门、开关料仓等动作。

与现有技术相比，本发明将分离设备与压力测量仪表相结合，不但能利用设备本身的特点分离出各相产品，还能通过压力仪表的计算准确地测量出各相流体的界面和密度场的变化，从而高效的分离出各相的单一产品。

附图说明

图1为检测组件的主视结构示意图；

图2为检测组件的侧视结构示意图；

图3为信号处理组件的结构示意图；

图4为信号处理组件的信号采集示意图。

图中，1-导向杆、2-变送器、3-连接法兰、4-变送器探杆、5-毛细管、6-压力测量膜片、7-信号处理组件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种高效的多相检测装置，主要包括检测组件、信号处理组件及执行组件。其中，检测组件为多点压力变送器，根据分离精度及各相流体流量及液位，对各相流体压力进行检测。信号处理组件用于接收检测组件检测形成的强弱不同的电信号，记录相应位置的压力值，输出可执行的模拟量信号。执行组件：包括但不限于调节阀、料仓开关，接收可执行的模拟量信号并控制开度，调节进料口及出料口的物料流量。

检测组件的结构如图1-2所示，由压力测量膜片6、毛细管5、变送器探杆4、变送器2等组成，毛细管5两端分别连接压力测量膜片6及变送器探杆4，传递压力测量膜片检测得到的压力，变送器探杆4上端与变送器2连接，变送器2与被检测装置之间经带有密封的连接法兰3相连。其中，压力测量膜片6以一定间隔固定连接或者活动连接在变送器探杆的不同表面上。压力测量膜片的大小和形状可以根据分离精度要求和各相流体的流量以及液位等要求进行不同的选择，本实施例为矩形形状，布置在变送器探杆4的各个面上。

压力测量膜片通过充硅油的毛细管与压力变送器的电子测压部件相连接，膜片在压力作用下产生微小形变，形成强弱不同的电信号。

除此之外，变送器2还通过导向杆1直接与执行组件配合连接。这是为了增加相界面测量的准确性，安装一根与变送器探杆4相连的导向杆1，导向杆1连接气动或者电动执行组件，可实现上下移动。通过探杆移动，可以记录下不同位置的压力值，如果压力值的变化值和移动的距离成正比，那么就得出当前移动区间为同一分介质层，反之说明到了另外一层。

信号处理组件的结构如图3所示，检测的信号如图4所示。实际测量时，根据检测部分传输来的不同位高的压力电信号(测点1、测点2…测点n)，检测得到不同测点的压力(p1、p2…pn)，进一步计算出相邻膜片压力测点的压差Δp，相邻膜片压力测点之间的距离h是已知的，据公式ρ＝Δp/gh可算出测点之间的密度ρ。比较不同相邻点的ρ值，如果ρ为恒定值，那么可以判定膜片所接触的介质为均相，或在同一介质中，如果ρ不是恒定值，有多个值，则可以判断膜片所接触的介质是多相的，有多个相界面。信号处理部分除了完成上述出入信号的计算比较外，还可以完成复杂的判断和逻辑计算，向执行机构输出可执行的模拟信号，例如：设定值和实测值的比较，执行机构的比例、积分和微分调节参数的设置等。

执行结构检测部分检测的信号输送至信号处理部分，信号处理后，形成可执行的模拟量信号输送至执行机构执行，执行机构包括但不局限于调节阀，料仓开关等，在实际设备进行多相分离时可以根据密度和分层情况，通过调节阀控制进口物料流量，以及设备上各个口的出料量，或者调换出料口的位置来保证多相物料的高效分离。

实施例2

气-液-液相的分离(甲醇-苯项目分离)

混合介质包括:气态轻烃,液态芳烃和水

分离设备：卧式分离罐

操作压力及温度：0.45MPag，40℃；

分离产物：气态轻烃、碳5以下的混合烃类以及工艺生产水

功能过程描述：混合原料从底部进入，由于进料管出口处运动方向的改变进入的混合介质得到初级分离。分离出来的气体经气体空间及除沫器再次分离后从容器顶部出口排出。分离出来的液体在容器底部分为油水两层,经由不同的管口排出。

此时插入罐底的多点压力变送器，将得到的各点的压力pn送到计算机，由计算机计算出相界面的高度。每个测压膜片间距h，根据以下公式：

Δpn＝pn-pn-1＝ρngnh-ρn-1g(n-1)h

Δpn-1＝pn-1-pn-2＝ρn-1g(n-1)h-ρn-2g(n-2)h

当Δpn＝Δpn-1，则表明这两个测点处于同一相中，据ρn＝ρn-1，计算出该相的密度。

当Δpn≠Δpn-1＝Δpn-2，则表明这两个测点处于相界面两侧，计算出相界面的位置。

为了保证分离效果，单一物料能够稳定的分离出来，在设备上根据操作工况设计多个管口，管口出口处装有开关阀，且与压力变送器联锁，这样可以根据检测出来的相界面高度来控制出料的位置，进而避免混合介质进入下游装置。

实施例3

液-液相的分离(污水系统及制油系统中油水的分离)

混合介质包括:甲醇制油生产中产生的油水混合物

分离设备：立式分离罐

操作压力及温度：0.2MPag，40℃；

分离目的：回收利用

功能过程描述：在生产中含油的污水在进入下游处理装置前,通常先进入一个分离罐,回收水中的油相。为了使油相不进入到水相中，需要比较准确测出液面的位置，得到含有极少的生产水。

通过多点压力变送器测出的数据,送到计算机,由上述公式计算得出界面的位置。油和水出口管口装有开关阀，与多点压力变送器联锁。当界面在最低液位要求点时,关闭出水阀门；当界面达到油出口时，关闭出油阀门，从而保证油水两相不相互进入。

实施例4

高分子聚合度的控制(高分子行业，搅拌反应釜)

分离设备：搅拌反应釜

操作压力及温度：0.9MPag，150℃；

产物：聚合树脂产品

功能过程描述：水和生产该产品的原料依次送入搅拌反应器内，反应器在蒸汽或热水的加热作用下搅拌反应一定时间后，插入罐底的多点压力变送器，将得到的各点的压力送到计算机，由计算机计算出各点的密度。

多点压力变送器与出口开关阀联锁,如果计算出的各点的密度相等,且符合产品要求,则打开夹套循环水或冷冻水,并开启输送合格品的阀门将产品送去罐区。反之如果反应效果或搅拌效果不好,测出来的密度未达到要求,则打开阀门将不合格品送去进一步合成反应装置。

Claims (6)

1.一种高效的多相检测装置，其特征在于，该检测装置包括：

检测组件：由多点压力变送器组成，根据分离精度及各相流体流量及液位，对各相流体压力进行检测；

信号处理组件：接收检测组件检测形成的强弱不同的电信号，记录相应位置的压力值，输出可执行的模拟量信号；

执行组件：包括但不限于调节阀、料仓开关，接收可执行的模拟量信号并控制开度，调节进料口及出料口的物料流量。

2.根据权利要求1所述的一种高效的多相检测装置，其特征在于，所述的多点压力变送器由压力测量膜片、毛细管、变送器探杆、变送器组成，

所述的毛细管两端分别连接压力测量膜片及压力变送器的电子测压部件相连接，传递压力测量膜片检测得到的压力，所述的变送器探杆上端与变送器连接，变送器与被检测装置之间经带有密封的连接法兰相连。

3.根据权利要求2所述的一种高效的多相检测装置，其特征在于，所述的压力测量膜片以一定间隔固定连接在变送器探杆的不同表面上。

4.根据权利要求2所述的一种高效的多相检测装置，其特征在于，所述的压力测量膜片活动连接在变送器探杆的不同表面上。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的一种高效的多相检测装置，其特征在于，所述的压力测量膜片通过充硅油的毛细管与压力变送器的电子测压部件连接，膜片在压力作用下产生微小形变，形成强弱不同的电信号。

6.根据权利要求2所述的一种高效的多相检测装置，其特征在于，所述的变送器还通过导向杆直接与执行组件配合连接。