CN112763683B - 用于湿天然气检测的混合装置和湿天然气的检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿天然气的检测系统用于湿天然气检测的混合装置和湿天然气的检测系统，该混合装置包括：内层管，所述内层管具有进气端和出气端，所述进气端用于与天然气管道连通；套装在所述内层管上的外层管，所述内层管和所述外层管之间具有环形空间，所述外层管的侧壁上具有注液口，所述外层管的一端与所述内层管的侧壁密封连接，所述出气端位于所述外层管内部；混合单元，位于与所述注液口连通的管路上，用于混合烃类液体和水。本发明能快速形成流动状态为环状流的湿天然气，有利于提高检测结果准确性。

Description

用于湿天然气检测的混合装置和湿天然气的检测系统

技术领域

本发明涉及天然气测试技术领域，特别涉及一种用于湿天然气检测的混合装置和湿天然气的检测系统。

背景技术

天然气是一种重要的清洁能源，其需求量越来越高。天然气开采过程中，从井口获取的气体通常为包含有液体(例如水、烃类液体)的湿天然气。为了提高开采质量，需要对湿天然气的流量进行准确地检测。

目前的湿天然气检测装置均采用空气和水为测试介质，制备测试用混合气体时，将空气和水同时注入到同一容器内充分混合，混合后再通入湿天然气检测装置内检测。

由于湿天然气多为天然气、烃类液体和水的三相混合物，且湿天然气的流动特征是气体占主导，气体推动液体流动，其流动形态为气体在管道中心，液体在管壁周围的环状流，而将空气和水同时注入到同一容器内混合制备的混合气体的流动状态与环状流的流动状态相差较大，容易导致检测结果出现偏差、准确性较差。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于湿天然气检测的混合装置和湿天然气的检测系统，能快速形成流动状态为环状流的湿天然气，有利于提高检测结果准确性。

所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种用于湿天然气检测的混合装置，所述混合装置包括：内层管，所述内层管具有进气端和出气端，所述进气端用于与天然气管道连通；套装在所述内层管上的外层管，所述内层管和所述外层管之间具有环形空间，所述外层管的侧壁上具有注液口，所述外层管的一端与所述内层管的侧壁密封连接，所述出气端位于所述外层管内部；混合单元，位于与所述注液口连通的管路上，用于混合烃类液体和水。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述外层管包括相连通的第一管段和第二管段，所述第一管段的管径大于所述第二管段的管径，所述注液口位于所述第一管段。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述内层管包括第三管段和第四管段，所述第一法兰位于所述第三管段与所述第四管段相对的一端，所述第四管段与所述第三管段相对的一端具有外凸缘，所述外凸缘的一端面与所述第一法兰相抵，所述外凸缘的另一端面与所述第二法兰相抵。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述混合单元为内部具有空腔的腔体，所述腔体具有第一出入端口、第二出入端口和第三出入端口，所述第一出入端口、所述第二出入端口和所述第三出入端口均与所述空腔连通，所述第三出入端口与所述注液口连通。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述混合装置还包括：用于测量流入所述内层管的天然气流量的第一测量单元、用于测量流入所述混合单元的水的流量的第二测量单元和用于测量流入所述混合单元的烃类液体的流量的第三测量单元，所述第一测量单元位于与所述内层管的进气端连通的管路上，所述第二测量单元位于与所述混合单元连通的管路上，所述第三测量单元位于与所述混合单元连通的管路上。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述混合装置还包括：用于调节流入所述内层管的天然气的流量和/或压强的第一调节单元、用于调节流入所述混合单元的水的流量和/或压强的第二调节单元和用于调节流入所述混合单元的烃类液体的流量和/或压强的第三调节单元，所述第一调节单元位于与所述内层管的进气端连通的管路上，所述第二调节单元位于与所述混合单元连通的管路上，所述第三调节单元位于与所述混合单元连通的管路上。

另一方面，本发明实施例提供了一种湿天然气的检测系统，所述检测系统用于检测如前文所述的混合装置制备的湿天然气，包括：所述混合装置、测试舱和测试管道，所述测试管道与所述混合装置的外层管的另一端连通，所述测试舱的侧壁上具有透明视窗，所述测试管道包括第一管壁和第二管壁，所述第一管壁和所述第二管壁的两条分界线沿所述测试管道的轴向延伸，所述第一管壁为透明侧壁，所述第二管壁为非透明侧壁，所述第一管壁与所述透明视窗相对。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述第一管壁所在圆弧对应的圆心角为180°至240°，或者，所述第一管壁所在圆弧对应的圆心角为15°至60°。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述透明视窗呈弧形状，所述透明视窗所在圆弧对应的圆心角不小于所述第一管壁所在圆弧对应的圆心角，

或者，所述透明视窗包括侧边相连的第一视窗板和第二视窗板，所述第一视窗板上与所述第二视窗板相连的侧边相对的一侧边距所述第二视窗板的距离不小于所述测试管道的直径，所述第二视窗板上与所述第一视窗板相连的侧边相对的一侧边距所述第一视窗板的距离不小于所述测试管道的直径。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述检测系统还包括用于分离湿天然气的液体的分离单元，所述分离单元位于与所述测试管道连通的管路上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例的检测系统中包括与天然气管道连通的内层管、套装内层管上的外层管，并且内层管和外层管之间具有环形空间，外层管的侧壁上具有注液口，混合单元与注液口连通，混合单元用于混合烃类液体和水，使用时，天然气管道内的天然气会进入内层管内，而混合单元混合的混合液体可以通过注液口进入到内层管和外层管之间的环形空间，由于内层管的出气端位于外层管内部，因此内层管的天然气和外层管内的液体会在内层管的出气端混合，从而形成流动状态为环状流的湿天然气，有利于提高检测结果准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种湿天然气的检测系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种用于湿天然气检测的混合装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种用于湿天然气检测的混合装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种用于湿天然气检测的混合装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种用于湿天然气检测的混合装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种用于湿天然气检测的混合装置的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种湿天然气的检测系统的结构框图；

图8是本发明实施例提供的一种测试舱与测试管道的位置示意图；

图9是本发明实施例提供的一种测试管道的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的一种测试管道的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的一种测试舱的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种湿天然气的检测系统的结构框图，图2是本发明实施例提供的一种用于湿天然气检测的混合装置的结构示意图。如图1、2所示，该混合装置包括：内层管1、混合单元1和套装在内层管1上的外层管2，内层管1具有进气端1a和出气端1b，进气端1a用于与天然气管道连通；内层管1和外层管2之间具有环形空间10，外层管2的侧壁上具有注液口20，外层管2的一端与内层管1的侧壁密封连接，出气端1b位于外层管2内部，混合单元9位于与注液口20连通的管路上，用于混合烃类液体和水。

其中，内层管1位于外层管2内部是指外层管2的另一端沿外层管2的轴向突出于内层管1，即外层管2将出气端2包覆在其内。

本发明实施例的检测系统中包括与天然气管道连通的内层管、套装内层管上的外层管，并且内层管和外层管之间具有环形空间，外层管的侧壁上具有注液口，混合单元与注液口连通，混合单元用于混合烃类液体和水，使用时，天然气管道内的天然气会进入内层管内，而混合单元混合的混合液体可以通过注液口进入到内层管和外层管之间的环形空间，由于内层管的出气端位于外层管内部，因此内层管的天然气和外层管内的液体会在内层管的出气端混合，从而形成流动状态为环状流的湿天然气，有利于提高检测结果准确性。

由于检测时采用天然气、水和烃类液体为测试介质，能模拟出天然气工业中三相混合的湿天然气的实际流动状态，因而测量结果偏差较小，能提高检测的准确性。

可选地，混合单元9可以是内部具有空腔的腔体。腔体包括第一出入端口9a、第二出入端口9b和第三出入端口9c，第一出入端口9a、第二出入端口9b和第三出入端口9c均与混合腔体的空腔连通，第一出入端口9a可用于向空腔内部注入水、第二出入端口9b可用于向空腔内部注入烃类液体，第三出入端口9c与注液口20连通，水和烃类液体在空腔内混合后可以依次经过第三出入端口、注液口20进入到环形空间10内。

其中，第三出入端口9c上还可以设置调节阀、流量调压阀等阀门，以便于控制通过第一出入端口9a、第二出入端口9b进入空腔内混合后的混合液体注入到环形空间10内。

需要说明的是，图3中所示出的混合单元为方形的腔体结构，混合单元位于外层管下方，但并不用以限制混合单元实际形状结构，及混合单元实际的布置位置，混合单元也可以为球形等多种形状的腔体结构，或布置在外层管上方，只要腔体结构内具有可用于混合水和烃类液体的空腔，且具有多个出入端口以便于液体出入腔体结构，以实现液体混合并可汇入环形空间即可。

如图4所示，外层管2包括相连通的第一管段21和第二管段22，第一管段21的管径大于第二管段22的管径，注液口20位于第一管段21。本实施例中，第一管段21和第二管段22连接处具有第一过渡管段24，第一过渡管段24为管径逐渐变化的管道，第一过渡管段24与第一管段21连接的一端至第一过渡管段24与第二管段22连接的一端管径逐渐变小。这样在第一管段21内可以缓存较多的液体，然后通过第一过渡管段24缓冲进入到第二管段22，使得外层管2内的液体稳定地流动。

示例性地，第一管段21的管径的取值范围可以是100mm至140mm，例如，第一管段21的管径可以是130±5mm。第一过渡管段24的母线与轴线的夹角的取值范围可以是30°至50°，例如，第一过渡管段24的母线与轴线的夹角可以是40±2°。第二管段22的管径的取值范围可以是75mm至90mm，例如，第二管段22的管径可以是78±2mm，其中，第二管段22的长度可以不小于330mm，以便液体在进入内层管1之前有足够的缓冲距离。

如图5所示，内层管1的侧壁上具有第一法兰11，外层管2的一端具有第二法兰23，第一法兰11和第二法兰23密封连接。通过第一法兰11和第二法兰23能方便快速地连接内层管1和外层管2，同时第一法兰11和第二法兰23的密封连接，可以防止外层管2内的液体从外层管2的一端流出外层管2。

如图6所示，内层管1包括第三管段12和第四管段13，第一法兰11位于第三管段12与第四管段13相对的一端，第四管段13与第三管段12相对的一端具有外凸缘14，外凸缘14的外径不小于外层管2的内径，且外凸缘14位于第一法兰11和第二法兰23之间，以使得外凸缘14的一端面与第一法兰11相抵，外凸缘14的另一端面与第二法兰23相抵。本实施例中，内层管1采用第三管段12和第四管段13的两段式结构，其中，第四管段13位于外层管2内部，第三管段12位于外层管2外部，第四管段13上设有外凸缘14，第一法兰11和第二法兰23能通过螺栓固定连接，外凸缘14在第一法兰11和第二法兰23的夹持下可以将第四管段13固定在外层管2内，且设置外凸缘14还能提高第一法兰11和第二法兰23之间的密封性。同时通过第一法兰11和第二法兰23进行轴向限位，这样可以方便内层管1的快速拆装。

可选地，第四管段13具有外凸缘14的一端处具有第二过渡管段15，第二过渡管段15与外凸缘14连接的一端至第二过渡管段15的另一端管径逐渐变小，通过第二过渡管段15的缓冲作用，能使天然气平缓地从第三管段12流入第四管段13。第四管段13的另一端处具有第三过渡管段16，第三过渡管段16靠近外凸缘14的一端至第三过渡管段16的另一端管径逐渐变大，通过第三过渡管段16的缓冲作用，能使天然气平缓地从内层管1汇入外层管2内，使液体和天然气能充分地混合。

示例性地，第三管段12的长度的取值范围可以是100mm至140mm，例如，第三管段12的长度可以是115±5mm，第三管段12的管径可以为75mm至90mm，例如，第三管段12的管径可以是78±2mm。第二过渡管段15的母线与轴线的夹角可为12°至16°，例如，第二过渡管段15的母线与轴线的夹角可以是13.5±0.5°。第四管段13的长度的取值范围可以是350mm至450mm，例如，第四管段13的长度可以是390±10mm，第四管段13的管径可以为65mm至73mm，例如，第四管段13的管径可以是69±1mm。第三过渡管段16的母线与轴线的夹角可为8°至12°，例如，第二过渡管段15的母线与轴线的夹角可以是9.5±0.5°。

如图1所示，该湿天然气的检测系统包括混合装置A和与混合装置A的外层管2的另一端连通的检测管道4，检测管道4用于将混合后的湿天然气输送至测试管道5内进行检测。其中，混合装置A还包括：用于测量流入内层管1的天然气流量的第一测量单元31、用于测量流入外层管2的水的流量的第二测量单元32和用于测量流入混合单元9的烃类液体的流量的第三测量单元33，第一测量单元31位于与内层管1的进气端1a连通的管路上，第二测量单元32位于与混合单元9连通的管路上，第三测量单元33位于与混合单元9连通的管路上。通过设置在与内层管1连通的管路上设置第一测量单元可以测量流入内层管1的天然气的流量，通过设置在与混合单元9连通的管路上设置第二测量单元32和第三测量单元33可以测量流入混合单元9的水和烃类液体的流量，从而能控制天然气、水和烃类液体的混合比例，以实现多种不同比例的湿天然气的检测。待形成所需的湿天然气后湿天然气会进入检测管道内进行湿天然气的检测。

示例性地，第一测量单元31、第二测量单元32和第三测量单元可以是流量计，通过流量计可以确定进入内层管1内的天然气的流量和进入混合单元9内的水和烃类液体的流量，以便于精确地控制用于检测的湿天然气的含液率，以实现多种不同含液配比的湿天然气的检测。

图7是本发明实施例提供的另一种湿天然气的检测系统的结构框图。如图7所示，该检测系统中混合装置A还包括：用于调节流入内层管1的天然气的流量和/或压强的第一调节单元71、用于调节流入混合单元9的水的流量和/或压强的第二调节单元72和用于调节流入混合单元9的烃类液体的流量和/或压强的第三调节单元73，第一调节单元71位于与内层管1的进气端1a连通的管路上，第二调节单元72位于与注液口20连通的管路上，第三调节单元73位于与混合单元9连通的管路上。设置第一调节单元71能调节进入内层管1内的天然气的流量和/或压强，使得进入内层管1的天然气具有稳定的流量、压强。设置第二调节单元72和第三调节单元72能调节进入混合单元9内水和烃类液体的流量和/或压强，使得进入混合单元9的水和烃类液体具有稳定的流量和/或压强。

示例性地，第一调节单元71可以采用包括多个并联的不同调节能力的压力调节阀、流量调压阀进行调节，以控制天然气管道输送而来的天然气的压力和流量，第一调节单元71的入口可以与天然气管道连通，第一调节单元71的出口可以通过管道与第一测量单元31连通。

本实施例中，混合装置A还可以包括储水单元和储烃单元，储水单元通过管道与第二测量单元32连通，第二调节单元72位于储水单元和第二测量单元32的之间的管路上，第二调节单元72能调节水的流量和/或压强，可以使调节后的水具有稳定压强和/或流量。储烃单元通过管道与第三测量单元33连通，第三调节单元73位于储烃单元和第三测量单元33的之间的管路上，第三调节单元73能调节烃类液体的流量和/或压强，可以使调节后的烃类液体具有稳定压强和/或流量。

本发明实施例提供了一种湿天然气的检测系统，如图1、7、8、9所示，该检测系统用于检测如前文所述的混合装置制备的湿天然气。检测系统包括：混合装置A、测试舱6和测试管道5，测试舱6的侧壁上具有透明视窗60，测试管道5包括第一管壁51和第二管壁52，第一管壁51和第二管壁52的两条分界线沿测试管道5的轴向延伸，第一管壁51为透明侧壁，第二管壁52为非透明侧壁，第一管壁51与透明视窗60相对。

其中，外层管2可以通过检测管道4与测试管道5连通。检测管道4内设有多种用于检测湿天然气的测试设备。通过测试设备可用于测量湿天然气的流量、截面含液率、流形等多种检测。示例性地，测试设备可以是流量计，通过流量计可以实现湿天然气的流量的测量。

本实施例中，由于混合液体中具有烃类液体，在将混合液体与天然气混合时，天然气在混合液体中会溶解或者混合液体中溶解的天然气会析出，造成天然气的体积在气液混合前和混合后产生少量的变化，需要对天然气的溶解量进行补偿计算，以提高测量准确度。烃类液体中天然气的溶解量不同会造成烃类液体密度的变化，通常情况下烃类液体中溶解的天然气量越大，烃类液体的密度越低，天然气在烃类液体中溶解量和温度和压力相关。

本实施例测试管道通过与检测管道连接，从而使混合装置混合的湿天然气得以进入到测试管道内进行湿天然气的检测。且由于测试管道包括第一管壁和第二管壁，第一管壁为透明侧壁，第二管壁为非透明侧壁，即在通过粒子成像测速设备和激光多普勒测速设备对测试管道内湿天然气进行测试时，可以通过第一管壁向测试管道内部打光，照亮测试管道内部，从而使得粒子成像测速设备和激光多普勒测速设备能对测试管道进行测试。

可选地，检测系统还包括烃类监测单元，烃类监测单元能对进入混合单元前和通过气液混合后的烃类液体的状态进行监测，烃类液体的状态包括温度、压强和密度。根据监测的结果，能够对烃类液体中天然气的溶解量进行推算，补偿气液混合中气相体积的变化量，以提高测量准确度。烃类监测单元可包括温度监测组件、压强监测组件和密度监测组件。其中，温度监测组件可选用快速响应的温度变送器；压强监测组件可选用快速响应的压力变送器；密度监测组件可选用非接触式密度测量装置，例如，γ射线在线密度仪或超声波密度测量仪。

如图7所示，检测系统还包括用于分离湿天然气的天然气、烃类液体和水的分离单元8，分离单元8位于与测试管道5连通的管路上。本实施例中，分离单元8能将测试后的湿天然气分离为天然气、水和烃类液体，并回收利用。分离单元8分离出的水能够全部或部分回到储水单元，分离的烃类液体能够全部或部分回到储烃单元，以便循环利用。

可选地，检测系统还包括第四调节单元74，其中，第四调节单元74可以包括多个并联的压力调节阀、流量调压阀，这样使得第四调节单元74能对分离单元8分离出的天然气进行流量和/或压强的调节，并输送至天然气管路内、气源中或天然气输气管网中。

在一种实现方式中，第一管壁51所在圆弧对应的圆心角α可以为180°至240°。该种管道尤其适用于粒子成像测速方法，由于粒子成像测速方法测试时，需要在流体中注入一定数量跟随流体运动的示踪粒子，并采用激光照亮流场中的一个测试面，为满足粒子成像测速方法在天然气管道内能拍摄到一个测试面，因此要使第一管壁51所在圆弧对应的圆心角α足够大，且设置圆心角α至少为180°，以使得粒子成像测速方法拍摄的测试面，能涉及测试管道5的最大轴向横截面，从而使获取的天然气管道的流场信息更全面。并且为防止环境光照射到测试管道5内，还设置了圆心角α不大于240°从而使位于第一管壁51背部的环境光不会照射到测试管道5内，以避免对拍摄的测试面造成干扰，以提高测试的准确度。

示例性地，如图9所示，第一管壁51所在圆弧对应的圆心角α可以为210°。该圆心角在保证满足粒子成像测速方法的前提下，还可以有效地减少环境光的影响。进一步地，圆心角α可以为195°等更接近180°的角度，从而能最大程度地减少环境光的影响。并且在本实施例中，粒子成像测速方法为了使得照射的激光能照亮待测测试管道5的最大轴向横截面，以获取全面的天然气管道的流场信息，即会使激光沿径向照射，且保证激光的光路始终在第一管壁51的区域中，这样就能在测试管道5内形成一个轴向延伸的光亮面，并能使粒子成像测速设备经通过第一侧壁完成对光亮面的拍摄。

需要说明的是，上述管道也可以满足激光多普勒测速方法的要求，即采用该管道可以同时进行激光多普勒测速方法和粒子成像测速方法的测试。

在本发明的另一种实现方式中，第一管壁51所在圆弧对应的圆心角为15°至60°。该种管道尤其适用于激光多普勒测速方法，由于激光多普勒测速方法时，需要通过发射源发射两束相干的光波形成测量区域，因此适用于激光多普勒测速方法的管道，只需要第一管壁51所在圆弧对应的圆心角α满足使两束激光通过即可。本实施例中，第一管壁51所在圆弧对应的圆心角α可以足够小，设置圆心角α不小于15°，以使得激光多普勒测速方法所发射的激光能通过第一管壁51进入到测试管道5内，且圆心角α不大于60°，以使防止环境光照射到测试管道5内，最大程度地避免环境光对激光多普勒测速造成干扰，以提高测试的准确度。

示例性地，如图10所示，第一管壁51所在圆弧对应的圆心角为60°。该第一管壁51能使激光多普勒测速设备发射的检测信号如激光通过第一管壁51进入到充满待测天然气的测试管道5中，同时，经第一管壁51进入测试管道5内的激光照射到待测天然气后，还可以再次经第一管壁51重新被激光多普勒测速设备接收，从而实现激光多普勒测速方法的测试。且使用该种管道进行激光多普勒测试方法测试，能将不确定度降低至2％，因此更为适用于激光多普勒测速方法。

在一些实施例中，第一管壁51的透光率可以大于第二管壁52的透光率。通过设置第一管壁51的透光率大于第二管壁52的透光率，使在测试时，激光能更多地从第一管壁51射入管道内，且避免环境光从第二管壁52射入管道内，提高测试的准确度并降低干扰。

需要说明的是，在测试管道5本体的流场和流速时，需要采用粒子成像测速方法进行测试，为满足粒子成像测速方法在天然气管道内能拍摄到一个测试面，即管道应选用第一管壁51所在圆弧对应的圆心角α为180°至240°的管道。在需要精确测试管道5本体的流速时，需要采用激光多普勒测试方法进行测试，即管道应选用第一管壁51所在圆弧对应的圆心角为15°至60°的管道。

可选地，第一管壁51的透光率可以不小于80％，第二管壁52的透光率可以不大于40％。示例性地，第一管壁51的透光率可以为90％，第二管壁52的透光率可以20％。为使第一管壁51和第二管壁52的透光率满足上述要求，测试管道5可以采用有机玻璃管，有机玻璃管的透光度可达80％以上，且同时，在第二管壁52的内壁或外壁上可以设置用于降低透光率的降透层。例如，降透层可以为磨砂层或非透明薄膜层、涂层。示例性地，非透明薄膜层、涂层或磨砂层的厚度可以不大于1mm如0.8±0.1mm。这样能减少从第二管壁52射入的环境光，以防止第二管壁52外的环境光和粉尘等对测试造成影响，同时减少反射回来的激光，而反射回来的激光会对信号采集例如拍摄造成干扰，因此可以提高测试准确度和精度。

在其他一些实施例中，第一管壁51的透光率可以等于第二管壁52的透光率。即测试管道5为透明管，可以采用有机玻璃制成，虽然存在部分从第二管壁52处射入测试管道5内的环境光影响测试，但是透明管可用于粒子成像测速方法和激光多普勒测速方法的测试。

本实施例中，粒子成像测速设备、激光多普勒测速设备测试时，测试管道5内的天然气压力如6MPa较高，测试管道5的耐压强度可根据测试要求确定，可通过调整测试管道5的材质、厚度和管径来达到压强要求。

其中，采用激光多普勒测速设备、粒子成像测速设备进行流场、流速测试时，测试管道5的长度可以根据测试要求进行加工。例如，测试管道5的长度可以为0.5m、1m或1.5m。

本实施例中，透明视窗60的表面积不小于第一管壁51的表面积。如图8所示，透明视窗60位于测试舱6的角部，且透明视窗60凹陷于测试舱6内，这样使测试管道5可以容纳在测试舱6的凹陷处，同时，透明视窗60与第一管壁51正对，且透明视窗60的表面积不小于第一管壁51的表面积，使透明视窗60将第一管壁51包覆其中，从而通过透明视窗60可以完全观察到第一管壁51。

本实施例的一种实现方式中，透明视窗60可以呈弧形状，透明视窗60所在圆弧对应的圆心角不小于第一管壁51所在圆弧对应的圆心角。呈弧形状的透明视窗60对应的圆弧可以与第一管壁51所在圆弧为同心圆弧，即使透明视窗60将第一管壁51包覆其中，从而通过透明视窗60可以完全观察到第一管壁51。

本实施例的另一种实现方式中，透明视窗60可以包括侧边相连的第一视窗板61和第二视窗板62，第一视窗板61上与第二视窗板62相连的侧边相对的一侧边距第二视窗板62的距离不小于测试管道5的直径，第二视窗板62上与第一视窗板61相连的侧边相对的一侧边距第一视窗板61的距离不小于测试管道5的直径。示例性地，第一视窗板61与第二视窗板62垂直，第一视窗板61上与第二视窗板62相连的侧边相对的一侧边距第二视窗板62的距离不小于测试管道5的直径，第二视窗板62上与第一视窗板61相连的侧边相对的一侧边距第一视窗板61的距离不小于测试管道5的直径，从而使测试管道5包覆在凹陷于测试舱6上的透明视窗60内。

在本实施例中，第一管壁51和透明视窗60之间的距离可以根据激光多普勒测试中发射激光的交汇点位置以及粒子成像测试中相机拍摄的焦距来确定，从而保证测试的准确度。

可选地，检测系统还可以包括将测试管道5与透明视窗60之间的间隙与外界隔绝的封闭件。例如封闭件可以为遮光布、防尘布帘等，设置封闭件能避免外界环境中的粉尘、水气以及光线等对流场、流速测试造成影响，从而能减少外界环境因素对测量的影响，提高测试准确度。

可选地，透明视窗60可以具有良好的透光性能，例如，透明视窗60透光度可以为90％。这样，在测试时粒子成像测速设备、激光多普勒测速设备发射的激光可以通过透明视窗60进入测试管道5内，同时良好的透光性能，在粒子成像测速设备、激光多普勒测速设备进行测试时，能减少透明视窗60的反射和折射，避免对测试造成影响，提高准确度。

可选地，如图11所示，测试舱6可以包括：密封单元、通风单元和供电单元。测试舱6为密闭的舱体，测试舱6的侧壁上具有透明视窗60。密封单元包括第一隔离门63和第二隔离门64，第一隔离门63安装在测试舱6的一侧壁上，第二隔离门64位于测试舱6内部，第二隔离门64将测试舱6的内部空间隔离成测试空间65和缓冲空间66，第一隔离门63与缓冲空间66连通。通风单元包括空气输送装置91和与安全气源连通的管路，空气输送装置91的入风口与管路连通，空气输送装置91的出风口与测试空间65连通。

由于测试舱为密闭的舱体，在一定程度上确保测试空间的密封性，且测试舱的侧壁上具有透明视窗，因而能使位于测试舱内的粒子成像测试设备和激光多普勒测试设备透过测试舱检测到测试管道，即实现测试舱的可视化功能。并且密封单元包括第一隔离门和第二隔离门，第二隔离门位于测试舱内部，第二隔离门将测试舱的内部空间隔离成测试空间和缓冲空间，第一隔离门与缓冲空间连通，在工作人员进出测试舱时，使得外部空气会先进入缓冲空间，因而使得外部空气不会轻易进入测试空间，从而防止外部空气中存在的可燃气体混入测试空间，提高测试舱的安全性。同时还设有通风单元用于向测试空间通入安全空气，也可以有效地防止测试舱外部环境中的空气进入到测试空间，加强测试舱的安全性。

可选地，通风单元还包括压力调控装置92，压力调控装置92位于测试空间65内，压力调控装置92用于调节测试空间65内的压力，使测试空间65内的压力比外部环境的压力高至少预设压力值。压力调控装置92在测试舱内，并能够保持测试舱的测试空间65的空气压力比外部环境的空气压力高预设压力值。示例性地，压力调控装置92可以包括空气压缩机、压力检测器和控制器，压力检测器用于检测测试舱内外的空气压力，控制器获取测试舱内外的空气压力后，根据测试舱内外的空气压力的压力差，控制空气压缩机工作，以调节测试舱内的空气压力，直至测试舱内外的空气压力的压力差达到预设压力值。例如，预设压力值可以为50Pa。由于测试空间65内空气压力高于外部环境的空气压力，这样使有毒可燃气体不容易渗透进测试空间65内，从而起到防爆和保护人身安全的作用。本实施例中压力调控装置92能为测试设备的工作提供稳定的工作环境，以提高测量精度。

可选地，通风单元还包括空气调节装置93，空气调节装置93位于测试空间65内，空气调节装置93用于调节测试空间内的温度和湿度。其中，空气调节装置可以是设置在测试舱内的防爆空调机，防爆空调机能够保持测试舱内温度和湿度的稳定。例如，出于粒子成像测速设备、激光多普勒测速设备工作要求的考虑，测试舱内的相对湿度可以保持在30％至50％。出于工作环境舒适性的考虑，测试舱内的温度可以维持在20℃至26℃。

可选地，测试舱还包括滑动单元，滑动单元用于控制测试舱沿测试管道的轴向移动。通过滑动单元使测试舱灵活地移动，也可以使粒子成像测速、激光多普勒测速测量更加灵活、准确。

本实施例中，滑动单元包括：滑轨、可沿滑轨滑动的滑轮和滑轮座，滑轮座位于测试舱底部，滑轮转动安装在滑轮座上，滑轨的延伸方向与待测管道的轴向相同。通过滑动单元将测试舱移动到达预定位置之后，还可以通过锁止机构将滑轮固定在滑轨上，从而进行相关测试和观察。

可选地，测试空间内设有用于检测气体成分浓度的气体检测仪和报警装置，报警装置与气体检测仪电连接，报警装置用于根据气体检测仪的检测结果发出报警信号。气体检测仪可以检测气体浓度、烟雾和低气压，同时报警装置获取检测结果并根据检测结果判断是否报警。其中，气体检测仪可以检测测试舱内的氧气浓度、甲烷浓度、二氧化碳浓度、烟雾和低气压中的至少一种，报警装置可以根据检测结果发出报警信号，可以有效地保障工作人员和设备的安全。其中，报警装置可包括声光报警器，测试舱内外可分别设置一个声光报警器，以在危险状况下进行警示。

本发明提供的湿天然气的检测系统能在较短的管线距离实现天然气和液体两相的混合和流型的生成，可以加快湿天然气环状流的生产，降低气液混合过程中的压力损失，提供更多的测试管道长度；本发明通过在检测管道后设置测试管道，可有效监控检测管道中湿天然气各相的流动状态和稳定状态，以便于了解检测的湿天然气是否处于稳定的流动状态，以提高测试准确率；且本发明能直观地观察管道内湿天然气的流动情况，实现可视化测试。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种湿天然气的检测系统，其特征在于，所述检测系统用于检测混合装置制备的湿天然气，所述混合装置包括：内层管（1），所述内层管（1）具有进气端（1a）和出气端（1b），所述进气端（1a）用于与天然气管道连通；套装在所述内层管（1）上的外层管（2），所述内层管（1）和所述外层管（2）之间具有环形空间（10），所述外层管（2）的侧壁上具有注液口（20），所述外层管（2）的一端与所述内层管（1）的侧壁密封连接，所述出气端（1b）位于所述外层管（2）内部；混合单元（9），位于与所述注液口（20）连通的管路上，用于混合烃类液体和水；

所述检测系统包括：所述混合装置（A）、测试舱（6）和测试管道（5），所述测试管道（5）与所述混合装置（A）的外层管（2）的另一端连通，所述测试舱（6）的侧壁上具有透明视窗（60），所述测试管道（5）包括第一管壁（51）和第二管壁（52），所述第一管壁（51）和所述第二管壁（52）的两条分界线沿所述测试管道（5）的轴向延伸，所述第一管壁（51）为透明侧壁，所述第二管壁（52）为非透明侧壁，所述第一管壁（51）与所述透明视窗（60）相对；

所述透明视窗（60）为凹陷结构，所述凹陷结构向所述测试舱（6）内部凹陷，所述透明视窗（60）的横截面呈矩形状，所述透明视窗（60）位于所述测试舱（6）的角部位置，所述透明视窗（60）包括侧边相连的第一视窗板（61）和第二视窗板（62），所述第一视窗板（61）上与所述第二视窗板（62）相连的侧边相对的一侧边距所述第二视窗板（62）的距离不小于所述测试管道（5）的直径，所述第二视窗板（62）上与所述第一视窗板（61）相连的侧边相对的一侧边距所述第一视窗板（61）的距离不小于所述测试管道（5）的直径。

2.根据权利要求1所述的湿天然气的检测系统，其特征在于，所述第一管壁（51）所在圆弧对应的圆心角为180°至240°，或者，所述第一管壁（51）所在圆弧对应的圆心角为15°至60°。

3.根据权利要求1或2所述的湿天然气的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括用于分离湿天然气的天然气、烃类液体和水的分离单元（8），所述分离单元（8）位于与所述测试管道（5）连通的管路上。

4.根据权利要求1所述的湿天然气的检测系统，其特征在于，所述外层管（2）包括相连通的第一管段（21）和第二管段（22），所述第一管段（21）的一端与所述内层管（1）的侧壁密封连接，所述第一管段（21）的管径大于所述第二管段（22）的管径，所述注液口（20）位于所述第一管段（21）。

5.根据权利要求1所述的湿天然气的检测系统，其特征在于，所述内层管（1）的侧壁上具有第一法兰（11），所述外层管（2）的一端具有第二法兰（23），所述第一法兰（11）和所述第二法兰（23）密封连接。

6.根据权利要求5所述的湿天然气的检测系统，其特征在于，所述内层管（1）包括第三管段（12）和第四管段（13），所述第一法兰（11）位于所述第三管段（12）与所述第四管段（13）相对的一端，所述第四管段（13）与所述第三管段（12）相对的一端具有外凸缘（14），所述外凸缘（14）的一端面与所述第一法兰（11）相抵，所述外凸缘（14）的另一端面与所述第二法兰（23）相抵。

7.根据权利要求1所述的湿天然气的检测系统，其特征在于，所述混合单元（9）为内部具有空腔的腔体，所述腔体具有第一出入端口（9a）、第二出入端口（9b）和第三出入端口（9c），所述第一出入端口（9a）、所述第二出入端口（9b）和所述第三出入端口（9c）均与所述空腔连通，所述第三出入端口（9c）与所述注液口（20）连通。

8.根据权利要求1至7任一项所述的湿天然气的检测系统，其特征在于，所述混合装置还包括：用于测量流入所述内层管（1）的天然气流量的第一测量单元（31）、用于测量流入所述混合单元（9）的水的流量的第二测量单元（32）和用于测量流入所述混合单元（9）的烃类液体的流量的第三测量单元（33），所述第一测量单元（31）位于与所述内层管（1）的进气端（1a）连通的管路上，所述第二测量单元（32）位于与所述混合单元（9）连通的管路上，所述第三测量单元（33）位于与所述混合单元（9）连通的管路上。

9.根据权利要求1至7任一项所述的湿天然气的检测系统，其特征在于，所述混合装置还包括：用于调节流入所述内层管（1）的天然气的流量和/或压强的第一调节单元（71）、用于调节流入所述混合单元（9）的水的流量和/或压强的第二调节单元（72）和用于调节流入所述混合单元（9）的烃类液体的流量和/或压强的第三调节单元（73），所述第一调节单元（71）位于与所述内层管（1）的进气端（1a）连通的管路上，所述第二调节单元（72）位于与所述混合单元（9）连通的管路上，所述第三调节单元（73）位于与所述混合单元（9）连通的管路上。