CN2356321Y - 分流分相式两相流体流量计 - Google Patents

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一种流量测量技术领域的分流分相式两相流体流量计，它由分配器、分离器，气体流量计，液体流量计和流动阻力件组成，两相流体在分离器中被分离成单相气体和单相液体，可分别经气体流量计和液体流量计后返回两相流体流动管道中，本实用新型工作平稳、可靠性高。

Description

分流分相式两相流体流量计
本实用新型属于流量测量技术领域，更进一步涉及一种管道内气液两相流体流量及组份的测量装置。
在油田热采中，注入油井内的蒸汽为蒸汽—水两相流体混合物，采油工艺上要求准确计量和控制注入每口井的蒸汽流量和组份，同时也需要检测和合理分配注汽管网中各支管的蒸汽流量及组份。在采油和输油管中一般为天然气—油水混合物，油气产量的计量和输油管的检测都需要两相流体流量计。另外在其它工业和民用管道中也常常出现各种气液两相流体的流动工况，只有使用两相流体流量计才能准确计量其流量及组份。
与单相流体相比，两相流体的一个显著特征是，流动具有强烈的波动性，并且随着两相流体组份的变化，流型也在不断地变化。因此，直接工作在两相流体中的仪表，其输出信号的质量普遍较差，波动性大，测量精度低，测量范围小。
解决这一问题的常规做法是，首先采用分离器将两相流体分离成单相气体和单相液体，然后分别用单相流量计计量。但是它的最大缺点是分离器的体积过于庞大，造价高，阻力大，因而不宜做成仪表广泛应用。
本实用新型的目的在于解决以上现有技术的缺陷，提供一种分流分相式两相流体流量计，使用这种装置既可以使两相流体的计量转化成单相流体的计量，同时又不使分离器的体积过大，以便于做成仪表广泛应用。
本实用新型的装置主要由分配器、分离器、气体流量计、液体流量计和流动阻力件组成。分配器具有一个进口和两个出口，其进口作为整个装置的进口与装置上游的两相流体流动管道相连，两个出口中，一个出口与分离器进口相连，另一个通向装置下游的两相流体流动管道。分离器的气体出口通过气体测量管道与气体流量计的进口相接，分离器的液体出口通过液体测量管道与液体流量计的进口相接。气体流量计和液体流量计的出口分别通向装置下游的两相流体流动管道。流动阻力件放置在两相流体流动管道内并介与气体流量计和液体流量计的出口接点之间。分配器可以置于分离器外壳以内也可以不在分离器内，而前者在结构上更方便。在分配器内，包含若干结构相同但互不相通的通道，在这些通道中少数几个通道通过分配器的一个出口通向分离器，其余通过分配器的另一个出口通向两相流体流动管道，通道可以绕分配器轴线旋转也可以是固定不动的，对于固定不动的通道，在通道之前要加装旋流器和整流器。旋流器是使流体旋转的一种元件，整流器是消除旋转的元件。当两相流体进入本装置时，首先在分配器中被分为成一定比例的两部分，其中一部分流向分离器，而另一部分流向两相流体流动管道。流向分离器的两相流体在分离器中被分离成单相气体和单相液体，再分别经气体流量计和液体流量计计量后返回两相流体流动管道中。最后根据比例关系将气体流量计和液体流量计的读数换算成被测两相流体的流量及组分。
图1是本实用新型的测量装置结构示意图。
图2是本实用新型另一种分配器结构示意图。
图3是本实用新型的一种简化装置示意图。
图4是本实用新型的另一种简化装置示意图。
现在参照图1、图2、图3和图4，说明本实用新型的细节。在
图1中，1表示被测两相流体的流动管道。2表示分离器外壳。分配器置于分离器外壳内，两端与管道1相连。分配器由分配器外壳3、转鼓4、转轴8、支座9和两个导锥10组成。在分配器外壳3上开有分流体窗口7，该窗口与分离器相通。转鼓4位于分配器外壳3内，转鼓4的外形为圆柱体，内部包含若干(5～50)互不相通但几何形状相同的通道，沿转鼓轴线方向各通道呈螺旋形走向，在与转鼓4轴线垂直的横截面上各通道的剖面形状为扇形并且绕转鼓中心均匀分布，在这些通道中有少数几个通道为分流通道6，分流通道6的出口开在转鼓的侧面，正好对准分配器外壳3上的分流体窗口7，转鼓通过转轴8支撑在支座9上。两个导锥10分别紧挨转鼓两端，导锥10的外形为圆柱体，内部为一与该圆柱体同轴的圆锥体通道，圆锥体通道直径较小的一端与转鼓相挨。
当两相流体进入转鼓4后，会带动转鼓4旋转，同时两相流体成比例地被分成两部分，一部分通过分流通道6进入分离器16；另一部分仍然流入管道1。进入分离器的两相流体被分离成单相气体和单相液体；单相气体通过气体测量管道11进入气体流量计12进行计量；单相液体通过液体测量管道13进入液体流量计14进行计量；经过计量后的单相气体和单相液体分别返回管道1中。最后，根据比例关系将气体流量计和液体流量计的读数换算成被测两相流体的流量及组份。15表示阻力件。比例关系的特性取决于阻力件的特性和分流通道的数目。
在图2中，3表示分配器外壳，17表示旋流器，18表示整流器，19为分流器。7为开设在分配器外壳3上的分流体窗口。分配器外壳3内从两相流体上游到下游依次布有旋流器、整流器、分流器，一般可以同时使用几个(2～4个)旋流器，旋流器之间相隔一定的空间，旋流器17的结构特征是内部包含若干(5～50个)互不相通但几何形状相同的通道，沿分配器轴线方向各通道呈螺旋形走向。整流器18由若干(5～50个)几何形状相同并且绕分配器轴线均匀分布的通道组成，通道之间的隔板为直板，通道的横截面(与分配器轴线垂直的剖面)为扇形，但在与旋流器相邻的一边，通道的横截面有一段为“V”型，并且隔板的高度也有所减小。整流器18要与相邻的旋流器之间相隔一定的空间。分流器19的外形为圆柱体，内部包含若干(5～50个)互不相通、几何形状相同并且绕分配器轴线均匀分布的通道，通道的横截面(与分配器轴线垂直的剖面)为扇形，在这些通道中有少数几个通道为分流通道6，分流通道6的出口开在分流器的侧面并且对准分配器外壳上的分流体窗口7。分流器19与整流器18之间也相隔一定的空间。
在图3中，气体分离装置位于水平流体管道的上方，1表示被测两相流体的流动管道，20表示三通管，21为集气管，22表示一个小孔。一般可以同时采用数个三通管。当两相流体流经三通管20时，一部分单相气体经过三通管20、集气管21和气体测量管道11进入气体流量计12进行计量，计量后的单相气体返回管道1中。最后，根据比例关系将气体流量计的读数换算成被测两相流体的流量或组份。15表示阻力件，它的特性决定了比例关系的特性。该装置是一种简化结构，适用于两相流体中流量或组份其中一个参数为已知并且含气量相对较高的场合。
在图4中，液体分离装置位于水平流体管道的下方，1表示被测两相流体的流动管道，20表示三通管，23为集液管。一般可以同时采用数个三通管。当两相流体流经三通管20时，一部分单相液体经过三通管20、集液管23和液体测量管道13进入液体流量计14进行计量，计量后的单相液体返回管道1中。最后，根据比例关系将液体流量计的读数换算成被测两相流休的流量和组份。15表示阻力件，它的特性决定了比例关系的特性。该装置也是一种简化结构，适用于两相流体中流量或组份其中一个参数为已知并且含气量相对较小的场合。

Claims (5)

1.分流分相式两相流体流量计，包括分离器、气体流量计、液体流量计和阻力件，其特征在于，分配器具有一个进口和两个出口，其进口作为整个装置的进口与装置上游的两相流体流动管道相连，两个出口中，一个出口与分离器进口相连，另一个通向装置下游的两相流体流动管道，分离器的气体出口通过气体测量管道与气体流量计的进口相接，分离器的液体出口通过液体测量管道与液体流量计的进口相接，气体流量计和液体流量计的出口分别通向装置下游的两相流体流动管道，流动阻力件放置在两相流体流动管道内并介与气体流量计和液体流量计的出口接点之间，在分配器内，包含若干结构相同但互不相通的通道，在这些通道中少数几个通道通过分配器的一个出口通向分离器，其余通过分配器的另一个出口通向两相流体流动管道，通道可以绕分配器轴线旋转也可以是固定不动的，对于固定不动的通道，在通道之前要加装旋流器和整流器。
2.根据权利要求1所述的分流分相式两相流体流量计，其特征在于，所述分配器置于分离器外壳内，两端与管道(1)相连，分配器由分配器外壳(3)、转鼓(4)、转轴(8)、支座(9)和两个导锥(10)组成，在分配器外壳(3)上开有分流体窗口(7)，该窗口与分离器相通，转鼓(4)位于分配器外壳(3)内，转鼓(4)的外形为圆柱体，内部包含若干(5～50)互不相通但几何形状相同的通道，沿转鼓轴线方向各通道呈螺旋形走向，在与转鼓(4)轴线垂直的横截面上各通道的剖面形状为扇形并且绕转鼓中心均匀分布，在这些通道中有少数几个通道为分流通道(6)，分流通道(6)的出口开在转鼓的侧面，正好对准分配器外壳(3)上的分流体窗口(7)，转鼓通过转轴(8)支撑在支座(9)上，两个导锥(10)分别紧挨转鼓两端，导锥(10)的外形为圆柱体，内部为一与该圆柱体同轴的圆锥体通道，圆锥体通道直径较小的一端与转鼓相挨。
3.根据权利要求1所述的分流分相式两相流体流量计，其特征在于，分配器外壳内从两相流体上游到下游依次布有旋流器、整流器、分流器，旋流器布有若干个，旋流器之间相隔一定的空间，旋流器(17)内部包含若干(5～50个)互不相通但几何形状相同的通道，沿分配器轴线方向各通道呈螺旋形走向。整流器由若干几何形状相同并且绕分配器轴线均匀分布的通道组成，通道之间的隔板为直板，通道的横截面为扇形，但在与旋流器相邻的一边，通道的横截面有一般为“V”型，并且隔板的高度也有所减小，整流器(18)要与相邻的旋流器之间相隔一定的空间，分流器(19)的外形为圆柱体，内部包含若干(5～50个)互不相通、几何形状相同并且绕分配器轴线均匀分布的通道，通道的横截面(与分配器轴线垂直的剖面)为扇形，在这些通道中有少数几个通道为分流通道(6)，分流通道(6)的出口开在分流器的侧面并且对准分配器外壳上的分流体窗口(7)。分流器(19)与整流器(18)之间也相隔一定的空间。
4.根据权利要求1所述的分流分相式两相流体流量计，其特征在于，流动管道通过三通管接集气管。
5.根据权利要求1所述的分流分相式两相流体流量计，其特征在于，流动管道通过三通管接集液道。
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