CN2697601Y - 基于文丘里管和弹性刮板流量计的油水两相测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于文丘里管和弹性刮板流量计的油水两相测量装置。它具有计量管道，在计量管道上依次设有混流器、文丘里管、弹性刮板流量计、温度传感器，文丘里管配套安装有差压传感器，A/D转换卡和弹性刮板流量计、差压传感器、温度传感器相连，计算机和A/D转换卡相连。本实用新型利用简单的单相仪表解决了工程上一直难以很好解决的油水两相流测量问题，具有不需油水两相分离、带温度补偿、测量精度高、可靠、成本低、测量结构简单等特点，适用于油水等含有颗粒杂质的脏污液液两相流的测量。

Description

基于文丘里管和弹性刮板流量计的油水两相测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于文丘里管和弹性刮板流量计的油水两相测量装置。

背景技术

油水两相流传统的计量方法是将两相流混合变成均相流，利用单相流量计来获取流量，但是得到的流量仅是总体积流量，无法获取油水含率和油水分相流量数据。密度计结合单相流量计能解决分相测量问题，但是实际使用情况测量精度不够理想，成本高。常用的振动管密度计对介质的温度、压力等现场状况十分敏感，介质条件的变化直接影响密度和分相测量。而射线密度计又存在安全问题，对操作条件要求高。近几年出现的科里奥利质量流量计也可以用来解决油水测量问题，但是存在成本高，使用条件苛刻，安装维修不方便等缺点。

油水两相分离后再分别单相计量是另一种油水两相流的测量方法。但是油水分离效果受多种因素影响，很难做到高度分离，从而影响单相计量精度，并且分离需要一定的时间，无法做到油水两相流的实时测量。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于文丘里管和弹性刮板流量计的油水两相测量装置。

它具有计量管道，在计量管道上依次设有混流器、文丘里管、弹性刮板流量计、温度传感器，文丘里管配套安装有差压传感器，A/D转换卡和弹性刮板流量计、差压传感器、温度传感器相连，计算机和A/D转换卡相连。

本实用新型利用简单的单相仪表解决了工程上一直难以很好解决的油水两相流测量问题，具有不需油水两相分离、带温度补偿、测量精度高、可靠、成本低、测量结构简单等特点，适用于油水等含有颗粒杂质的脏污液液两相流的测量。

附图说明

附图是基于文丘里管和弹性刮板流量计的油水两相测量装置结构示意图。

具体实施方式

测量时，待测油水两相流进入计量管道1，由于油水两相流存在相界面，流体先通过混流器2，使流体混合均匀成为均相流。差压传感器5与文丘里管3配套安装，差压信号转变为标准电信号经A/D转换卡7送入计算机8。弹性刮板流量计4获取整个管路的体积流量并将流量信号转变为标准电信号经A/D转换卡7送入计算机8。温度传感器6用来检测两相流温度T并并将温度信号转变为标准电信号经A/D转换卡7送入计算机8。在计算机8中设有存储模块，存储有油、水在不同温度下的密度以及文丘里管的流量系数、开孔面积等数据。计算机8进行实时处理，获取油水混合密度、油水含率和分相流量。

测量装置中混流器采用液液相搅拌器。对于低粘油水，采用推进式叶轮、长薄叶螺旋桨及各式涡轮桨等其中一种；对于高粘油水，采用单螺带式桨或者双螺带式桨。

需要特别指出的是，之所以选择弹性刮板流量计，原因在于其具有的弹性转子结构，即使油水中含有颗粒杂质也能进行测量。节流元件选用文丘里管，原因在于相对孔板、喷嘴等其它节流元件，文丘里管管路压损低，加工容易。

本装置采用标准节流元件，因此可用标准节流元件不可压缩流体体积流量计算公式：

$q_v=\mathrm{\αA}\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\ρ}}}---\left(1\right)$

其中：ρ——油水两相流混合密度；

      A——文丘里管的开孔面积；

      α——文丘里管流量系数。

流量系数α是节流装置中最重要的一个参数，研究表明α主要与节流元件形式、直径比、取压方式、流动雷诺数及管壁粗糙度等因素有关。α的一个重要特性是当流体的雷诺数大于临界值时(一般为进入湍流状态时)，α保持常数，实际测量时α是可预知的。由于流体的不可压缩性，弹性刮板流量计获取的体积流量Q_V即为流经节流元件的体积流量。所以可得如下结果：

$Q_V=\mathrm{\αA}\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\ρ}}}---\left(2\right)$

由式(2)可得：

$\mathrm{\ρ}=\frac{2{\mathrm{\α}}^2{A}^2\mathrm{\Δp}}{{Q_V}^2}---\left(3\right)$

由于整个计量管路比较短，可认为整个管路的温度是一致的。计算机根据温度测量值T从存储模块中提取出油、水在温度为T时的密度ρ₁和ρ₂，设x₁和x₂分别是油、水的分相含率。根据ρ＝x₁ρ₁+x₂ρ₂和x₁+x₂＝1，可以得到：

油的分相含率： $x_1=\frac{\mathrm{\ρ}-{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\ρ}}_1-{\mathrm{\ρ}}_2};---\left(4\right)$

水的分相含率： $x_2=\frac{{\mathrm{\ρ}}_1-\mathrm{\ρ}}{{\mathrm{\ρ}}_1-{\mathrm{\ρ}}_2}.---\left(5\right)$

油的体积流量：Q_V1＝x₁Q_V；      (6)

水的体积流量：Q_V2＝x₂Q_V。      (7)

油水总质量流量：Q_m＝ρQ_V；     (8)

油的质量流量：Q_m1＝ρ₁Q_V1；    (9)

水的质量流量：Q_m2＝ρ₂Q_V2。    (10)

Claims (1)

1.一种基于文丘里管和弹性刮板流量计的油水两相测量装置，其特征在于它具有计量管道(1)，在计量管道(1)上依次设有混流器(2)、文丘里管(3)、弹性刮板流量计(4)、温度传感器(6)，文丘里管(3)配套安装有差压传感器(5)，A/D转换卡(7)和弹性刮板流量计(4)、差压传感器(5)、温度传感器(6)相连，计算机(8)和A/D转换卡(7)相连。

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