專利名稱：基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦輪流量計的油水兩相流測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦輪流量計的油水兩相流測量裝置。
背景技術(shù)：
油水兩相流普遍存在于石油工業(yè)中。油水兩相流動系統(tǒng)的復(fù)雜性給流量和密度的測量帶來很多困難?，F(xiàn)有的測量方法主要是先進(jìn)行油水兩相分離，然后分別計量單相流量。但是由于油水分離效果容易受到多種因素的影響，油水兩相分離難度較大，分離效果不好，從而導(dǎo)致計量精度不高；并且，由于油水兩相分離需要一定的時間，當(dāng)流量很大時，兩相分離需要時間很長，使得油水兩相的計量時間變長，不利于測量參數(shù)的實時性檢測。
另一種常用的計量方法是將油水兩相流混合變成均相流，利用單相流量計如節(jié)流式流量計、容積式流量計等來獲取流量。但是得到的流量是油水兩相總體積流量，無法獲取各分相含率和分相流量數(shù)據(jù)。密度計結(jié)合單相流量計雖能解決分相測量問題，但是實際使用時測量精度不夠理想，成本也很高。常用的振動管密度計對介質(zhì)的溫度、壓力等現(xiàn)場狀況十分敏感。而射線密度計又存在安全問題，對操作條件要求高。近幾年出現(xiàn)的科里奧利質(zhì)量流量計也可以用來解決油水分相測量問題，但是存在成本高，使用條件苛刻，安裝維修不方便等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦輪流量計的油水兩相測量裝置。
它具有計量管道，在計量管道上依次設(shè)有混流器、標(biāo)準(zhǔn)文丘里管、廣粘度型渦輪流量計、溫度傳感器，標(biāo)準(zhǔn)文丘里管配套安裝有差壓傳感器，廣粘度型渦輪流量計、差壓傳感器、溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換卡相連，A/D轉(zhuǎn)換卡與計算機(jī)相連。
本實用新型的優(yōu)點如下1)在不進(jìn)行油水兩相分離的情況下，利用文丘里管和渦輪流量計同時檢測流體密度和油水兩相的分相含率及流量，提高了油水兩相流量檢測的精度和實時性。
2)所選用的渦輪流量計為廣粘度型渦輪流量計，它不僅測量精度高，安裝方便，不易堵塞，適于高壓測量，可用于各種口徑，尤其是小口徑，而且與容積式等可用于油水兩相計量的流量計相比，渦輪流量計具有體積小，安裝方便，流量范圍較大等優(yōu)點。此外，廣粘度型渦輪流量計由于有粘度補(bǔ)償，所以尤其適合于油水兩相等高粘度流體流量的測量。
3)本實用新型可用于石油工業(yè)中的油水兩相流系統(tǒng)的測量，相對于現(xiàn)有的多種測量方法，本實用新型的特點是用傳統(tǒng)的單相流量測量儀表巧妙組合解決工程測量問題。應(yīng)用文丘里管和渦輪流量計組合同時測量油水兩相流總體積流量、混合密度、分相含率、分相體積流量和分相質(zhì)量流量。測量可靠、穩(wěn)定、精度高，適用范圍廣、安裝方便、體積小。


附圖是基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦輪流量計的油水兩相流測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型中節(jié)流元件選用標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。待測油水兩相流進(jìn)入計量管道1后，先通過混流器2，使油水兩相流混合均勻成為均相流。差壓傳感器5與標(biāo)準(zhǔn)文丘里管3配套安裝。差壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計算機(jī)8。渦輪流量計4獲取整個管路的油水總體積流量并將流量信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計算機(jī)8。溫度傳感器6用來檢測油水兩相流溫度T并將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡7送入計算機(jī)8。在計算機(jī)8中設(shè)有存儲模塊，存儲有油水兩相在不同溫度下的密度以及節(jié)流元件的流量系數(shù)、開孔面積等數(shù)據(jù)。計算機(jī)8進(jìn)行實時處理，獲取油水兩相流混合密度、分相含率和分相流量。
實現(xiàn)油水兩相測量的測量方法按如下具體步驟進(jìn)行(1)利用渦輪流量計獲取管路的油水兩相總體積流量qv，計算公式如下qv＝ξf(1)式中ξ為渦輪流量計的流量系數(shù)。一般情況下，在額定的流量范圍內(nèi)和一定的液體粘度范圍內(nèi)，ξ與流體粘度無關(guān)，是一個常數(shù)。由于油水兩相混合物的粘度很高，故渦輪流量計選用廣粘度型渦輪流量計，以消除粘度的影響。f為渦輪流量計的脈沖輸出數(shù)。qv為油水兩相流總體積流量。
(2)本實用新型采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件，測量原理滿足貝努力方程和連續(xù)性方程，因此根據(jù)節(jié)流原理qv=αA02Δpρ---(2)]]>得到油水兩相混合密度ρ計算公式如下ρ=2α2A02Δpqv2---(3)]]>式中qv由渦輪流量計獲得，節(jié)流元件處取樣管道的差壓Δp由差壓傳感器獲取。α為標(biāo)準(zhǔn)文丘里管流量系數(shù)，當(dāng)流體雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)時，為一常數(shù)，具體數(shù)值由實驗標(biāo)定。A0為節(jié)流元件開孔面積。ρ為流經(jīng)節(jié)流元件的油水兩相流混合密度。
(3)由于油水兩相流混合密度為ρ＝x1ρ1+(1-x1)ρ2(4)由公式(4)得到油水兩相分相含率和分相流量計算公式如下油的含率為x1=ρ-ρ2ρ1-ρ2]]>水的含率為x2＝1-x1油的體積流量為qv1msm＝x1qv水的體積流量為qv2msm＝x2qv油的質(zhì)量流量為qm1＝ρ1qv1msm水的質(zhì)量流量為qm2＝ρ2qv2msm式中ρ1、ρ2分別為溫度為T時油和水的密度。溫度T由溫度傳感器獲取。x1、x2分別為油和水的含率。qv1msm、qv2msm分別為油和水的體積流量。qm1、qm2分別為油和水的質(zhì)量流量。
權(quán)利要求1.一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管和渦輪流量計的油水兩相測量裝置，其特征在于它具有計量管道(1)，在計量管道(1)上依次設(shè)有混流器(2)、標(biāo)準(zhǔn)文丘里管(3)、渦輪流量計(4)、溫度傳感器(6)，標(biāo)準(zhǔn)文丘里管(3)配套安裝有差壓傳感器(5)，差壓傳感器(5)、溫度傳感器(6)、渦輪流量計(4)與A/D轉(zhuǎn)換卡(7)相連，A/D轉(zhuǎn)換卡(7)與計算機(jī)(8)相連。
2.權(quán)利要求1所述的一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦輪流量計的油水兩相流測量裝置，其特征在于所說的渦輪流量計采用廣粘度型渦輪流量計。
3.權(quán)利要求1所述的一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦輪流量計的油水兩相流測量裝置，其特征在于所說的混流器采用單螺帶式槳或雙螺帶式槳液液相攪拌器。
專利摘要本實用新型涉及公開了一種基于標(biāo)準(zhǔn)文丘里管與渦輪流量計的油水兩相流測量裝置。該裝置由計量管道、計量管道前端的混流器、計量管道后端的廣粘度型渦輪流量計和溫度傳感器，計量管道中部的標(biāo)準(zhǔn)文丘里管及與標(biāo)準(zhǔn)文丘里管連接的差壓傳感器，A/D轉(zhuǎn)換卡，計算機(jī)組成。各傳感器均經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換卡接計算機(jī)。本實用新型體積小，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，壓損相對低，適用范圍廣，同時具有可獲測量參數(shù)多、流量檢測精度高、實時性好等特點。適用于油水等高粘度液液兩相流的測量。
文檔編號G01F7/00GK2699248SQ20042002287
公開日2005年5月11日 申請日期2004年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月15日
發(fā)明者黃志堯, 王微微, 王保良, 冀海峰, 李海青 申請人:浙江大學(xué)