两相流气相含率测量装置

本技术涉及两相流测量的，尤其涉及一种两相流气相含率测量装置。

背景技术：

1、在石油化工以及低温液体等领域经常涉及到气液两相流动，目前气液两相流的测量方法主要有分离计量和不分离计量两种。分离计量是利用气液分离器将气相和液相分开后分别进行计量，不分离计量是直接用气液两相流量计进行计量。其中分离计量方法准确性较高，但分离需要足够的时间，实时性不好，且整体装置复杂，成本较高；不分离计量方法体积小、成本低、安装方便、适用范围广，具有较广的应用前景。

2、相关技术中，不分离计量通常采用两相流量计搭配相含率仪表；两相流量计使用均匀流动假设，将混合物视为单相流体，因此在其之前需安装某种类型的整流器以获得均匀的流动，结构复杂；相含率测量目前包括密度计、电容、过程层析成像、射线衰减等方法；密度计安装要求较高，使用效果并不理想；电容分析仪适用条件有限；成像含率分析仪费用成本高，设备复杂；射线衰减分析仪受到安全环保等多方面的限制。

3、因此，当前亟需一种安装简单、体积小、适用范围广、运维成本低的两相流气相含率测量设备。

技术实现思路

1、本实用新型实施例提供一种两相流气相含率测量装置，用以至少解决现有或相关技术中存在的技术问题之一，具有安装简单、体积小、适用范围广、运维成本低的优势。

2、本实用新型提供一种两相流气相含率测量装置，包括：

3、测量管道，包括第一入口和第二入口，所述第一入口用于供待测的两相流通入，所述第二入口用于供预设气相含率的两相流通入；

4、孔板，设置于所述测量管道内，所述孔板一侧迎向所述第一入口和所述第二入口，形成为迎流侧，相对的另一侧形成为背流侧；

5、压差传感器，设置在所述测量管道上并适用于测量所述迎流侧和所述背流侧的压差；

6、数据采集模块，设置在所述测量管道上并适用于采集所述测量管道内的两相流的流量和密度。

7、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量装置，所述孔板包括多孔平衡板。

8、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量装置，所述数据采集模块包括科氏流量计。

9、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量装置，所述数据采集模块靠近所述孔板的背流侧设置。

10、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量装置，还包括两相流模块，所述两相流模块与所述第二入口连接，适用于提供不同预设气相含率的两相流。

11、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量装置，所述两相流模块包括液体储箱、气体储箱、气液混合器、第一泵和第二泵；

12、所述液体储箱通过所述第一泵与所述气液混合器连接，适用于向所述气液混合器内泵入预设比率的液体；

13、所述气体储箱通过所述第二泵与所述气液混合器连接，适用于向所述气液混合器内泵入预设比率的气体；

14、所述气液混合器用于将泵入的液体和气体混合，形成预设气相含率的两相流，所述气液混合器的出口与所述第二入口连接。

15、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量装置，所述液体储箱与所述气液混合器之间设置有第一阀，所述气体储箱与所述气液混合器之间设置有第二阀。

16、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量装置，还包括两相流管道，所述两相流管道与所述测量管道的第一入口连接。

17、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量装置，所述测量管道的端部连接有三通阀，所述三通阀的另外两个接口形成为所述第一入口和所述第二入口。

18、本实用新型还提供一种两相流气相含率测量方法，通过上述的两相流气相含率测量装置实施，包括以下步骤：

19、经测量管道的第二入口分次通入不同预设气相含率的两相流；

20、通过压差传感器采集孔板迎流侧和背流侧的各次压差，并通过数据采集模块采集各次预设气相含率下两相流的流量和密度；

21、基于各次采集的压差数据、流量数据和密度数据，通过离散实验计算不同预设气相含率下的两相流的流出系数；

22、建立流出系数与气相含率之间的关联关系式；

23、经测量管道的第一入口通入待测两相流，通过压差传感器采集孔板迎流侧和背流侧的压差，通过数据采集模块采集待测两相流的流量和密度；

24、基于采集的待测两相流的压差数据、流量数据和密度数据，计算得到待测两相流的流出系数，并应用关联关系式估算待测两相流的气相含率。

25、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量方法，所述流出系数c的计算公式为：

26、

27、其中，qv为两相流的流量；β为等效直径比，孔板孔面积与测量管道截面积之比的1/2次方；a为测量管道的截面积；ρ为两相流的密度；δp为孔板迎流侧和背流侧的压差。

28、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量方法，所述建立流出系数与气相含率之间的关联关系式包括：

29、基于各次采集的压差数据、流量数据和密度数据，计算不同预设气相含率下的流出系数的平均值

30、基于流出系数的平均值计算不同预设气相含率下的流出系数的标准差sdc；

31、建立关联关系

32、式中，α为两相流气相含率；λ1、λ2、γ1、γ2为关系式系数，由最小二乘法确定；

33、通过最小二乘法确定关联关系式的相关系数r1、r2。

34、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量方法，所述应用关联关系式估算待测两相流的气相含率包括：

35、计算估计值α1，

36、计算估计值α2，

37、计算相关系数的平均值r，

38、计算待测两相流的气相含率αmea，

39、

40、有益效果：

41、根据本实用新型提供的一种两相流气相含率测量装置，测量时，关闭第一入口，将不同预设气相含率的两相流经第二入口通入测量管道，通过压差传感器可以测量孔板迎流侧和背流侧的压差，通过数据采集模块可以测量两相流的实际流量和密度，根据流出系数公式可以计算不同预设气相含率两相流的流出系数，然后根据不同预设气相含率以及计算所得的流出系数建立流出系数与气相含率之间的关联关系式，采用最小二乘法计算得到关联关系中的关系式系数和相关系数；

42、得到关联关系式后，开启第一入口并关闭第二入口，待测两相流经第一入口通入测量管道，利用压差传感器测得的压力差及数据采集模块测得的两相流的实际流量和密度，可以计算得到待测两相流的流出系数，然后将流出系数代入关联关系式，即可得到待测两相流的气相含率，相较于相关技术，装置更加简单，避免了使用电容分析仪、成像含率分析仪、射线衰减分析仪等使用条件苛刻或成本高昂的设备，适用范围更广，且安全环保、成本低廉。

技术特征：

1.一种两相流气相含率测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的两相流气相含率测量装置，其特征在于，所述数据采集模块(13)靠近所述孔板(11)的背流侧设置。

3.根据权利要求2所述的两相流气相含率测量装置，其特征在于，所述测量管道(10)的端部连接有三通阀(100)，所述三通阀(100)的另外两个接口形成为所述第一入口和所述第二入口。

4.根据权利要求2所述的两相流气相含率测量装置，其特征在于，所述孔板包括多孔平衡板。

5.根据权利要求1所述的两相流气相含率测量装置，其特征在于，所述数据采集模块包括科氏流量计。

6.根据权利要求1所述的两相流气相含率测量装置，其特征在于，还包括两相流管道，所述两相流管道与所述测量管道的第一入口连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的两相流气相含率测量装置，其特征在于，还包括两相流模块(20)，所述两相流模块(20)与所述第二入口连接，适用于提供不同预设气相含率的两相流。

8.根据权利要求7所述的两相流气相含率测量装置，其特征在于，所述两相流模块(20)包括液体储箱(200)、气体储箱(201)、气液混合器(202)、第一泵(203)和第二泵(204)；

9.根据权利要求8所述的两相流气相含率测量装置，其特征在于，所述液体储箱(200)与所述气液混合器(202)之间设置有第一阀(205)。

10.根据权利要求8所述的两相流气相含率测量装置，其特征在于，所述气体储箱(201)与所述气液混合器(202)之间设置有第二阀(206)。

技术总结本技术涉及两相流测量的技术领域，提供一种两相流气相含率测量装置，包括：测量管道，包括第一入口和第二入口，第一入口用于供待测的两相流通入，第二入口用于供预设气相含率的两相流通入；孔板，设置于测量管道内，孔板一侧迎向第一入口和第二入口，形成为迎流侧，相对的另一侧形成为背流侧；压差传感器，适用于测量迎流侧和背流侧的压差；数据采集模块，适用于采集测量管道内的两相流的流量和密度；如此设置，使装置更加简单，避免了使用电容分析仪、成像含率分析仪、射线衰减分析仪等使用条件苛刻或成本高昂的设备，适用范围更广，且安全环保、成本低廉。技术研发人员：陈六彪,田一含,崔晨,王俊杰受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所技术研发日：20240111技术公布日：2024/7/25