专利名称：基于标准文丘里管与涡轮流量计的油水两相流测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于标准文丘里管与涡轮流量计的油水两相流测量装置。
背景技术：
油水两相流普遍存在于石油工业中。油水两相流动系统的复杂性给流量和密度的测量带来很多困难。现有的测量方法主要是先进行油水两相分离，然后分别计量单相流量。但是由于油水分离效果容易受到多种因素的影响，油水两相分离难度较大，分离效果不好，从而导致计量精度不高；并且，由于油水两相分离需要一定的时间，当流量很大时，两相分离需要时间很长，使得油水两相的计量时间变长，不利于测量参数的实时性检测。
另一种常用的计量方法是将油水两相流混合变成均相流，利用单相流量计如节流式流量计、容积式流量计等来获取流量。但是得到的流量是油水两相总体积流量，无法获取各分相含率和分相流量数据。密度计结合单相流量计虽能解决分相测量问题，但是实际使用时测量精度不够理想，成本也很高。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。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分相测量问题，但是存在成本高，使用条件苛刻，安装维修不方便等缺点。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于标准文丘里管与涡轮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、标准文丘里管、广粘度型涡轮流量计、温度传感器，标准文丘里管配套安装有差压传感器，广粘度型涡轮流量计、差压传感器、温度传感器与A/D转换卡相连，A/D转换卡与计算机相连。
本实用新型的优点如下1)在不进行油水两相分离的情况下，利用文丘里管和涡轮流量计同时检测流体密度和油水两相的分相含率及流量，提高了油水两相流量检测的精度和实时性。
2)所选用的涡轮流量计为广粘度型涡轮流量计，它不仅测量精度高，安装方便，不易堵塞，适于高压测量，可用于各种口径，尤其是小口径，而且与容积式等可用于油水两相计量的流量计相比，涡轮流量计具有体积小，安装方便，流量范围较大等优点。此外，广粘度型涡轮流量计由于有粘度补偿，所以尤其适合于油水两相等高粘度流体流量的测量。
3)本实用新型可用于石油工业中的油水两相流系统的测量，相对于现有的多种测量方法，本实用新型的特点是用传统的单相流量测量仪表巧妙组合解决工程测量问题。应用文丘里管和涡轮流量计组合同时测量油水两相流总体积流量、混合密度、分相含率、分相体积流量和分相质量流量。测量可靠、稳定、精度高，适用范围广、安装方便、体积小。
附图是基于标准文丘里管与涡轮流量计的油水两相流测量装置结构示意图。
具体实施方式
本实用新型中节流元件选用标准文丘里管。待测油水两相流进入计量管道1后，先通过混流器2，使油水两相流混合均匀成为均相流。差压传感器5与标准文丘里管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。涡轮流量计4获取整个管路的油水总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用来检测油水两相流温度T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，存储有油水两相在不同温度下的密度以及节流元件的流量系数、开孔面积等数据。计算机8进行实时处理，获取油水两相流混合密度、分相含率和分相流量。
实现油水两相测量的测量方法按如下具体步骤进行(1)利用涡轮流量计获取管路的油水两相总体积流量qv，计算公式如下qv＝ξf(1)式中ξ为涡轮流量计的流量系数。一般情况下，在额定的流量范围内和一定的液体粘度范围内，ξ与流体粘度无关，是一个常数。由于油水两相混合物的粘度很高，故涡轮流量计选用广粘度型涡轮流量计，以消除粘度的影响。f为涡轮流量计的脉冲输出数。qv为油水两相流总体积流量。
(2)本实用新型采用标准节流元件，测量原理满足贝努力方程和连续性方程，因此根据节流原理qv=αA02Δpρ---(2)]]>得到油水两相混合密度ρ计算公式如下ρ=2α2A02Δpqv2---(3)]]>式中qv由涡轮流量计获得，节流元件处取样管道的差压Δp由差压传感器获取。α为标准文丘里管流量系数，当流体雷诺数大于临界雷诺数时，为一常数，具体数值由实验标定。A0为节流元件开孔面积。ρ为流经节流元件的油水两相流混合密度。
(3)由于油水两相流混合密度为ρ＝x1ρ1+(1-x1)ρ2(4)由公式(4)得到油水两相分相含率和分相流量计算公式如下油的含率为x1=ρ-ρ2ρ1-ρ2]]>水的含率为x2＝1-x1油的体积流量为qv1msm＝x1qv水的体积流量为qv2msm＝x2qv油的质量流量为qm1＝ρ1qv1msm水的质量流量为qm2＝ρ2qv2msm式中ρ1、ρ2分别为温度为T时油和水的密度。温度T由温度传感器获取。x1、x2分别为油和水的含率。qv1msm、qv2msm分别为油和水的体积流量。qm1、qm2分别为油和水的质量流量。
权利要求1.一种基于标准文丘里管和涡轮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)、标准文丘里管(3)、涡轮流量计(4)、温度传感器(6)，标准文丘里管(3)配套安装有差压传感器(5)，差压传感器(5)、温度传感器(6)、涡轮流量计(4)与A/D转换卡(7)相连，A/D转换卡(7)与计算机(8)相连。
2.权利要求1所述的一种基于标准文丘里管与涡轮流量计的油水两相流测量装置，其特征在于所说的涡轮流量计采用广粘度型涡轮流量计。
3.权利要求1所述的一种基于标准文丘里管与涡轮流量计的油水两相流测量装置，其特征在于所说的混流器采用单螺带式桨或双螺带式桨液液相搅拌器。
专利摘要本实用新型涉及公开了一种基于标准文丘里管与涡轮流量计的油水两相流测量装置。该装置由计量管道、计量管道前端的混流器、计量管道后端的广粘度型涡轮流量计和温度传感器，计量管道中部的标准文丘里管及与标准文丘里管连接的差压传感器，A/D转换卡，计算机组成。各传感器均经A/D转换卡接计算机。本实用新型体积小，结构简单，安装方便，压损相对低，适用范围广，同时具有可获测量参数多、流量检测精度高、实时性好等特点。适用于油水等高粘度液液两相流的测量。
文档编号G01F7/00GK2699248SQ20042002287
公开日2005年5月11日 申请日期2004年5月15日 优先权日2004年5月15日
发明者黄志尧, 王微微, 王保良, 冀海峰, 李海青 申请人:浙江大学