专利名称：多相计量装置用槽式孔板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多相计量装置用槽式孔板，主要用作石油管道油气混输过程中多相计量装置的一次传感元件，属于石油管道的油气计量装置用的传感元件。
背景技术：
目前高含气的油气田开发过程中，能够用于高含气的油气井计量的多相流量计极少，且计量误差很大、费用昂贵。选用Murdock关系式作为开发新型多相油气计量装置的模型，可开发出价格比较经济的多相计量装置，Murdock关系式是基于孔板流量计的，在大量流体单相流、气液两相流数据的实验基础上发现，采用标准孔板作为传感元件时，标准孔板对上游流速分布过于敏感，通过标准孔板的静压恢复并达到稳定的直管段距离比较长，涡流区范围大，需要添加调整器、整流管等设备，造成多相计量装置复杂化，由于流体与节流件(标准孔板)的碰撞分离效应、节流件的阻挡效应等引起液相断续通过现象出现，进而造成差压信号的剧烈波动，不易满足多相油气计量装置对节流传感元件的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种新型结构的槽式孔板，在多相油气计量装置中代替标准孔板，克服标准孔板作为节流传感元件的上述不足之处。
本实用新型采用如下的技术方案，即一种多相计量装置用槽式孔板由带有槽孔的与管道内壁相切的圆形板构成，其特征在于圆形板上的槽孔由至少一圈同心且径向均匀分布的槽式小孔组成，圆形板外缘与管道内壁相切。
用Aslot表示所有槽孔面积总和、A表示管道截面积，D是管道直径、d是标准孔板孔径，槽式孔板的孔径比定义为β=d/D=Aslot/A]]>同一孔径比槽式孔板上的槽式小孔可以依据槽式孔板的孔径比要求设计成相同或不同尺寸大小。
槽式孔板入口的锐角加工质量对流量计的特性有一定影响，加工时应控制开孔直筒部分光洁度不低于7，直角入口边应尖锐，无毛刺和划痕。
槽式孔板正面(面向管道上游的一面)任意两点间的连线应垂直与孔板的轴线，最大斜率小于1％，光洁度不低于6，孔板各处厚度控制偏差小于0.02mm。孔板背面，光洁度不低于5。
采用激光加工槽式孔板，同一尺寸槽式孔板的重复性较好，费用也经济。
实践中，利用计算软件设计了在管道直径D＝50mm，孔板厚度＝3mm时，孔径比分别为0.4、0.5、0.6、0.75四种结构的节流槽式孔板。槽式孔板的槽式小孔围绕圆形板轴心设计为三圈同心且径向均匀分布在槽式孔板的圆形板上。
利用Fluent软件，使用k-ε湍流模型对槽式孔板流量计进行单相和多相流体静态压力分布和流速分布仿真实验证明槽式孔板的静压恢复并达到稳定的直管段比标准孔板短。因此流量计采用槽式孔板结构会更加紧凑，没有附加安装条件，可以取消流动调整器、整流管等设备；槽式孔板的压力恢复区短、涡流区相对标准孔板较小，有利于测量值的稳定，提高测量精度；槽式孔板流量计测量的压力、差压值比标准孔板流量计的测量值更为稳定、准确；相同气相流量下，两相流压降要大一些；流体经槽式孔板不需要径向加速即可相对平稳地流过节流元件(槽式孔板)，孔板上游没有液相成分累积，也不会出现剧烈波动的差压测量值。
图1，孔径比为0.4的槽式孔板结构图图2，孔径比为0.5的槽式孔板结构图图3，孔径比为0.6的槽式孔板结构图图4，孔径比为0.75的槽式孔板结构图图中，圆形板1，槽式小孔具体实施方式
实施例一，在管道直径D＝50mm，孔板厚度＝3mm时，如图1，孔径比为0.4的槽式孔板结构图，圆形板1上有三圈相同尺寸(5.23mm*1.3mm)的槽式小孔2，同心且径向均匀分布板圆形上，内圈8个槽式小孔，中间一圈16个槽式小孔，外圈24个槽式小孔，同圈的相邻槽孔间隔角度分别为内圈45度，中间一圈22.5度，外圈15度。
实施例二，在管道直径D＝50mm，孔板厚度＝3mm时，如图2，孔径比为0.5的槽式孔板结构图，圆形板上有三圈相同尺寸(5.32mm*2.0mm)的槽式小孔2，同心且径向均匀分布圆形板上，内圈8个槽式小孔，中间一圈16个槽式小孔，外圈24个槽式小孔，同圈的相邻槽式小孔间隔角度分别为内圈45度。中间一圈22.5度，外圈15度。
实施例三，在管道直径D＝50mm，孔板厚度＝3mm时，如图3，孔径比为0.6的槽式孔板结构图，圆形板上有三圈不同尺寸的槽式小孔2。内圈6个槽式小孔，小孔弧度为30度，空余为30度，弧半径为6.5mm，11.5mm；中间一圈12个槽式小孔，小孔弧度为15度，空余为15度，弧半径为13.5mm，18.5mm；外圈18个槽式小孔，小孔弧度为10度，空余为10度，弧半径为20.5mm，25.5mm。
实施例四，在管道直径D＝50mm，孔板厚度＝3mm时，如图3，孔径比为0.75的槽式孔板结构图，，圆形板上有三圈不同尺寸的槽式小孔2。内圈4个槽式小孔，小孔弧度为70度，空余为20度，弧半径为6.5mm，11.5mm；中间一圈8个槽式小孔，小孔弧度为35度，空余为10度，弧半径为13.5mm，18.5mm；外圈16个槽式小孔，小孔弧度为15度，空余为7.5度，弧半径为20.5mm，25.5mm。
上述各实施例中，槽式孔板的圆形板1上处于同一圈的槽式小孔2，尺寸大小相同。
本实用新型的槽式孔板对单相流、两相流的流量测量都表现出良好的特性，即流速分布均匀、涡流区小、压力恢复区短，说明槽式孔板适合气液两相流计量。
权利要求1.一种多相计量装置用槽式孔板由带有槽孔的与管道内壁相切的圆形板(1)构成，其特征在于圆形板上的槽孔由至少一圈同心且径向均匀分布的槽式小孔(2)组成，圆形板外缘与管道内壁相切。
2.如权利要求1所述的多相计量装置用槽式孔板，其特征在于槽式孔板正面任意两点间的连线垂直与孔板的轴线。
3.如权利要求1所述的多相计量装置用槽式孔板，其特征在于槽式孔板的槽式小孔(2)围绕圆形板(1)轴心设计为三圈同心且径向均匀分布在槽式孔板的圆形板上。
4.如权利要求1所述的多相计量装置用槽式孔板，其特征在于槽式孔板的圆形板(1)上处于同一圈的槽式小孔(2)，尺寸大小相同。
专利摘要本实用新型涉及一种多相计量装置用槽式孔板，属于石油管道的油气计量装置用的传感元件。本实用新型克服标准孔板作为节流传感元件的不足。本实用新型的槽式孔板由带有槽孔的与管道内壁相切的圆形板构成，其特征在于圆形板上的槽孔由至少一圈同心且径向均匀分布的槽式小孔组成，圆形板外缘与管道内壁相切。槽式孔板正面任意两点间的连线应垂直与孔板的轴线。实践中，设计了不同孔径比结构的节流槽式孔板。流量计采用槽式孔板结构会更加紧凑，本实用新型的槽式孔板对单相流、两相流的流量测量都表现出良好的特性。即流速分布均匀、涡流区小、压力恢复区短，说明槽式孔板适合气液两相流计量。
文档编号G01F1/42GK2935097SQ20062012388
公开日2007年8月15日 申请日期2006年7月18日 优先权日2006年7月18日
发明者田栓魁, 耿艳峰, 孟凡彬, 韩专, 李玉星, 冯叔初, 洪海涛, 潘明涛 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气管道局, 中国石油大学(华东)