自励式湿气流量测量装置的制作方法

本实用新型涉及湿气测量的技术领域，尤其是涉及一种自励式湿气流量测量装置。

背景技术：

在油气生产过程中，湿气是一种常见的形态，对湿气进行计量，获得气液的流量，是油气生产的需求。湿气是气液两相流动的一种特殊形态，广泛存在于工业生产过程中，通常认为，在气液两相流动中，气相为连续相，液相为离散相时的流动状态即为湿气，湿气一般指体积含液率低于5%的。管内气液两相流动和分布的方式称为流型，流型是气液两相能量状态和相互作用的直观体现，由于两相的密度、速度、粘度等都存在较大差异，引起相间界面随机可变，呈现出复杂多变的流动形态，从宏观上将流动形态归纳为几种典型的流型，气液两相流在垂直向上流动时一般呈现出细泡状流、弹状流、块状流、液束环状流、环状流，在水平流动流动情况下可分为细泡状流、气塞状流、分层流、波状分层流、气弹状流及环状流。

湿气计量的方式有专用湿气流量计法；其中，而湿气流量计通常采用差压式流量计。差压式流量计的测量方法是目前湿气测量中使用最为广泛的流量计，是公认的在湿气各种流型下都能稳定可靠工作的一种测量装置。差压式流量计用于湿气测量时，由于液相的存在，使得差压值比气相单独流过时偏大，即虚高。其虚高产生的原因有二：一是液相阻塞作用对气相产生的额外加速压降；二是气相对液相加速造成的摩阻压降。大量的研究表明，差压式流量计的虚高特性具有良好的重复性，因此可采用相应的修正模型对其进行修正，从而获得真实的气相流量；该气相流量的测量需要经过大量的试验获取相应的修正模型数据，故整体的设计非常负责。

同时，对液相介质的测量过程中，由于其含液率处在相当低的水平，如果需要保证液相测量有较好的精度，则需要个仪表的精度非常高，以至于难以达到用户需求。比如，在5%含液率的状态下，要达到对液量计量精度不差于1%的精度，则需要气液相分率达到0.05*0.01=0.0005的精度，含液率越低，其精度要求越高，然而，在实践中，如此高的精度是难以达到的，所以对气相流量以及液相流量的测量设备具有一定的改进空间。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种自励式湿气流量测量装置，能够实现气液单独计量，使得测量更加简单且精确。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种自励式湿气流量测量装置，包括壳体，所述壳体上设有用于通入湿气的湿气入口、用于输出干气的干气出口以及用于输出液体的液体出口；所述壳体中部安装有捕雾滤网以将壳体内部的空腔分隔成干气区域以及湿气区域；所述湿气入口以及液体出口均位于湿气区域，所述干气出口位于干气区域；所述干气出口处设有用于计量所传输干气的气流量计，所述湿气区域内设有用于控制液体出口启闭且定量输出液体的控制装置，所述液体出口处设有检测是否有液体输出并进行计数的检测计数装置。

通过采用上述技术方案，将湿气经过捕雾滤网进行分离形成干气以及液体，同时分别对两者进行计量，即干气通过气流量计进行计量，而液体通过定量控制传输并计算排出的次数来对液体的量进行计量，整个计量的方式简单新颖，且操作的可行性高，同时将气体与液体分离能够更加精确的进行检测计量，不会产生相互的干扰。

本实用新型进一步设置为：所述湿气入口沿着壳体外侧壁的切线方向接入壳体内部。

通过采用上述技术方案，湿气经过湿气入口并沿壳体外侧壁切线方向进入壳体，湿气沿着壳体的内壁流动以形成旋流，同时由于离心作用下使得湿气中的液体被甩到壳体的内壁上，在重力作用下，沿内壁向下流动至壳体的底部。

本实用新型进一步设置为：所述捕雾滤网设置有至少两层，任意两层捕雾滤网之间均设置有间隙。

通过采用上述技术方案，多层捕雾滤网之间设置间隙，使得湿气能够一层层的进行除雾，间隙的设置能够使得干气在传输过程中尽可能的与捕雾滤网进行充份接触，尽可能降低干气中的含液率，以提高干气以及液体检测的精确度。

本实用新型进一步设置为：所述捕雾滤网设置有两层，分别定义为第一滤网以及第二滤网，所述第一滤网为板状的捕雾滤网，第二滤网为筒状的捕雾滤网，所述第一滤网设置于第二滤网的上侧，所述湿气入口位于第二滤网的下侧。

通过采用上述技术方案，两层的设置不仅仅能够确保除雾的精确度，同时也能够适应体积不大的环境，并且能够降低成本；而第二滤网为筒状的捕雾滤网，能够在使得湿气在形成旋流的情况下尽可能大面积的与筒状的捕雾滤网相互接触，以提高除雾的效率，由于筒状的捕雾滤网的长度较长，所以湿气在进入捕雾滤网后能够充份的进行除雾过程，尽可能多的出去湿气中的液体，提高分离的精确度。

本实用新型进一步设置为：所述第一滤网与壳体的内壁固定连接，所述壳体上设有将第二滤网固定并保持与壳体同轴心设置的连接板，所述湿气入口位于连接板的下侧。

通过采用上述技术方案，第二滤网与壳体同轴心设置即第二滤网位于壳体的中心位置，能够进一步确保湿气形成旋流后能够环绕着第二滤网流动，在流动过程中，能够充份的和第二滤网相互接触；设置在中心位置能够有效避免由于偏心设置造成部分位置除雾过剩而降低效率的问题。

本实用新型进一步设置为：所述控制装置包括拍盖排水阀以及浮子，所述拍盖排水阀的一端与壳体内壁相互交接，另一端密封液体出口，所述拍盖排水阀的密度小于液体的密度；所述浮子上设有与拍盖排水阀之间设置有连接件以进行联动。

通过采用上述技术方案，采用机械式的定量控制结构实现对液体输出的定量控制，即采用浮子与拍盖排水阀的结构实现定量控制，由于拍盖排水阀的密度小于液体的密度，当液面超过拍盖排水阀，即可产生浮力；当液面达到一定的高度时，浮子通过连接件对拍盖排水阀提供一个拉力并结合拍盖排水阀的浮力即可保证拍盖排水阀能够定量打开，确保液体达到所预设的高度时候即可打开拍盖排水阀以进行排放，当液体排放完成后，即基于浮子以及拍盖排水阀自身的重力，实现关闭液体出口。

本实用新型进一步设置为：所述浮子靠近捕雾滤网的一侧设置有引导斜面，所述引导斜面沿着浮子的中心轴至浮子外侧的方向倾斜向下设置，所述浮子的外壁与外壳的内壁之间具有间隙。

通过采用上述技术方案，浮子上的引导斜面能够引导从第二滤网上流下的液体进入到壳体内，避免液体大量滴落导致液面发生晃动而影响浮子对所处位置的测定的稳定性。由于第二滤网位于壳体的中心位置，若浮子的尺寸设置较小，则在液体大量滴落进入液面的过程中，会导致液面发生晃动，此时由于浮子的尺寸较小，则会造成浮子随着液面晃动而发生晃动，此时发生晃动的浮子则无法精确的判定所处的位置，即在晃动过程中提前拉动拍盖排水阀以进行排放，造成测量不精确的问题，所以将尺寸设置的接近壳体的内径，能够避免液滴直接滴落到液面上而造成不稳定的现在，通过引导斜面的作用缓慢的引导是液体中以尽可能降低晃动的情况，起到稳定液面的作用。

本实用新型进一步设置为：所述控制装置包括浮子、密封套以及连接于浮子与密封套之间的连接杆，所述浮子位于湿气区域，所述密封套位于干气区域且对准于干气出口以于浮子带动下封闭干气出口或打开干气出口。

通过采用上述技术方案，采用机械式的定量控制结构实现对液体输出的定量控制，即采用浮子在液体增多的情况下上升以通过连接杆带动密封套封闭干气出口；此时继续通入湿气，使得壳体内的气压增大，从而通过内部气压使得内部积存的液体排除，实现定量控制。

本实用新型进一步设置为：所述干气出口处连接有干气传输管道，所述液体出口处连接有液体传输管道，所述干气传输管道与所述液体传输管道相互连通，所述干气传输管道与所述液体传输管道的连通处连接有湿气传输管道。

通过采用上述技术方案，湿气经过分离之后再次汇集在一起进行传输，即该检测的过程不会影湿气传输的过程，仅仅只是在传输过程中填入一套检测设备，提高整体方案的可实施性。

本实用新型进一步设置为：所述液体传输管道包括虹吸管以及连接管道，所述虹吸管的一端与液体出口连通，另一端与连接管道的一端连接，所述连接管道的另一端与干气传输管道连通；所述虹吸管的中部成倾斜向上设置，

通过采用上述技术方案，拍盖排水阀打开之后，液体能够迅速进入虹吸管中，通过充满液体的虹吸管形成虹吸以将积液全部排出，实现一次检测。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1. 利用旋流分离原理，实现气液单独计量，液量的计量通过对排液次数的统计实现计量；更加精确，且检测方便。

附图说明

图1是本实用新型机械式控制的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型机械式控制的另一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型自动化控制的一个实施例的结构示意图。

图中：1、壳体；21、湿气入口；22、湿气通入管道；23、干气出口；24、干气传输管道；25、液体出口；26、液体传输管道；261、虹吸管；262、连接管道；27、湿气传输管道；31、第一滤网；32、第二滤网；33、干气区域；34、湿气区域；35、连接板；41、气流量计；51、控制装置；511、拍盖排水阀；512、浮子；513、连接件；5121、引导斜面；514、第一液位传感器；515、第二液位传感器；516、控制器；517、电磁阀；518、密封套；5181、抵接块；5182、密封头；519、连接杆；52、检测计数装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种自励式湿气流量测量装置，该测量装置能够将湿气进行分离形成干气以及液体，同时分别对两者进行计量，整个计量的方式简单新颖，且操作的可行性高，将气体与液体分离能够更加精确的进行检测计量，不会产生相互的干扰。

如图1所示，自励式湿气流量测量装置具体包括壳体1，壳体1的横截面可以为方形、圆形、菱形等不同形状，本实施例中优选采用横截面为圆形的壳体1，即该壳体1为筒状，该壳体1竖直安装。

如图1所示，壳体1上设有用于通入湿气的湿气入口21，在湿气入口21位置连接有湿气通入管道22，湿气入口21沿着壳体1外侧壁的切线方向接入壳体1内部，使得湿气沿着壳体1的内壁流动以形成旋流，同时由于离心作用下使得湿气中的液体被甩到壳体1的内壁上，在重力作用下，沿内壁向下流动至壳体1的底部。

壳体1上还设有用于输出干气的干气出口23以及用于输出液体的液体出口25；干气出口23处连接有干气传输管道24，液体出口25处连接有液体传输管道26，干气传输管道24与液体传输管道26相互连通，干气传输管道24与液体传输管道26的连通处连接有湿气传输管道27。液体传输管道26包括虹吸管261以及连接管道262，虹吸管261的一端与液体出口25连通，另一端与连接管道262的一端连接，连接管道262的另一端与干气传输管道24连通；虹吸管261的中部成倾斜向上设置。

如图1所示，通过湿气通入管道22将湿气通入壳体1中，并通过所预设的分离装置进行分离干气以及液体，并通过干气传输管道24传输分离得到的干气，通过液体传输管道26传输分离得到的液体。

其中，分离装置包括安装在壳体1中部的捕雾滤网，捕雾滤网可以设置一层，也可以设置为多层，若设置为多层则任意两层捕雾滤网之间均设置有间隙，若捕雾滤网设置有两层，则分别定义为第一滤网31以及第二滤网32，第一滤网31为板状的捕雾滤网，第二滤网32为筒状的捕雾滤网，第一滤网31设置于第二滤网32的上侧；本实施例中，可以采用第一滤网31，也可以采用第二滤网32，也可以采用第一滤网31以及第二滤网32相互结合的方式。

捕雾滤网将壳体1内部的空腔分隔成干气区域33以及湿气区域34；其中，最上层滤网的上侧为干气区域33，最下层滤网的下侧为湿气区域34，湿气入口21以及液体出口25均位于湿气区域34，干气出口23位于干气区域33。

第一滤网31与壳体1的内壁固定连接，其中，第一滤网31可以与壳体1一体连接，也可以通过螺栓、卡扣等现有固定方式将第一滤网31固定于壳体1上，本实施例中优选采用螺栓固定的方式，该固定方式图中未示出。

壳体1上设有连接板35，通过连接板35将第二滤网32固定，并保持与壳体1同轴心设置，湿气入口21位于连接板35的下侧。其中，连接板35与壳体1可以为一体连接，也可以通过螺栓、卡扣等现有固定方式，本实施例中优选采用一体连接，即焊接的方式，确保连接板35与壳体1之间不会存在缝隙，避免出现湿气漏入干气区域33；而连接板35与第二滤网32之间的固定方式，可以设置为一体连接，也可以通过螺栓、卡扣等现有固定方式，本实施例中优选采用螺栓固定的方式，上述固定方式图中未示出。

如图1所示，通过分离装置将湿气进行分离得到干气以及液体后，则需要对两者分别进行计量，具体计量的结构设计如下所示：

关于干气的计量，在干气传输管道24上设有用于计量所传输干气的气流量计41；通过气流量计41实现对干气的计量检测。

关于液体的计量，在壳体1内且位于湿气区域34内设有用于控制液体出口25启闭且定量输出液体的控制装置51，液体传输管道26上设有检测是否有液体输出并进行计数的检测计数装置52；检测计数装置52采用对气液区分明显的传感器，例如，音叉密度计、音叉液位计、超声液位计、电导率计等等；液量的计量通过对排液次数的统计实现计量。

控制装置51可以采用机械式控制的方式以及自动化控制的方式。

关于机械式控制的方式：

如图1所示，在一个实施例中，捕雾滤网优选采用第一滤网31以及第二滤网32相互结合的方式，控制装置51包括拍盖排水阀511以及浮子512，拍盖排水阀511的一端与壳体1内壁相互交接，另一端密封液体出口25，拍盖排水阀511的密度小于液体的密度，当蓄液液面超过拍盖排水阀511，由于拍盖排水阀511的密度小于液体的密度，即可产生浮力；浮子512上设有与拍盖排水阀511之间设置有连接件513以进行联动。其中，连接件513优选为链条，即链条的一端与浮子512的中心位固定，另一端与拍盖排水阀511用于密封液体出口25的一端固定；当浮子512到了设定高度，通过链条，拉动拍盖排水阀511以提供拉力，当该拉力与拍盖排水阀511自身的浮力超过液体对拍盖排水阀511的压力，拍盖排水阀511被拉起。

浮子512靠近捕雾滤网的一侧设置有引导斜面5121，引导斜面5121沿着浮子512的中心轴至浮子512外侧的方向倾斜向下设置。浮子512的外壁与外壳的内壁之间具有间隙，其中，该间隙的范围优选为2cm-5cm。

具体工作过程如下：

湿气经进湿气通入管道22，沿切线方向进入壳体1，在壳体1作用下形成旋流，由于离心作用，湿气中的液体，被甩往壳体1的内壁上并在重力作用下，沿壳体1的内壁向下流动至壳体1的底部。湿气中的气体部分，经两级捕雾滤网，分离成干气，经干气出口23进入干气传输管道24，并通过气流量计41进行计量。

分离后的液体成分，在壳体1的下部聚集成为积液，随着积液的增多，浮子512逐步抬升；当浮子512到了设定高度，通过链条，拉动拍盖排水阀511以提供拉力，当该拉力与拍盖排水阀511自身的浮力超过液体对拍盖排水阀511的压力，拍盖排水阀511被拉起，液体进入虹吸管261，充满液体的虹吸管261，形成虹吸，将积液全部排出。由于打开拍盖排水阀511的条件是确定的，则每次形成虹吸排出的液体量也是一致的，通过检测计数装置52记录液体传输管道26排液次数，即可对液体的流量做计量。

当把积液排出时，浮子512下落，不再通过链条拉动拍盖排水阀511，但由于拍盖排水阀511的密度小于液体的密度，其浮力仍然保证拍盖排水阀511不下落，直至积液完全排出。此时，在拍盖排水阀511自身的重量作用下，盖住液体出口25。

如图2所示，在另一个实施例中，捕雾滤网优选设置为一层，且采用第二滤网32。控制装置51包括浮子512、密封套518以及连接于浮子512与密封套518之间的连接杆519，浮子512位于湿气区域34，密封套518位于干气区域33且对准于干气出口23以于浮子512带动下封闭干气出口23或打开干气出口23；其中，本实施例中的浮子512与上述实施例中的浮子512结构相同，故不在此赘述，密封套518包括用于抵接于壳体内壁上的抵接块5181以及一体连接于抵接块5181上的密封头5182，密封头5182与抵接块5181采用软质橡胶制成，即存在一定的弹性限度，密封头5182稍大于干气出口23的尺寸，以使得密封头5182能够完全密闭干气出口23；连接杆519的两端分别与浮子512、密封套518一体连接，同时连接杆519穿设于捕雾滤网。

具体工作过程如下：

湿气经进湿气通入管道22，沿切线方向进入壳体1，在壳体1作用下形成旋流，由于离心作用，湿气中的液体，被甩往壳体1的内壁上并在重力作用下，沿壳体1的内壁向下流动至壳体1的底部。湿气中的气体部分，经两级捕雾滤网，分离成干气，经干气出口23进入干气传输管道24，并通过气流量计41进行计量。

分离后的液体成分，在壳体1的下部聚集成为积液，随着积液的增多，浮子512逐步抬升；当浮子512到了设定高度，浮子512、密封套518、连接杆519构成关闭气路，即密封套518在浮子512带动下封闭干气出口23，此时液体的液位低于虹吸管261的最低处，不发生虹吸，也不会有液体流出；随着湿气继续进入，而干气出口23被封闭，则壳体1内压力升高，迫使积液向虹吸管261流动，当壳体1内部压力足够时，积液越过虹吸管261与连接管道262连接的顶部，形成虹吸，积液将连续排出；随着液体排出，积液的液位会下降，但是由于壳体1内压力仍然较高，密封套518始终被压紧于壳体1上以保持封闭干气出口23，直至壳体1内压力下降至无法克服浮子512、密封套518、连接杆519的重力而使得密封套518脱离壳体1以打开干气出口23。此时由于虹吸作用，液路压力由于有液体的额外压力，仍高于气路压力，所以虹吸过程仍维持，直到液体排完，虹吸过程结束后，由于虹吸管261是完全开放的，所以会有少量湿气通过虹吸管排出，随着壳体1和虹吸管261内残留液体的聚集，会再次封闭虹吸管261，而不再通过湿气。通过检测计数装置52记录液体传输管道26排液次数，即可对液体的流量做计量，且每次虹吸结束到再次封闭虹吸管261，其通过的湿气的量基本上一致，经过多次测算试验之后可以进行修正，即可通过形成虹吸排液的次数乘以一个修正值，累加在总流量上。

如图3所示，关于自动化控制的方式：

控制装置51包括两个液位传感器、控制器516以及电磁阀517，两个液位传感器分别定义为第一液位传感器514以及第二液位传感器515，第一液位传感器514设置于所预设的高度并根据检测的情况以发送第一液位检测信号，第二液位传感器515设置于液体出口25出并根据检测的情况以发送第二液位检测信号，电磁阀517设置于液位出口处以控制该液位出口的启闭；其中，第二液位传感器515位于电磁阀517的上侧。控制器516可以为单片机、PLC等可编程控制器516件。

具体工作过程如下：

湿气经进湿气通入管道22，沿切线方向进入壳体1，在壳体1作用下形成旋流，由于离心作用，湿气中的液体，被甩往壳体1的内壁上并在重力作用下，沿壳体1的内壁向下流动至壳体1的底部。湿气中的气体部分，经两级捕雾滤网，分离成干气，经干气出口23进入干气传输管道24，并通过气流量计41进行计量。

分离后的液体成分，在壳体1的下部聚集成为积液，随着积液的增多，当第一液传感器与第二液位传感器515均检测到有积液时，则说明此时积液已经聚集到所预设的高度，通过控制器516来控制电磁阀517启动以打开液位出口，使得积液能排除；当第二液位传感器515未检测到积液时，说明此时积液已经排放完成，通过控制器516来控制电磁阀517关闭以关闭液位出口。

由于电磁阀517启闭的条件是确定的，则每次形成虹吸排出的液体量也是一致的，在计量液体的流量过程中，可以直接通过控制器516来进行计算，也可以通过检测计数装置52记录液体传输管道26排液次数，完成对液体的流量做计量。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。