一种多相液流取样装置的制作方法

本发明涉及一种多相液流取样装置，适用于石油、化工、环保等涉及对两相及多相液流进行取样的领域，具有两相及多相液流取样准确度高、代表性强的优点。

背景技术：

在石油、化工、环保等两相及多相流动及分离领域，由于液流物性参数及运行参数的不断变化，常需要对两相及多相液流进行取样，并对取样样品进行测量，得到取样液流中的各相浓度分布及元素组成等重要信息，从而定量评价所属设备的各方面性能指标，并及时基于性能优劣调整设备运行参数及操作参数，对设备性能进行优化，提升设备运行的可靠性、环保性及经济性，达到设备的最优运行状态。

而传统的两相及多相液流取样装置如附图1所示，多采用t形取样管5结构，即将取样管直接垂直或呈一定角度安装于主液流管道的侧壁上，并在取样管上安装阀门用于调整取样管的开启和关闭。以油水两相液流为例，传统液流取样装置存在两方面突出问题：1）由于取样管固定安装于主液流管道的侧壁上，因此仅能够实现对靠近主管道侧壁区域的液流进行取样，所取样的液流难以反应主管道内的整体液流情况，取样代表性差；2）由于主管道内液流流向与取样管布置方向间存在较大角度，将造成液流在进入取样管时的急速转向，一方面造成流场的紊乱，容易使分散相油滴产生剪切破碎，另一方面由于油水两相间具有密度差，在液流急速转向过程中，将产生油滴的惯性分离，造成流入取样管内液流中的油相浓度大于主管道内取样处的油相浓度。由于以上问题的存在，使借助传统液流取样装置所取得的两相或多相液流样品难以反应主管道内实际的液流性质，更难以精确指导实际设备的调试和正常运行，严重时甚至造成误导。

为了解决上述问题，本发明提出了一种多相液流取样装置，具有对两相及多相液流流场扰动小、多点取样及取样准确性高的优点。

技术实现要素：

本发明为解决传统两相及多相液流取样装置取样代表性差，难以准确得到主管道内实际液流情况的问题，而提出一种多相液流取样装置，具有对两相及多相液流流场扰动小、多点取样及取样准确性高的优点。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种多相液流取样装置，包括管道，在管道的下方设置有与取样装置腔室相配合的取样装置安装槽，取样装置安装槽的下侧设置有上矩形法兰，取样装置腔室的外侧设置有下矩形法兰；取样装置腔室内部设置有导流管和齿轮，所述导流管为弯管，在其侧面设置有与齿轮相啮合的齿条，齿轮与取样装置腔室外部的旋转手柄通过轴固定连接；在取样装置腔室的下部设置有直管，在直管的下方活动设置有可旋转取样管，可旋转取样管上设置有阀门。

进一步的：所述上矩形法兰和下矩形法兰相配合并通过螺栓固定连接，且在上矩形法兰和下矩形法兰之间还设置有矩形密封片。

进一步的：所述导流管为截面是矩形的90度弯管结构；所述导流管的导流管入口端位于靠近管道一侧，且开口方向朝向液流；所述导流管）的导流管出口端位于直管内，且导流管的下部通过导流管密封圈与取样装置腔室的下部密封连接。

进一步的：所述管道的两侧设置有圆形法兰，在管道上设置有螺栓孔。

进一步的：所述装置腔室的外部设置有锥台；所述轴的一端与齿轮的中心同轴固定连接，另一端依次穿过取样装置腔室一侧的外壁及锥台，并与旋转手柄固定连接；在轴与锥台之间设置有轴密封圈。

进一步的：在直管的下端设置有旋转室，在可旋转取样管的上端设置有旋转片，在旋转的下部内侧还设置有可旋转取样管密封圈；所述旋转片与可旋转取样管的一端固定连接；所述可旋转取样管的截面为圆形；所述旋转片位于旋转室内部；所述可旋转取样管密封圈布置于可旋转取样管壁与旋转室之间。

本发明的优点是：

（1）降低流场扰动，增强取样代表性：取样导流管入口直接迎着来流方向且与来流方向平行，油水两相液流进入取样管的过程能实现平滑流动，大幅减小取样过程对周围流场的扰动，降低分散相油滴的破碎作用及避免油水两相液流在急速转向过程中出现的低密度油滴惯性分离问题，从而使对油水两相液流的取样更加准确并具有代表性。（2）沿管道径向多点取样，增强取样代表性：通过调整手柄的旋转角度，调整导流管入口在管道内的取样位置，实现对管道内油水两相液流沿着径向方向的多点取样，对多点取样得到的油水两相样品进行混合后测量平均油相含量，增强取样代表性，从而解决由于管道径向方向油相浓度分布不同造成的传统单点液流取样代表性差的问题。（3）取样出口方向灵活调节，便于现场安装及进行液流取样：可旋转取样管的出口方向可360度灵活旋转，便于取样装置的现场安装及对液流进行取样。

附图说明

图1为应用于油水两相液流取样的传统取样结构示意图。

图2为本发明的一种多相液流取样装置的主视图。

图3为本发明的一种多相液流取样装置的侧视图。

图4为本发明的一种多相液流取样装置的剖视图。

图5为本发明的一种多相液流取样装置的取样装置腔室侧视图。

图6为本发明的一种多相液流取样装置的取样装置腔室剖视图。

图7为本发明的一种多相液流取样装置的导流管及齿条立体图。

图8为本发明的一种多相液流取样装置的局部放大图。

图9为本发明的一种多相液流取样装置的取样过程示意图。

附图标记说明：1为圆形法兰、2为液流、3为管道、4为螺栓孔、5为t形取样管、6为阀门、7为取样装置安装槽、8为下矩形法兰、9为矩形密封片、10为取样装置腔室、11为可旋转取样管、12为旋转室、13为直管、14为轴、15为旋转手柄、16为上矩形法兰、17为螺栓、18为锥台、19为导流管、20为导流管密封圈、21为旋转片、22为可旋转取样管密封圈、23为导流管出口、24为齿条、25为齿轮、26为导流管入口、27为轴密封圈。

具体实施方式

为了明确本发明的目的、技术方案及优点，通过以下实施例，对发明的一种多相液流取样装置进行进一步详细说明。需要指出的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-9所示为本发明一种多相液流取样装置，包括与需要取样的管路系统相连通的管道3，在管道3的下方设置有与取样装置腔室10相配合的取样装置安装槽7，取样装置安装槽7的下侧设置有上矩形法兰16，取样装置腔室10的外侧设置有下矩形法兰8；取样装置腔室10内部设置有导流管19和齿轮25，所述导流管19为弯管，在其侧面设置有与齿轮25相啮合的齿条24，齿轮25与取样装置腔室10外部的旋转手柄15通过轴14固定连接；在取样装置腔室10的下部设置有直管13，在直管13的下方活动设置有可旋转取样管11，可旋转取样管11上设置有阀门6。

优选的：所述上矩形法兰16和下矩形法兰8相配合并通过螺栓17固定连接，且在上矩形法兰16和下矩形法兰8之间还设置有矩形密封片9。

优选的：所述导流管19为截面是矩形的90度弯管结构，弯管的弯曲部分为弧形；所述导流管19的导流管入口26端位于靠近管道3一侧，且开口方向朝向液流；所述导流管19的导流管出口23端位于直管13内，且导流管19的下部通过导流管密封圈20与取样装置腔室10的下部密封连接。

优选的：所述管道3的两侧设置有圆形法兰1，内部流通油水两相或多相液流2在管道3上设置有螺栓孔4。

优选的：所述装置腔室10的外部设置有锥台18；所述轴14的一端与齿轮25的中心同轴固定连接，另一端依次穿过取样装置腔室10一侧的外壁及锥台18，并与旋转手柄15固定连接；在轴14与锥台18之间设置有轴密封圈27。

优选的：在直管的下端设置有旋转室12，在可旋转取样管11的上端设置有旋转片21，在旋转室12的下部内侧还设置有可旋转取样管密封圈22；所述旋转片21与可旋转取样管11的一端固定连接；所述可旋转取样管11的截面为圆形；所述旋转片21位于旋转室12内部；所述可旋转取样管密封圈22布置于可旋转取样管11外壁与旋转室12之间。

优选的，所述圆形法兰为两个，分别位于管道的两端；每个圆形法兰上分别均匀布置有多个螺栓孔，便于将本发明所述的油水两相流取样装置连接到需取样的管路系统上。

优选的，所述取样装置安装槽的一端固定于管道的一侧，通常是下侧，在管道内存在一定压力的情况下，也可以固定在其他方向，如上侧，通过液流的压力取样。取样装置安装槽与管道密封连接并连通；所述取样装置安装槽的另一端与上矩形法兰固定连接。

优选的，所述下矩形法兰焊接固定于取样装置腔室的外侧。

优选的，所述上矩形法兰、矩形密封片及下矩形法兰可通过多个螺栓固定连接及实现密封，从而将取样装置腔室的一端固定于取样装置安装槽内。

优选的，所述取样装置腔室、直管、旋转室依次连接并连通。

优选的，所述导流管为截面是矩形的90度弯管结构，弯曲部分为四分之一圆弧形，与两端直管部分相切连接；所述导流管的导流管入口端位于靠近管道一侧；所述导流管的导流管出口端位于直管内；所述齿条位于取样装置腔室内且固定于导流管的外壁侧。

优选的，所述齿轮位于取样装置腔室内部，并与齿条咬合；所述轴的一端与齿轮的中心同轴固定连接，另一端依次穿过取样装置腔室一侧的外壁及锥台，并与旋转手柄固定连接，同时轴与锥台和/或取样装置腔室的内壁通过轴承连接；所述轴密封圈用于密封轴与锥台间的流体。

优选的，所述导流管密封圈设置于导流管与取样装置腔室一侧壁面之间，用于密封取样装置腔室内部的液流。

优选的，所述旋转片与可旋转取样管的一端固定连接；所述可旋转取样管的截面为圆形；所述旋转片位于旋转室内部；所述可旋转取样管密封圈布置于可旋转取样管外壁与旋转室之间，用于密封导流管出口与可旋转取样管之间的流体，旋转室的腔体可通过上下两个部分扣合或焊接而成。

优选的，所述阀门设置于可旋转取样管的出口处；所述阀门用于调节取样液流的开闭和流量调节；所述旋转片、可旋转取样管和阀门可以实现整体旋转，便于灵活调整油水两相液流取样过程中的液流出口角度，方便取样。

本发明所述结构的使用方法如下：以油水两相液流为例进行说明，油水两相液流由位于导流管入口对向的管道入口流入，并由管道的另一侧出口流出。在需要对油水两相液流进行取样时，首选逆时针旋转手柄，逆时针旋转的手柄将依次带动轴及位于取样装置腔室内的齿轮进行逆时针旋转，同时，逆时针旋转的齿轮将进一步带动与其啮合的齿条及导流管沿着直管的轴线方向移动。随着手柄逆时针方向旋转角度的增大，导流管逐渐由取样装置腔室内移出，并向上进入管道内，从而实现导流管入口沿着管道的径向方向自由移动。由于导流管入口的方向与管道内油水两相液流的流动方向平行且导流管入口直接迎着来流，将使油水两相液流直接由导流管入口进入，受导流管的导向作用，油水两相液流依次流经导流管出口及可旋转取样管，并由可旋转取样管的出口流出，从而得到所需要的油水两相液流样品。通过调整导游管的高度，可以对不同位置的液流进行取样。

本发明中，利用导流管伸入管道中取样，代替了传统的t形取样管5的取样方式，本结构相对现有技术的优点是：（1）降低流场扰动，增强取样代表性：取样导流管入口直接迎着来流方向且与来流方向平行，油水两相液流进入取样管的过程能实现平滑流动，大幅减小取样过程对周围流场的扰动，降低分散相油滴的破碎作用及避免油水两相液流在急速转向过程中出现的低密度油滴惯性分离问题，从而使对油水两相液流的取样更加准确并具有代表性。（2）沿管道径向多点取样，增强取样代表性：通过调整手柄的旋转角度，调整导流管入口在管道内的取样位置，实现对管道内油水两相液流沿着径向方向的多点取样，对多点取样得到的油水两相样品进行混合后测量平均油相含量，增强取样代表性，从而解决由于管道径向方向油相浓度分布不同造成的传统单点液流取样代表性差的问题。（3）取样出口方向灵活调节，便于现场安装及进行液流取样：可旋转取样管的出口方向可360度灵活旋转，便于取样装置的现场安装及对液流进行取样。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。