一种多相流体流量计及其测量方法与流程

1.本发明涉及流体计量检测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种多相流体流量计及其测量方法。


背景技术：

2.流量计指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表。
3.目前应用于检测流量的原理有等多种，以下仅列出几种：
4.1、科里奥利流量计
5.这种流量计利用振动流体管产生与质量流量相应的偏转来进行测量。科里奥利流量计可用于液体、浆体、气体或蒸汽的质量流量的测量。精确度高。但要对管道壁进行定期的维护，防止腐蚀。
6.2、容积流量计
7.流量计用于测量液体或气体的体积流速，它将流体引入计量空间内，并计算转动次数。叶轮、齿轮、活塞或孔板等用以分流流体。pd流量计的精确度较高，是测量粘性液体的几种方法之一。但是它也会产生不可恢复的压力误差，以及需装有移动部件。
8.3、涡轮流量计
9.当流体流经涡轮流量计时，流体使转子旋转。转子的旋转速度与流体的速度相关。通过转子感受到的流体平均流速,推导出流量或总量。涡轮流量计可精确地测量洁净的液体和气体。像pd流量计，涡轮流量计也会产生不可恢复的压力误差，也需要移动部件。
10.4、涡街流量计
11.涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体，游涡的速度与流体的速度成一定比例，从而计算出体积流量。涡街流量计适用与测量液体、气体或蒸汽。它没有移动部件，也没有污垢问题。涡街流量计会产生噪音，而且要求流体具有较高的流速，以产生旋涡。
12.综上所述，根据不同原理，流量计只能适用于其原理显著的区域进行流体流量检测。其中有一些结构复杂；结构庞大；有一些流量检测的线性区域较窄；有一些受到流体种类限制；有一些只能检测低黏性流动，并且可动结构也会导致精确度下降和维修困难，如何减少甚至不使用可动部件便能进行流量检测，同时还能够适用于单相和多相流体的测量是目前亟待解决的技术问题。因此，有必要提出一种适用于检测流体的流量计及压降结构，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

13.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
14.为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种多相流体流量计，包括：流量计基座、至少两个压力传感器和至少一个降压装置；所述降压装置设置在所述流量计基座内，所述压力传感器设置在所述降压装置的两端。
15.优选的是，还包括连接套，所述连接套套设在所述流量计基座的外壁上，所述流量计基座内壁设置有连接条。
16.优选的是，所述连接套上设置有第一读取口和第二读取口，所述第一读取口和所述第二读取口均与所述连接条内部连通，所述第一读取口和所述第二读取口用于所述压力传感器进行电路连接。
17.优选的是，所述连接条的两端分别设置有第一检测口和第二检测口，所述第一检测口和所述第二检测口分别位于所述降压装置的两端，所述第一检测口和所述第二检测口上分别设置有一个所述压力传感器，所述第一检测口、所述第二检测口、所述第一读取口和所述第二读取口相互连通。
18.优选的是，所述降压装置包括降压通道和正常通道；所述降压通道和所述正常通道结构相同，所述降压通道和所述正常通道均设置在所述连接条上，所述降压通道和所述正常通道的设置方向相反。
19.优选的是，所述降压通道包括第一通道、第二通道、第三通道和第四通道；所述第一通道和所述第四通道呈直线连通并贯穿所述降压通道的两端，所述第二通道与所述第一通道位于同一侧并且平行设置，所述第二通道通过第三通道与所述第四通道连通，所述第三通道与所述第四通道的夹角为锐角。
20.优选的是，所述降压装置为两个，所述流量计基座的内部被两个所述降压装置分隔为正常部分和降压部分。
21.优选的是，所述连接套和所述连接条均为两个，并且两个所述连接套和所述连接条均对称设置，两个所述连接条分别与两个所述降压装置连接，两个所述降压装置分为气相装置和液相装置，所述气相装置位于所述液相装置的上方，所述气相装置的两端设置有筛分管，与所述气相装置连接的所述连接条位于所述筛分管的内部；与所述液相装置连接的所述连接条的两端设置有引流装置，所述引流装置位于所述液相装置的两个所述压力传感器的外侧。
22.优选的是，所述筛分管的一端与所述气相装置的端部连接，另一端为封闭端口，所述筛分管的底部紧密排列设置有若干个气孔，所述气孔直径不大于0.5mm，所述筛分管的内底部覆盖有垫层，所述垫层由透气不透水的材料制成，所述气相装置两端的所述压力传感器位于所述垫层的上方。
23.优选的是，所述引流装置包括覆板、主鳍和两个副鳍，所述主鳍和所述副鳍的截面均为一端为弧形另一端为锥形的水滴状截面，覆板为三角形，所述主鳍和所述副鳍均设置在所述覆板上，所述覆板通过所述主鳍和所述副鳍与所述液相装置的连接条连接，所述主鳍和所述副鳍的弧形端面上均设置有分流凸起，所述主鳍位于所述覆板的中心线上，两个所述副鳍分别位于所述主鳍的两侧，所述覆板上设置有气槽和分流槽，所述气槽与所述主鳍位于同一侧，且设置在所述主鳍和所述副鳍之间，所述分流槽位于所述主鳍相对的一侧，并且位于所述覆板的侧边上。
24.一种多相流体流量计的测量方法，其特征在于，步骤包括：
25.s1：第一检测口的压力传感器检测到流体的压力值并进行记录；
26.s2：流体从降压装置的一端进入，并经由降压装置进行降压后由另一端排出；
27.s3：降压后的流体经过第二检测口的压力传感器检测压力值并进行记录；
28.s4：终端将压降前后的压力值进行比对，并通过压差和流量的关系计算出当前的流量值。
29.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
30.本流量计不需要叶轮等可动的结构进行流量计算，所以可以应用在不同类型的流体中进行流量的测量，流体在到达流量计的时候，首先会通过降压装置前端的压力传感器检测并记录流体的压力，随后流体经过降压装置的减速降压后从后端流出，减速降压后的流体会被位于降压装置后端的压力传感器检测并记录压力值，流体降压前后的压差可以通过公式转换为流量，从而在终端显示流量计基座内的流体实时流量，通过上述结构的设计，使得本流量计结构简单、精巧，压差测量和流量的转化能够提供较宽的线性区域，并且无可动结构的设计在保证精确度和方便更换的前提下，使本流量计能够不受流体种类和黏性的限制，具有更广的应用范围。
31.本发明所述的多相流体流量计及其测量方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
32.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
33.图1a为本发明所述的多相流体流量计的结构示意图。
34.图1b为本发明所述的多相流体流量计的电路连接示意图。
35.图2为本发明所述的多相流体流量计内部的结构示意图。
36.图3为本发明所述的多相流体流量计的剖视图。
37.图4为本发明所述的多相流体流量计中降压通道的剖视图。
38.图5为多相流体分别测量测量流量的流量计的结构示意图。
39.图6为多相流体分别测量测量流量的流量计的结构示意图。
40.图7为图5的剖视图。
41.图8为图5的剖视图。
42.图9为本发明所述的多相流体流量计中筛分管内的气液流向图。
43.图10为本发明所述的多相流体流量计中引流装置的结构示意图。
44.图11为本发明所述的多相流体流量计中引流装置的俯视图。
45.图12为本发明所述的多相流体流量计中引流装置引流的示意图。
46.图13为压差与流体流量的线性关系图(r2》0.9；2m3/h-120m3/h)。
47.图14为压差与流体流量的线性关系图(r2》0.9；0.1m3/h～3m3/h)。
48.图15为压差与流体流量的线性关系图(r2》0.9；0.001m3/h～0.1m3/h)。
49.图16为压差与流体流量的线性关系图。
50.图中：1流量计基座、2连接套、21第一读取口、22第二读取口、23第一检测口、24第
二检测口、3压力传感器、4降压装置、41降压通道、411第一通道、412第二通道、413第三通道、414第四通道、42正常通道、5连接条、6筛分管、61垫层、7引流装置、71覆板、72主鳍、73副鳍、731分流凸起、74气槽、75分流槽。
具体实施方式
51.下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
52.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
53.如图1-图16所示，本发明提供了一种多相流体流量计，包括：流量计基座1、至少两个压力传感器3和至少一个降压装置4；所述降压装置4设置在所述流量计基座1内，所述压力传感器3设置在所述降压装置4的两端。
54.上述技术方案的工作原理及有益效果：本流量计不需要叶轮等可动的结构进行流量计算，所以可以应用在不同类型的流体中进行流量的测量，流体在到达流量计的时候，首先会通过降压装置4前端的压力传感器3检测并记录流体的压力，随后流体经过降压装置4的减速降压后从后端流出，减速降压后的流体会被位于降压装置4后端的压力传感器3检测并记录压力值，流体降压前后的压差可以通过公式转换为流量，从而在终端显示流量计基座1内的流体实时流量，通过上述结构的设计，使得本流量计结构简单、精巧，压差测量和流量的转化能够提供较宽的线性区域，并且无可动结构的设计在保证精确度和方便更换的前提下，使本流量计能够不受流体种类和黏性的限制，具有更广的应用范围，如图13-16所示。
55.在一个实施例中，还包括连接套2，所述连接套2套设在所述流量计基座1的外壁上，所述流量计基座1内壁设置有连接条5。
56.上述技术方案的工作原理及有益效果：在流量计基座1外部套设连接套2，用来外接压力传感器3的各种线路。
57.本实施例提供一种任何流体均可应用的流量计，所述连接套2上设置有第一读取口21和第二读取口22，所述第一读取口21和所述第二读取口22均与所述连接条5内部连通，所述第一读取口21和所述第二读取口22用于所述压力传感器3进行电路连接。所述连接条5的两端分别设置有第一检测口23和第二检测口24，所述第一检测口23和所述第二检测口24分别位于所述降压装置4的两端，所述第一检测口23和所述第二检测口24上分别设置有一个所述压力传感器3，所述第一检测口23、所述第二检测口24、所述第一读取口21和所述第二读取口22相互连通。所述降压装置4包括降压通道41和正常通道42；所述降压通道41和所述正常通道42结构相同，所述降压通道41和所述正常通道42均设置在所述连接条5上，所述降压通道41和所述正常通道42的设置方向相反。所述降压通道41包括第一通道411、第二通道412、第三通道413和第四通道414；所述第一通道411和所述第四通道414呈直线连通并贯穿所述降压通道41的两端，所述第二通道412与所述第一通道411位于同一侧并且平行设置，所述第二通道412通过第三通道413与所述第四通道414连通，所述第三通道413与所述第四通道414的夹角为锐角。所述降压装置4为两个，所述流量计基座1的内部被两个所述降压装置4分隔为正常部分和降压部分。
58.上述技术方案的工作原理及有益效果：降压装置4由相反设置的降压通道41和正
常通道42两部分组成，可以将流体减速降压的部分为降压通道41，将降压通道41旋转180度设置便可以得到正常通道42，降压通道41给流体减速降压时，流体首先会同时进入第一通道411和第二通道412内，位于第二通道412内的流体会经过第三通道413流至第一通道411和第四通道414的交汇处，因为第三通道413与第四通道414的夹角为锐角，所以第三通道413内的流体方向与第一通道411内的流体的方向相对，进而使得进入第四通道414内的流体速度降低，从而使得第一通道411进液端处的流速和压力均大于第四通道414出液端处的流速和压力，两端的压力传感器3可以检测到压力差，从而将压力差转换为流量，以获得液体的流量信息，在降压通道41给流体减速的时候，流体从正常通道42的第四通道进入至与第一通道交汇的地方，一部分从第一通道排放，一部分分流至第三通道，然后经第二通道流出，因为第二通道和第一通道位于同一侧且平行设置，因此并不会出现流速和压力改变的情况，为了减少正常通道42对流速和压力的影响，还可以将第一通道和第二通道的开口做大，从而增加正常通道42的流通面积，在仅设置一个降压装置4的时候，降压装置4的底部和流量计基座1的内壁之间可以为开放式(适用于高粘性流体，因为高粘性流体经降压通道41减速降压效果较为明显，因此开放式的设置方式可以防止淤堵)，也可以为封闭式(增加降压通道41的减速降压效果，从而提高检测灵敏度)，同理也可以采用两个降压装置4上、下设置，并且两个降压通道41可以位于同侧(在保证流体流通量的同时提高减速降压的幅度，以提高检测的灵敏度)或不同侧(可以为流量计基座1内的流体提供全面、均匀的减速降压效果，避免出现局部高低压的情况)，通过设置降压通道41和正常通道42，使得本流量计在流量计基座1内的液体更换流动方向的时候，无需进行流量计的位置调整，随着流体方向的变更，变更前的降压通道41可作为变更后的正常通道42使用，而变更前的正常通道41则可以作为变更后的降压通道41使用，进而使得流量计可以应用于正、反两向流体的检测，两个压力传感器3位于降压装置4的两端从而在流量计基座1内流体变向的时候依旧可以进行压差检测，本实施例提供的流量计可应用于单相流体(纯气相流体或纯液相流体)的测量。
59.本实施例提供一种多相流体中测量气相流量的流量计，本实施例中的降压装置4称为气相装置，所述气相装置的两端设置有筛分管6，与所述气相装置连接的所述连接条5位于所述筛分管6的内部。所述筛分管6的一端与所述气相装置的端部连接，另一端为封闭端口，所述筛分管6的底部紧密排列设置有若干个气孔，所述气孔直径不大于0.5mm，所述筛分管6的内底部覆盖有垫层61，所述垫层61由透气不透水的材料制成，所述气相装置两端的所述压力传感器3位于所述垫层61的上方。
60.上述技术方案的工作原理及有益效果：本实施例提供一种在多相流体(通常为气相、液相混合的流体，如含有伴生气的石油等)中测量气相流量的流量计，流体在到达流量计的时候会撞击在筛分管6的端部从而改变流动方向，通过撞击和改变方向使得流体中的气体能够被打散，从而增加进入筛分管6的气体量，流体在从正常部分的筛分管6下方流过时，气体会通过筛分管6的气孔进入至筛分管6的内部并填充满内部空间，在筛分管6的内底部设置有由透气不透水的材料(如无纺布等)制成的垫层61，进一步阻止液体进入到筛分管6内，进入到筛分管6的气体会经由降压装置4到达降压部分的筛分管6内，最后从气孔处被流动的液体裹挟带走，因为正常部分的筛分管6导致流量计基座1的流动面积变小，进而使得液体的流动速度加快，所以降压后的气体可以在快速流动的液体所形成的负压下，加快向降压部分的流量计基座1的内部流动，进而使得降压部分的筛分管6内的气体不会淤积产
生高压，从而避免影响测量精度。在气相装置的两端均设置筛分管6使得本流量计可以应用于正、反两向的流体的检测而不用调整流量计的方向。
61.本实施例提供一种多相流体中测量液相流量的流量计，本实施例中的降压装置4称为液相装置，与所述液相装置连接的所述连接条5的两端设置有引流装置7，所述引流装置7位于所述液相装置的两个所述压力传感器3的外侧。所述引流装置7包括覆板71、主鳍72和两个副鳍73，所述主鳍72和所述副鳍73的截面均为一端为弧形另一端为锥形的水滴状截面，覆板71为三角形，所述主鳍72和所述副鳍73均设置在所述覆板71上，所述覆板71通过所述主鳍72和所述副鳍73与所述液相装置的连接条5连接，所述主鳍72和所述副鳍73的弧形端面上均设置有分流凸起731，所述主鳍72位于所述覆板71的中心线上，两个所述副鳍73分别位于所述主鳍72的两侧，所述覆板71上设置有气槽74和分流槽75，所述气槽74与所述主鳍72位于同一侧，且设置在所述主鳍72和所述副鳍73之间，所述分流槽75位于所述主鳍72相对的一侧，并且位于所述覆板71的侧边上。
62.上述技术方案的工作原理及有益效果：本实施例提供一种在多相流体中测量液相流量的流量计，因为测量液相流量并不需要将气体进行分离，只需要保证流体对压力传感器3冲击的连续性即可，因此需要在压力传感器3之前设置引流装置7来为流体进行引导和气体疏导，覆板71为三角形，三角形的底边靠近液相装置并且底边设置有缓冲坡，流体在主鳍72和副鳍73的引导下进行稳流，同时混杂在流体中的部分气泡在稳流的过程中，会聚积在气槽74上并被导向排出，经过稳流后的流体可以给压力传感器3提供较为稳定的流体撞击，从而减少压力传感器3检测时的波动，在主鳍72和副鳍73的弧形端面上设置有分流凸起731，用来增加抗冲击性，同时减小汽蚀对压力传感器3的影响，从而增加压力传感器3的使用寿命，覆板71的顶面(主鳍72相对的另一侧)设置有若干个分流槽75，分流槽75与覆板71底边的夹角为锐角，覆板71上方的流体在分流槽75的作用下可以向覆板71外侧分散，从而减少覆板71上下两侧的流体在合流时产生的气泡对液相装置造成的汽蚀伤害。
63.本实施例提供一种多相流体中可以分别测量气相和液相流量的流量计，所述连接套2和所述连接条5均为两个，并且两个所述连接套2和所述连接条5均对称设置，两个所述连接条5分别与两个所述降压装置4连接，两个所述降压装置4分为气相装置和液相装置，所述气相装置位于所述液相装置的上方，所述气相装置的两端设置有筛分管6，与所述气相装置连接的所述连接条5位于所述筛分管6的内部；与所述液相装置连接的所述连接条5的两端设置有引流装置7，所述引流装置7位于所述液相装置的两个所述压力传感器3的外侧。
64.上述技术方案的工作原理及有益效果：在需要同时测量液相和气相流量的时候，可以同时设置液相装置和气相装置，并保证气相装置位于液相装置上方，从而保证气体可以顺利进入筛分管6内，通过上述结构的设计，可以同时对流量计基座1内的液相流体和气相流体进行流量检测，并且检测的过程中并不需要用到可动的结构，使得本流量计可以应用于多类型的多相流体的流量测量。
65.本发明提供了一种多相流体流量计的测量方法，步骤包括：
66.s1：第一检测口23的压力传感器3检测到流体的压力值并进行记录；
67.s2：流体从降压装置4的一端进入，并经由降压装置4进行降压后由另一端排出；
68.s3：降压后的流体经过第二检测口24的压力传感器3检测压力值并进行记录；
69.s4：终端将压降前后的压力值进行比对，并通过压差和流量的关系计算出当前的
流量值。
70.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
71.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
72.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。