一种多相流流量实时管道监测方法和监测仪器与流程

本发明属于管道监测领域，尤其是涉及一种多相流流量实时管道监测方法和监测仪器。

背景技术：

1、随着各类工业的不断发展，管道运输技术已得到越来越广泛的应用，运输管线的长度也随之不断延长。然而在管道运输的过程中，段塞流是两相流中十分常见的流型，是管道中一段气柱、一段液柱交替出现的气液两相流动状态。在管道运输过程中，不仅是停输、清管过程中，流量的变化等都也会有段塞流的产生。段塞流常常会造成管道中含气率和压力的显著变化，并使得运行在段塞流下的管道承受间断性的冲击应力。不仅如此，段塞流会恶化管路的运行条件，使管路发生不稳定振动，加剧对立管的腐蚀，下游管道出口分离器会发生溢流或断流，段塞流捕集器不能稳定运行，甚至使终端分离器发生断流或溢流，造成管道接头和支柱的机械损伤。同时，大液塞在离开管道末端后会 引起下游设备中的液位显著波动。因此对于管道进行有效的实时监测，以预防段塞流的发生是非常有必要的。

2、现有的管道实时检测流量的方法，如差压式流量计，存在丈量精度普遍偏低，范围度窄，现场安装条件要求高，压损大等问题；容积式流量计存在计算结果复杂，体积庞大，被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种多相流流量实时管道监测方法和监测仪器，以用于对流体的流量的测量,便于对段塞流产生进行及时、准确的预警，能够在最大限度的保护管道元件，防止因段塞流产生水锤效应破环管道元器件。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种多相流流量实时管道监测方法，基于气液流量计，所述气液流量计包括中央处理器和至少两个传感器探头，其特征在于，包括以下步骤：

4、s1、所述传感器探头连接主控电路，所述主控电路接入高频电流；两个所述传感器探头分别交错设置于被测管道两侧；

5、s2、所述高频电流经电磁激发电路产生交变电磁场，并经超声激振片感生出与所述高频电流同频率的反向的涡流；

6、s3、所述涡流在静态偏置磁场的作用下产生洛伦兹力，引发所述超声激振片质点发生高频振动，产生与所述高频电流相同频率的电磁超声波信号；

7、s4、所述电磁超声波信号沿入射角射入被测管道；

8、s5、所述传感器探头沿所述入射角接收所述电磁超声波信号，且沿所述入射角按照所述步骤s1至步骤s4发射所述电磁超声波信号；

9、s6、设靠近流体进入端设置的传感器探头为顺流传感器探头，靠近流体流出端设置的传感器探头为逆流传感器探头；

10、s7、中央处理器获取所述顺流传感器探头产生的所述电磁超声波信号穿过被测管道的时间a1，和对侧所述逆流传感器探头产生的所述电磁超声波信号穿过被测管道的时间a2,根据所述a1与a2之间的时间差，计算管道流量和流速。

11、第二方面本发明还提供一种多相流流量实时管道监测仪器，所述气液流量计包括中央处理器和至少两个传感器探头，其特征在于：所述传感器探头包括永磁体、线圈和超声激振片；超声激振片为非铁磁性材料制成的片体，片体厚度为1mm至2.2mm，尺寸为长20mm宽10mm；所述超声激振片贴于线圈，线圈贴于永磁体，永磁体相对被测管道呈35°至65°倾斜设置，且永磁体的磁场方向垂直于线圈及超声激振片。

12、进一步的，所述永磁体，由铷铁硼材料制成，其表面磁场强度为12000高斯，形状为长方体，尺寸为长60mm宽50mm高80mm。

13、进一步的，所述线圈线型为s形结构，铜线线圈间距为3.2mm至3.6mm。

14、进一步的，所述传感器探头还包括楔形体，楔形体设置于所述传感器探头前端与被测管道外壁抵接，楔形体包裹线圈和激振片；楔形体由高分子树脂材料构成。

15、进一步的，所述传感器探头包括四个，两个传感器为一个组探头，一个组探头的两个传感器探头互为对侧传感器探头，两个所述组探头分别对称设置在被测管道外部两侧。

16、进一步的，所述主控电路包括高频电流调频电路、时钟电路和复位电路，所述高频电流调频电路用于调节高频电流，所述时钟电路用于提供系统时钟，所述复位电路用于将主控电路恢复为初始状态。

17、相对于现有技术，本发明所述的多相流流量实时管道监测方法和监测仪器具有以下优势：

18、本发明所述的基于电磁超声原理的流速测量装置具有精度高、可进行非接触式测量、响应速度快等优点。针对于不同种类的流体，声阻抗不同，基于电磁超声原理的流速测量装置可以发出不同频率的电磁超声波进行流速的测量，使用范围更广、精度更高。

技术特征：

1.一种多相流流量实时管道监测方法，基于气液流量计，所述气液流量计包括中央处理器和至少两个传感器探头，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多相流流量实时管道监测方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述高频电流为为可调频的高频电流。

3.根据权利要求1所述的多相流流量实时管道监测方法，其特征在于：所述步骤s3中，所述入射角为35°至65°。

4.根据权利要求1所述的多相流流量实时管道监测方法，其特征在于：所述步骤6中，所述计算管道流量的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种多相流流量实时管道监测仪器，所述气液流量计包括中央处理器和至少两个传感器探头，其特征在于：所述传感器探头包括永磁体、线圈和超声激振片；超声激振片为非铁磁性材料制成的片体，片体厚度为1mm至2.2mm，尺寸为长20mm宽10mm；所述超声激振片贴于线圈，线圈贴于永磁体，永磁体相对被测管道呈35°至65°倾斜设置，且永磁体的磁场方向垂直于线圈及超声激振片。

6.根据权利要求5所述的多相流流量实时管道监测仪器，其特征在于：所述永磁体，由铷铁硼材料制成，其表面磁场强度为12000高斯，形状为长方体，尺寸为长60mm宽50mm高80mm。

7.根据权利要求5所述的多相流流量实时管道监测仪器，其特征在于：所述线圈线型为s形结构，铜线线圈间距为3.2mm至3.6mm。

8.根据权利要求5所述的多相流流量实时管道监测仪器，其特征在于：所述传感器探头还包括楔形体，楔形体设置于所述传感器探头前端与被测管道外壁抵接，楔形体包裹线圈和激振片；楔形体由高分子树脂材料构成。

9.根据权利要求1所述的多相流流量实时管道监测仪器，其特征在于：所述传感器探头包括四个，两个传感器为一个组探头，一个组探头的两个传感器探头互为对侧传感器探头，两个所述组探头分别对称设置在被测管道外部两侧。

10.根据权利要求1所述的多相流流量实时管道监测仪器，其特征在于：所述主控电路包括高频电流调频电路、时钟电路和复位电路，所述高频电流调频电路用于调节高频电流，所述时钟电路用于提供系统时钟，所述复位电路用于将主控电路恢复为初始状态。

技术总结
本发明提供了一种多相流流量实时管道监测方法和监测仪器，监测方法包括以下步骤：传感器探头连接主控电路，主控电路接入高频电流；高频电流经电磁激发电路产生交变电磁场，并经超声激振片感生出与所述高频电流同频率的反向的涡流；涡流在静态偏置磁场的作用下产生洛伦兹力，引发所述超声激振片质点发生高频振动，产生与所述高频电流相同频率的电磁超声波信号；所述电磁超声波信号沿入射角射入被测管道；中央处理器根据时间差计算管道流量和流速。本发明用于对流体的流量的测量,便于对段塞流产生进行及时、准确的预警，能够在最大限度的保护管道元件，防止因段塞流产生水锤效应破环管道元器件。

技术研发人员：刘伟,杜新泽,李再春,马志卫
受保护的技术使用者：天津新星科能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14