專利名稱：分流分相式兩相流體流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于流量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及一種管道內(nèi)氣液兩相流體流量及組份的測(cè)量裝置。
在油田熱采中，注入油井內(nèi)的蒸汽為蒸汽—水兩相流體混合物，采油工藝上要求準(zhǔn)確計(jì)量和控制注入每口井的蒸汽流量和組份，同時(shí)也需要檢測(cè)和合理分配注汽管網(wǎng)中各支管的蒸汽流量及組份。在采油和輸油管中一般為天然氣—油水混合物，油氣產(chǎn)量的計(jì)量和輸油管的檢測(cè)都需要兩相流體流量計(jì)。另外在其它工業(yè)和民用管道中也常常出現(xiàn)各種氣液兩相流體的流動(dòng)工況，只有使用兩相流體流量計(jì)才能準(zhǔn)確計(jì)量其流量及組份。
與單相流體相比，兩相流體的一個(gè)顯著特征是，流動(dòng)具有強(qiáng)烈的波動(dòng)性，并且隨著兩相流體組份的變化，流型也在不斷地變化。因此，直接工作在兩相流體中的儀表，其輸出信號(hào)的質(zhì)量普遍較差，波動(dòng)性大，測(cè)量精度低，測(cè)量范圍小。
解決這一問(wèn)題的常規(guī)做法是，首先采用分離器將兩相流體分離成單相氣體和單相液體，然后分別用單相流量計(jì)計(jì)量。但是它的最大缺點(diǎn)是分離器的體積過(guò)于龐大，造價(jià)高，阻力大，因而不宜做成儀表廣泛應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的在于解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種分流分相式兩相流體流量計(jì)，使用這種裝置既可以使兩相流體的計(jì)量轉(zhuǎn)化成單相流體的計(jì)量，同時(shí)又不使分離器的體積過(guò)大，以便于做成儀表廣泛應(yīng)用。
本實(shí)用新型的裝置主要由分配器、分離器、氣體流量計(jì)、液體流量計(jì)和流動(dòng)阻力件組成。分配器具有一個(gè)進(jìn)口和兩個(gè)出口，其進(jìn)口作為整個(gè)裝置的進(jìn)口與裝置上游的兩相流體流動(dòng)管道相連，兩個(gè)出口中，一個(gè)出口與分離器進(jìn)口相連，另一個(gè)通向裝置下游的兩相流體流動(dòng)管道。分離器的氣體出口通過(guò)氣體測(cè)量管道與氣體流量計(jì)的進(jìn)口相接，分離器的液體出口通過(guò)液體測(cè)量管道與液體流量計(jì)的進(jìn)口相接。氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)的出口分別通向裝置下游的兩相流體流動(dòng)管道。流動(dòng)阻力件放置在兩相流體流動(dòng)管道內(nèi)并介與氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)的出口接點(diǎn)之間。分配器可以置于分離器外殼以內(nèi)也可以不在分離器內(nèi)，而前者在結(jié)構(gòu)上更方便。在分配器內(nèi)，包含若干結(jié)構(gòu)相同但互不相通的通道，在這些通道中少數(shù)幾個(gè)通道通過(guò)分配器的一個(gè)出口通向分離器，其余通過(guò)分配器的另一個(gè)出口通向兩相流體流動(dòng)管道，通道可以繞分配器軸線旋轉(zhuǎn)也可以是固定不動(dòng)的，對(duì)于固定不動(dòng)的通道，在通道之前要加裝旋流器和整流器。旋流器是使流體旋轉(zhuǎn)的一種元件，整流器是消除旋轉(zhuǎn)的元件。當(dāng)兩相流體進(jìn)入本裝置時(shí)，首先在分配器中被分為成一定比例的兩部分，其中一部分流向分離器，而另一部分流向兩相流體流動(dòng)管道。流向分離器的兩相流體在分離器中被分離成單相氣體和單相液體，再分別經(jīng)氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)計(jì)量后返回兩相流體流動(dòng)管道中。最后根據(jù)比例關(guān)系將氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)的讀數(shù)換算成被測(cè)兩相流體的流量及組分。


圖1是本實(shí)用新型的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型另一種分配器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的一種簡(jiǎn)化裝置示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的另一種簡(jiǎn)化裝置示意圖。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1、圖2、圖3和圖4，說(shuō)明本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。在圖1中，1表示被測(cè)兩相流體的流動(dòng)管道。2表示分離器外殼。分配器置于分離器外殼內(nèi)，兩端與管道1相連。分配器由分配器外殼3、轉(zhuǎn)鼓4、轉(zhuǎn)軸8、支座9和兩個(gè)導(dǎo)錐10組成。在分配器外殼3上開(kāi)有分流體窗口7，該窗口與分離器相通。轉(zhuǎn)鼓4位于分配器外殼3內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓4的外形為圓柱體，內(nèi)部包含若干(5～50)互不相通但幾何形狀相同的通道，沿轉(zhuǎn)鼓軸線方向各通道呈螺旋形走向，在與轉(zhuǎn)鼓4軸線垂直的橫截面上各通道的剖面形狀為扇形并且繞轉(zhuǎn)鼓中心均勻分布，在這些通道中有少數(shù)幾個(gè)通道為分流通道6，分流通道6的出口開(kāi)在轉(zhuǎn)鼓的側(cè)面，正好對(duì)準(zhǔn)分配器外殼3上的分流體窗口7，轉(zhuǎn)鼓通過(guò)轉(zhuǎn)軸8支撐在支座9上。兩個(gè)導(dǎo)錐10分別緊挨轉(zhuǎn)鼓兩端，導(dǎo)錐10的外形為圓柱體，內(nèi)部為一與該圓柱體同軸的圓錐體通道，圓錐體通道直徑較小的一端與轉(zhuǎn)鼓相挨。
當(dāng)兩相流體進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓4后，會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓4旋轉(zhuǎn)，同時(shí)兩相流體成比例地被分成兩部分，一部分通過(guò)分流通道6進(jìn)入分離器16；另一部分仍然流入管道1。進(jìn)入分離器的兩相流體被分離成單相氣體和單相液體；單相氣體通過(guò)氣體測(cè)量管道11進(jìn)入氣體流量計(jì)12進(jìn)行計(jì)量；單相液體通過(guò)液體測(cè)量管道13進(jìn)入液體流量計(jì)14進(jìn)行計(jì)量；經(jīng)過(guò)計(jì)量后的單相氣體和單相液體分別返回管道1中。最后，根據(jù)比例關(guān)系將氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)的讀數(shù)換算成被測(cè)兩相流體的流量及組份。15表示阻力件。比例關(guān)系的特性取決于阻力件的特性和分流通道的數(shù)目。
在圖2中，3表示分配器外殼，17表示旋流器，18表示整流器，19為分流器。7為開(kāi)設(shè)在分配器外殼3上的分流體窗口。分配器外殼3內(nèi)從兩相流體上游到下游依次布有旋流器、整流器、分流器，一般可以同時(shí)使用幾個(gè)(2～4個(gè))旋流器，旋流器之間相隔一定的空間，旋流器17的結(jié)構(gòu)特征是內(nèi)部包含若干(5～50個(gè))互不相通但幾何形狀相同的通道，沿分配器軸線方向各通道呈螺旋形走向。整流器18由若干(5～50個(gè))幾何形狀相同并且繞分配器軸線均勻分布的通道組成，通道之間的隔板為直板，通道的橫截面(與分配器軸線垂直的剖面)為扇形，但在與旋流器相鄰的一邊，通道的橫截面有一段為“V”型，并且隔板的高度也有所減小。整流器18要與相鄰的旋流器之間相隔一定的空間。分流器19的外形為圓柱體，內(nèi)部包含若干(5～50個(gè))互不相通、幾何形狀相同并且繞分配器軸線均勻分布的通道，通道的橫截面(與分配器軸線垂直的剖面)為扇形，在這些通道中有少數(shù)幾個(gè)通道為分流通道6，分流通道6的出口開(kāi)在分流器的側(cè)面并且對(duì)準(zhǔn)分配器外殼上的分流體窗口7。分流器19與整流器18之間也相隔一定的空間。
在圖3中，氣體分離裝置位于水平流體管道的上方，1表示被測(cè)兩相流體的流動(dòng)管道，20表示三通管，21為集氣管，22表示一個(gè)小孔。一般可以同時(shí)采用數(shù)個(gè)三通管。當(dāng)兩相流體流經(jīng)三通管20時(shí)，一部分單相氣體經(jīng)過(guò)三通管20、集氣管21和氣體測(cè)量管道11進(jìn)入氣體流量計(jì)12進(jìn)行計(jì)量，計(jì)量后的單相氣體返回管道1中。最后，根據(jù)比例關(guān)系將氣體流量計(jì)的讀數(shù)換算成被測(cè)兩相流體的流量或組份。15表示阻力件，它的特性決定了比例關(guān)系的特性。該裝置是一種簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，適用于兩相流體中流量或組份其中一個(gè)參數(shù)為已知并且含氣量相對(duì)較高的場(chǎng)合。
在圖4中，液體分離裝置位于水平流體管道的下方，1表示被測(cè)兩相流體的流動(dòng)管道，20表示三通管，23為集液管。一般可以同時(shí)采用數(shù)個(gè)三通管。當(dāng)兩相流體流經(jīng)三通管20時(shí)，一部分單相液體經(jīng)過(guò)三通管20、集液管23和液體測(cè)量管道13進(jìn)入液體流量計(jì)14進(jìn)行計(jì)量，計(jì)量后的單相液體返回管道1中。最后，根據(jù)比例關(guān)系將液體流量計(jì)的讀數(shù)換算成被測(cè)兩相流休的流量和組份。15表示阻力件，它的特性決定了比例關(guān)系的特性。該裝置也是一種簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，適用于兩相流體中流量或組份其中一個(gè)參數(shù)為已知并且含氣量相對(duì)較小的場(chǎng)合。
權(quán)利要求1.分流分相式兩相流體流量計(jì)，包括分離器、氣體流量計(jì)、液體流量計(jì)和阻力件，其特征在于，分配器具有一個(gè)進(jìn)口和兩個(gè)出口，其進(jìn)口作為整個(gè)裝置的進(jìn)口與裝置上游的兩相流體流動(dòng)管道相連，兩個(gè)出口中，一個(gè)出口與分離器進(jìn)口相連，另一個(gè)通向裝置下游的兩相流體流動(dòng)管道，分離器的氣體出口通過(guò)氣體測(cè)量管道與氣體流量計(jì)的進(jìn)口相接，分離器的液體出口通過(guò)液體測(cè)量管道與液體流量計(jì)的進(jìn)口相接，氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)的出口分別通向裝置下游的兩相流體流動(dòng)管道，流動(dòng)阻力件放置在兩相流體流動(dòng)管道內(nèi)并介與氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)的出口接點(diǎn)之間，在分配器內(nèi)，包含若干結(jié)構(gòu)相同但互不相通的通道，在這些通道中少數(shù)幾個(gè)通道通過(guò)分配器的一個(gè)出口通向分離器，其余通過(guò)分配器的另一個(gè)出口通向兩相流體流動(dòng)管道，通道可以繞分配器軸線旋轉(zhuǎn)也可以是固定不動(dòng)的，對(duì)于固定不動(dòng)的通道，在通道之前要加裝旋流器和整流器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流分相式兩相流體流量計(jì)，其特征在于，所述分配器置于分離器外殼內(nèi)，兩端與管道(1)相連，分配器由分配器外殼(3)、轉(zhuǎn)鼓(4)、轉(zhuǎn)軸(8)、支座(9)和兩個(gè)導(dǎo)錐(10)組成，在分配器外殼(3)上開(kāi)有分流體窗口(7)，該窗口與分離器相通，轉(zhuǎn)鼓(4)位于分配器外殼(3)內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓(4)的外形為圓柱體，內(nèi)部包含若干(5～50)互不相通但幾何形狀相同的通道，沿轉(zhuǎn)鼓軸線方向各通道呈螺旋形走向，在與轉(zhuǎn)鼓(4)軸線垂直的橫截面上各通道的剖面形狀為扇形并且繞轉(zhuǎn)鼓中心均勻分布，在這些通道中有少數(shù)幾個(gè)通道為分流通道(6)，分流通道(6)的出口開(kāi)在轉(zhuǎn)鼓的側(cè)面，正好對(duì)準(zhǔn)分配器外殼(3)上的分流體窗口(7)，轉(zhuǎn)鼓通過(guò)轉(zhuǎn)軸(8)支撐在支座(9)上，兩個(gè)導(dǎo)錐(10)分別緊挨轉(zhuǎn)鼓兩端，導(dǎo)錐(10)的外形為圓柱體，內(nèi)部為一與該圓柱體同軸的圓錐體通道，圓錐體通道直徑較小的一端與轉(zhuǎn)鼓相挨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流分相式兩相流體流量計(jì)，其特征在于，分配器外殼內(nèi)從兩相流體上游到下游依次布有旋流器、整流器、分流器，旋流器布有若干個(gè)，旋流器之間相隔一定的空間，旋流器(17)內(nèi)部包含若干(5～50個(gè))互不相通但幾何形狀相同的通道，沿分配器軸線方向各通道呈螺旋形走向。整流器由若干幾何形狀相同并且繞分配器軸線均勻分布的通道組成，通道之間的隔板為直板，通道的橫截面為扇形，但在與旋流器相鄰的一邊，通道的橫截面有一般為“V”型，并且隔板的高度也有所減小，整流器(18)要與相鄰的旋流器之間相隔一定的空間，分流器(19)的外形為圓柱體，內(nèi)部包含若干(5～50個(gè))互不相通、幾何形狀相同并且繞分配器軸線均勻分布的通道，通道的橫截面(與分配器軸線垂直的剖面)為扇形，在這些通道中有少數(shù)幾個(gè)通道為分流通道(6)，分流通道(6)的出口開(kāi)在分流器的側(cè)面并且對(duì)準(zhǔn)分配器外殼上的分流體窗口(7)。分流器(19)與整流器(18)之間也相隔一定的空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流分相式兩相流體流量計(jì)，其特征在于，流動(dòng)管道通過(guò)三通管接集氣管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流分相式兩相流體流量計(jì)，其特征在于，流動(dòng)管道通過(guò)三通管接集液道。
專利摘要一種流量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域的分流分相式兩相流體流量計(jì)，它由分配器、分離器，氣體流量計(jì)，液體流量計(jì)和流動(dòng)阻力件組成，兩相流體在分離器中被分離成單相氣體和單相液體，可分別經(jīng)氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)后返回兩相流體流動(dòng)管道中，本實(shí)用新型工作平穩(wěn)、可靠性高。
文檔編號(hào)G01F1/00GK2356321SQ9825178
公開(kāi)日1999年12月29日 申請(qǐng)日期1998年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月30日
發(fā)明者王棟, 林宗虎 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)