基于電磁渦流檢測(cè)的兩相流相含率測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于流體測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于電磁感應(yīng)原理和渦流檢測(cè)原理的測(cè) 量方法，用于油/水、氣/水兩相流相含率的非接觸式測(cè)量。 技術(shù)背景
[0002] 現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中廣泛存在著多相流現(xiàn)象。管路內(nèi)多相流經(jīng)常出現(xiàn)在 動(dòng)力、核能、化工、石油、管道輸送、醫(yī)藥、食品等現(xiàn)代工程領(lǐng)域中，通過對(duì)其流動(dòng)過程參數(shù)的 準(zhǔn)確測(cè)量，有助于有關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行，在工業(yè)生產(chǎn)與科學(xué)研宄中有著十分重要的作用。由 于多相流中各相之間存在界面效應(yīng)和相對(duì)速度，相界面在時(shí)間和空間上均呈隨機(jī)變化，致 使多相流的流動(dòng)特性遠(yuǎn)比單相流復(fù)雜，特征參數(shù)也比單相流多。
[0003] 在現(xiàn)有的對(duì)多相流中各相組分含率的測(cè)量方法中，有分離法和直接法兩種：分離 法的基本思想是利用重力或離心力等原理將多相流的密度不同的相分離開，該方法需要平 衡分離的質(zhì)量與效率，所以分離法的速度和效率較低。直接法有電學(xué)法、射線法、快關(guān)閥法、 核磁共振法及微波法等。在實(shí)際測(cè)量中，一般采用直接測(cè)量法確定相含率。
[0004] 基于電學(xué)敏感原理的相含率檢測(cè)方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。兩相流相含 率的電學(xué)測(cè)量方法可分為電導(dǎo)法、電容法以及電磁法。電導(dǎo)法通過測(cè)量?jī)上嗔黧w混合電導(dǎo) 率計(jì)算分相含率，但不適用于不導(dǎo)電介質(zhì)為連續(xù)相的情況；電容法通過測(cè)量?jī)上嗔黧w的混 合介電常數(shù)計(jì)算分相含率，但在兩相流連續(xù)相的電導(dǎo)率較高條件下會(huì)出現(xiàn)明顯的敏感度降 低情況。此外，在實(shí)際生產(chǎn)中介質(zhì)電導(dǎo)率的變化給這兩種測(cè)量方法帶來不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種基于電磁線圈的兩相流相含 率的非接觸式測(cè)量方法。本發(fā)明以非侵入方式獲取兩相流相含率，且無需對(duì)測(cè)量流體進(jìn)行 預(yù)分離或混合。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種基于電磁渦流檢測(cè)的兩相流相含率測(cè)量方法，所采用的裝置包含電磁線圈、 信號(hào)發(fā)生單元、激勵(lì)電路單元、檢測(cè)電路單元、相位檢測(cè)器和流動(dòng)參數(shù)計(jì)算單元；所述的電 磁線圈包含纏繞在管道外壁上的激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈；所述的信號(hào)發(fā)生單元用于產(chǎn)生交變 的正弦電流信號(hào)，其產(chǎn)生的信號(hào)通過激勵(lì)電路單元對(duì)激勵(lì)線圈進(jìn)行激勵(lì)；所述的檢測(cè)電路 單元用于測(cè)量檢測(cè)線圈兩端的電壓信號(hào)；所述的相位檢測(cè)器，用于檢測(cè)激勵(lì)線圈的激勵(lì)信 號(hào)和檢測(cè)電路單元得到的檢測(cè)線圈的電壓信號(hào)之間的相位差，相位檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果送入 流動(dòng)參數(shù)計(jì)算單元；所述的流動(dòng)參數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)相位檢測(cè)器的相位差檢測(cè)結(jié)果計(jì)算兩 相流相含率，方法如下：
[0007] (1)利用
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于電磁渦流檢測(cè)的兩相流相含率測(cè)量方法，所采用的裝置包含電磁線圈、信 號(hào)發(fā)生單元、激勵(lì)電路單元、檢測(cè)電路單元、相位檢測(cè)器和流動(dòng)參數(shù)計(jì)算單元；所述的電磁 線圈包含纏繞在管道外壁上的激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈；所述的信號(hào)發(fā)生單元用于產(chǎn)生交變的 正弦電流信號(hào)，其產(chǎn)生的信號(hào)通過激勵(lì)電路單元對(duì)激勵(lì)線圈進(jìn)行激勵(lì)；所述的檢測(cè)電路單 元用于測(cè)量檢測(cè)線圈兩端的電壓信號(hào)；所述的相位檢測(cè)器，用于檢測(cè)激勵(lì)線圈的激勵(lì)信號(hào) 和檢測(cè)電路單元得到的檢測(cè)線圈的電壓信號(hào)之間的相位差，相位檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果送入流 動(dòng)參數(shù)計(jì)算單元；所述的流動(dòng)參數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)相位檢測(cè)器的相位差檢測(cè)結(jié)果計(jì)算兩相 流相含率，方法如下： (1)利用式計(jì)算出管道內(nèi)兩相流流體的混合介質(zhì)電導(dǎo)率，其中， ?為角頻率；Utl為真空磁導(dǎo)率；Af是激勵(lì)線圈的激勵(lì)信號(hào)和檢測(cè)電路單元得到的檢測(cè)線 圈的電壓信號(hào)之間的相位差；Q是與激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈的排列位置和方式有關(guān)的幾何常 數(shù)，可以通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定；
其中，〇 w、〇。分別為水相電導(dǎo)率與油相電導(dǎo)率；a w、a。分別為油水兩相流的水相含率 與油相含率。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于電磁渦流檢測(cè)的兩相流相含率測(cè)量方法，所采用的裝置包含電磁線圈、信號(hào)發(fā)生單元、激勵(lì)電路單元、檢測(cè)電路單元、相位檢測(cè)器和流動(dòng)參數(shù)計(jì)算單元；電磁線圈包含纏繞在管道外壁上的激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈；所述的信號(hào)發(fā)生單元用于產(chǎn)生交變的正弦電流信號(hào)，其產(chǎn)生的信號(hào)通過激勵(lì)電路單元對(duì)激勵(lì)線圈進(jìn)行激勵(lì)；所述的檢測(cè)電路單元用于測(cè)量檢測(cè)線圈兩端的電壓信號(hào)；相位檢測(cè)器，用于檢測(cè)激勵(lì)線圈的激勵(lì)信號(hào)和檢測(cè)電路單元得到的檢測(cè)線圈的電壓信號(hào)之間的相位差，檢測(cè)結(jié)果送入流動(dòng)參數(shù)計(jì)算單元；流動(dòng)參數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)相位檢測(cè)器的相位差檢測(cè)結(jié)果計(jì)算兩相流相含率。本發(fā)明以非侵入方式獲取兩相流相含率，無需對(duì)測(cè)量流體進(jìn)行預(yù)分離或混合。
【IPC分類】G01N27-74
【公開號(hào)】CN104820013
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510188815
【發(fā)明人】譚超, 肖志利, 董峰
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月20日