帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器，包括連接在濕氣流通的管路上的取樣管路主路1、取樣U型回路5和液相取樣瓶7，在取樣管路主路1上固定有偏心孔板2，孔的中心位于主管路中心軸線的上方，取樣U型回路5的入口和出口分別位于取樣管路主路1的偏心孔板的兩側(cè)，液相取樣瓶7位于取樣U型回路5下方，通過(guò)開(kāi)關(guān)閥與取樣U型回路5連接；取樣U型回路5的入口處和出口處及其與液相取樣瓶7之間均采用三通結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高的特點(diǎn)，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了在濕氣流動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)取樣，取出的液相樣品具有較好的代表性。
【專利說(shuō)明】
帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于濕氣多相流流量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶有偏心孔板的液相取樣器。
【背景技術(shù)】
[0002]濕氣廣泛存在于自然界及工業(yè)過(guò)程中，如石油、化工、冶金、核能、航空航天等領(lǐng)域。近幾十年來(lái)，隨著傳統(tǒng)工業(yè)和新興工業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)濕氣多相流量的計(jì)量提出了越來(lái)越高的要求?？偹苤?，濕氣的流動(dòng)形態(tài)十分復(fù)雜，在水平直管內(nèi)的濕氣流型一一分層流、波狀流、環(huán)狀流、霧狀流、環(huán)霧狀流當(dāng)中，最具代表性的，同時(shí)也是最具測(cè)量難度的流型為環(huán)霧狀流。受重力影響，水平直管中環(huán)霧狀流液模厚度的空間分布存在差異，管道頂部液膜比底部液膜薄;受氣流的沖擊影響，無(wú)論是頂部液模還是底部液模，液模的運(yùn)動(dòng)都會(huì)呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài);受氣相夾帶的影響，液相被氣相卷吸至管道中心，以霧狀液滴的形式隨著氣相流動(dòng);受重力作用，液滴顆粒在管道中的分布也是非均勻的，管道下部的液滴顆粒分布密度要高于管道上部。終上所述，環(huán)霧狀流具有環(huán)狀、霧狀、分層、波動(dòng)，非對(duì)稱等多重特征，堪稱最具有代表性，同時(shí)也是最具有測(cè)量難度的一種流型。由此可見(jiàn)，針對(duì)環(huán)霧狀流的濕氣液相取樣方法研究具有更為重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]中國(guó)專利ZL 2008 I 0151346.6提出了一種雙差壓節(jié)流濕氣測(cè)量裝置，由直管內(nèi)嵌錐形芯體和文丘里兩個(gè)節(jié)流裝置構(gòu)成，采用外掛式獨(dú)立的小型氣液隔離罐實(shí)現(xiàn)氣液隔離。實(shí)踐證明，該氣液隔離罐的設(shè)計(jì)目的在于實(shí)現(xiàn)氣、液的隔離及排污，盡管工作狀態(tài)下在小隔離罐腔室中的確可以存留一定的液體，然而該液體為長(zhǎng)期滯留于一個(gè)類似死區(qū)空間內(nèi)，當(dāng)管道中液體組份變化時(shí)，不能跟隨其變化，不具有流動(dòng)流體的代表性，即不能代表管道中流動(dòng)液體的真實(shí)情況，液樣的代表性較差。
[0004]中國(guó)專利ZL2012104640258公開(kāi)一種帶有環(huán)室的氣液隔離取壓器的濕氣兩相流量測(cè)量裝置，實(shí)踐證明，該專利在氣、液隔離的效果上好于專利ZL 2008 I 0151346.6，且壓力測(cè)量穩(wěn)定性更好、能夠與測(cè)量裝置主體管路同步排污，然而在同樣原因，因隔離取壓器中的液體由于長(zhǎng)期滯留在環(huán)形腔室中，同樣不具有流動(dòng)液體的代表性，即液樣的代表性差。
[0005]以上兩個(gè)專利設(shè)計(jì)的目的在于實(shí)現(xiàn)氣、液隔離，是為了利于濕氣測(cè)量中取壓信號(hào)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的，罐中的液體均存在液樣表性差的缺點(diǎn)；此外，由于隔離罐的體積較小，存儲(chǔ)的液量少，不能滿足取樣要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種用于濕氣多相流量測(cè)量裝置的新的濕氣液相取樣器，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)典型濕氣環(huán)霧狀流動(dòng)的液相取樣，簡(jiǎn)單高效，同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)在濕氣流動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)取樣，取出的液相樣品具有較好的代表性。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器，包括連接在濕氣流通的管路上的取樣管路主路1、取樣U型回路5和液相取樣瓶7，在取樣管路主路I上固定有偏心孔板2，孔的中心位于主管路中心軸線的上方，取樣U型回路5的入口和出口分別位于取樣管路主路I的偏心孔板的兩側(cè)，液相取樣瓶7位于取樣U型回路5下方，通過(guò)開(kāi)關(guān)閥與取樣U型回路5連接;取樣U型回路5的入口處和出口處及其與液相取樣瓶7之間均采用三通結(jié)構(gòu)。
[0008]作為優(yōu)選實(shí)施方式，取樣管路主路I分為通過(guò)法蘭連接的兩部分，偏心孔板2通過(guò)法蘭夾裝固定。入口側(cè)和出口側(cè)均設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥，在入口側(cè)還設(shè)置有調(diào)節(jié)閥6，在液相取樣瓶7的下部設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥。偏心孔板I距離取樣U型回路5的入口處及出口處為I?2D。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的技術(shù)效果:
[0010](I)取樣器的取樣管路主路采用偏心孔板的設(shè)計(jì)方式，偏心孔板可有效阻擋環(huán)狀液膜流動(dòng)，形成“截流堤堰”，使得無(wú)論處于上方的液膜還是下方的液膜都可被及時(shí)“刮”下來(lái)，除此之外，氣核中部分夾帶的液滴撞擊到孔板上游端面時(shí)，也可沿著壁面順流而下，使得液相從濕氣分離出來(lái)，分離效率高很高。
[0011](2)U型取樣旁路的上游三通和取樣瓶入口處的三通結(jié)構(gòu)使得氣、液進(jìn)一步分離，使得連同偏心孔板截流下來(lái)的液相更容易順旁路流出；
[0012](3)調(diào)節(jié)閥的作用起到分流阻力調(diào)節(jié)孔板的作用，可以滿足不同井口工況的需求，工作時(shí)調(diào)整調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，直到U型回路基本為流動(dòng)液相為止。
[0013](4)U型回路的下方裝有取樣瓶，液相順利流入。
[0014](5)其余4個(gè)開(kāi)關(guān)閥實(shí)現(xiàn)對(duì)取樣管道開(kāi)關(guān)動(dòng)作的邏輯控制。工作狀態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)閥8、9、10均處于打開(kāi)狀態(tài)，11處于關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)在取樣管路中有液體流動(dòng)。取樣時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)閥
8、9、關(guān)閉，再打開(kāi)開(kāi)關(guān)閥11，從將取樣瓶中的液樣放出。該設(shè)計(jì)保障了取樣操作整體動(dòng)作流程的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1本發(fā)明的帶有偏心孔板的液相取樣器結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為正視圖，(b)為剖面圖。
[0016]圖2帶有偏心孔板的液相取樣器在壓力為0.2MPa和0.8MPa，氣相流速為3m/s和20m/s，體積含液率LVF為0.05%?0.3%時(shí)，取樣瓶集滿100ml所需時(shí)間(單位:分鐘)。
[0017]【附圖說(shuō)明】如下:I取樣管路主路，2偏心孔板，3夾裝孔板的法蘭，4取樣U型回路，5調(diào)節(jié)閥，6，7，8，9為開(kāi)關(guān)閥；1液相取樣瓶;11，12法蘭。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面參照附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
[0019]本發(fā)明為濕氣多相流量測(cè)量裝置中使用的一種帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。濕氣多相流量測(cè)量裝置的原理不受限制，可以是用于濕氣測(cè)量錐形、文丘里、噴嘴與孔板等各種標(biāo)準(zhǔn)與非標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流裝置，也可以用于超聲、質(zhì)量、熱式等原理的濕氣多相測(cè)量裝置中。
[0020]如圖1所示。本發(fā)明的取樣器在濕氣流動(dòng)的管路上安裝。取樣器的主管路I與濕氣流動(dòng)的主路內(nèi)徑大小一致，偏心孔板2安裝于取樣器主路I上，用法蘭3，4夾裝固定，方便拆卸，孔板的孔徑與主管路內(nèi)經(jīng)的比值即孔徑比在0.2?0.8之間，取樣器U型回路5內(nèi)經(jīng)大小與主路內(nèi)經(jīng)之比為0.1?I之間，且U型回路5的內(nèi)徑大于15毫米。偏心孔板I距離上游U型回路5上游入口處I?2D，距離下游出口 I?2D;調(diào)節(jié)閥門(mén)6的口徑與U型回路5的內(nèi)徑一致，通過(guò)控制開(kāi)度實(shí)現(xiàn)液相流通能力的控制。取樣瓶7容積大小在250毫升?1000毫升之間。取樣器7以法蘭12，13的形式與濕氣主管路連接。取樣器耐壓設(shè)計(jì)根據(jù)濕氣流動(dòng)管線的設(shè)計(jì)要求確定。
[0021]實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，即使在超低含液率的濕氣流動(dòng)過(guò)程中，該設(shè)計(jì)也能起到良好的取樣效果。如圖2所示，給出了實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為空氣和水，在0.2MPa，0.8MPa工作壓力下，氣相流速為3m/s，20m/s時(shí)，含液率(LVF)僅為0.05%?0.3%的超低含液率情況下，集滿100ml時(shí)所需時(shí)間(單位:分鐘)，對(duì)于0.3 %的含液率，取樣時(shí)間只有1-3分鐘;對(duì)于0.05 %的超低含液率，除了0.8MPa，20m/s數(shù)據(jù)點(diǎn)之外，時(shí)間為18分鐘，其余均小于5分鐘。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器，包括連接在濕氣流通的管路上的取樣管路主路(I)、取樣U型回路(5)和液相取樣瓶(7)，在取樣管路主路(I)上固定有偏心孔板(2)，孔的中心位于主管路中心軸線的上方，取樣U型回路(5)的入口和出口分別位于取樣管路主路(I)的偏心孔板的兩側(cè)，液相取樣瓶(7)位于取樣U型回路(5)下方，通過(guò)開(kāi)關(guān)閥與取樣U型回路(5)連接；取樣U型回路(5)的入口處和出口處及其與液相取樣瓶(7)之間均采用三通結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕氣液相取樣器，其特征在于，取樣管路主路(I)分為通過(guò)法蘭連接的兩部分，偏心孔板(2)通過(guò)法蘭夾裝固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕氣液相取樣器，其特征在于，入口側(cè)和出口側(cè)均設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥，在入口側(cè)還設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(6)，在液相取樣瓶(7)的下部設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕氣液相取樣器，其特征在于，偏心孔板(I)距離取樣U型回路(5)的入口處及出口處為I?2D。
【文檔編號(hào)】G01N1/10GK106092649SQ201610600071
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月23日 公開(kāi)號(hào)201610600071.4, CN 106092649 A, CN 106092649A, CN 201610600071, CN-A-106092649, CN106092649 A, CN106092649A, CN201610600071, CN201610600071.4
【發(fā)明人】張濤, 徐英, 李濤, 李繼良
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)