基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于多相流輸送技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代石油開采運輸和核能發(fā)電等領(lǐng)域內(nèi)，對氣液兩相流的測量是一個十分重要的課題，有必要對兩相流的空泡份額進行精確測量，從而對兩相流界面相分布、流型變化等參數(shù)進行準確計算，為管道沿程壓降計算提供依據(jù)。
[0003]目前有很多氣液兩相流探測器的標定方法，例如快關(guān)閥法、高速攝像法等。在這些方法中，快關(guān)閥法是在氣液兩相流實驗測試管段的兩端安裝兩個能同時動作的快關(guān)閥，當兩相混合流體的流動達到穩(wěn)定狀態(tài)時，同時關(guān)閉這兩個閥門，并通過氣液分離求出兩閥門間的平均空泡份額；快關(guān)閥法簡單準確有效，主要缺點在于不能標定氣泡的運動速度。高速攝影法對流動界面進行高速動態(tài)拍攝，能夠更細致地反映界面波動的結(jié)構(gòu)特征，也能標定氣泡的運動速度，但是這種方法對操作者要求很高，而且存在照明、聚焦等光學問題，使用范圍受到限制；并且該標定系統(tǒng)價格昂貴，且一般只適合單個氣泡運動速度的標定。本實用新型提出一種基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置，采用步進電機驅(qū)動的打孔板模擬氣液兩相流，通過設(shè)定打孔板打孔面積占比和步進電機的轉(zhuǎn)速可對空泡份額和氣泡速度進行精確模擬，從而進行高精度標定；也可通過設(shè)置不同打孔形狀、疊放多塊孔板的方式模擬不同的流型，實現(xiàn)對不同流型下氣液兩相流探測器的標定；具有標定速度快、精度高、范圍大的優(yōu)點。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決目前兩相流探測器標定裝置功能有限的不足，本實用新型提出了一種基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置，其特征在于，導軌6由X向?qū)к壓蛓向?qū)к壗M成；x向?qū)к壓虸向?qū)к壣戏謩e接有步進電機9 ;多孔固體板7通過導軌槽放置在導軌6上；多孔固體板7兩側(cè)分別緊貼有兩塊銅質(zhì)電容極板8，形成電容極板陣列，銅質(zhì)電容極板8對稱分布，銅質(zhì)電容極板8上鉆有小孔并焊接有傳輸導線；密封外罩3罩住導軌6和多孔固體板7 ;密封外罩3上安裝有由壓力表4、泄壓閥5、充氮氣裝置10、氮氣調(diào)節(jié)閥11、壓力控制器13組成的恒壓裝置，以及由電加熱器2和半導體制冷器12組成的恒溫裝置I ;壓力表4和泄壓閥5直接安裝在密封外罩3上，充氮氣裝置10通過氮氣調(diào)節(jié)閥11與密封外罩
3連接，壓力表4、泄壓閥5、氮氣調(diào)節(jié)閥11分別通過導線與壓力控制器13連接。
[0005]所述銅質(zhì)電容極板8形狀為100mm*100mm的正方形，銅質(zhì)電容極板8上所鉆小孔的孔徑為1mm。
[0006]本實用新型的有益效果在于，提出一種基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置，可用來標定氣液兩相流探測器的空泡份額和氣泡速度；采用步進電機驅(qū)動多孔固體板沿導軌移動以模擬氣液兩相流；具有標定速度快、精度高、范圍大的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0007]圖1為基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置示意圖。
[0008]圖中標號:1_恒溫裝置、2-電加熱器、3-密封外罩、4-壓力表、5-泄壓閥、6-導軌、7-多孔固體板、8-銅質(zhì)電容極板、9-步進電機、10-充氮氣裝置、11-氮氣調(diào)節(jié)閥、12-半導體制冷器、13-壓力控制器。
【具體實施方式】
[0009]本實用新型提出一種基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作詳細說明。
[0010]圖1所示為基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置示意圖，導軌由X向?qū)к壓虸向?qū)к壗M成向?qū)к壓虸向?qū)к壣戏謩e接有步進電機；多孔固體板通過導軌槽放置在導軌上；多孔固體板兩側(cè)分別緊貼有兩塊銅質(zhì)電容極板，形成電容極板陣列，銅質(zhì)電容極板對稱分布，銅質(zhì)電容極板上鉆有小孔并焊接有傳輸導線；密封外罩罩住導軌和多孔固體板；密封外罩上安裝有由壓力表、泄壓閥、充氮氣裝置、氮氣調(diào)節(jié)閥、壓力控制器組成的恒壓裝置，以及由電加熱器和半導體制冷器組成的恒溫裝置；壓力表和泄壓閥直接安裝在密封外罩上，充氮氣裝置通過氮氣調(diào)節(jié)閥與密封外罩連接，壓力表、泄壓閥、氮氣調(diào)節(jié)閥分別通過導線與壓力控制器連接。
[0011]其中，銅質(zhì)電容極板形狀為100mm*100mm的正方形，使用無水乙醇對銅質(zhì)電容極板表面進行清洗，然后在銅質(zhì)電容極板的幾何中心處鉆孔，所鉆小孔的孔徑為Imm ;使用屏蔽線作為傳輸導線，在屏蔽線接頭處保留2mm銅芯，將銅芯插入銅質(zhì)電容極板幾何中心處的小孔并進行焊接；多孔固體板兩側(cè)分別緊貼有兩塊銅質(zhì)電容極板，銅質(zhì)電容極板對稱分布，形成電容極板陣列。
[0012]其中，多孔固體板是由鈦白粉和環(huán)氧樹脂按照一定的比例均勻混合而成，其介電常數(shù)接近于水的介電常數(shù)，用來模擬氣液兩相流；根據(jù)需要模擬的氣液兩相流的流型、空泡份額的不同，設(shè)置多孔固體板上孔的形狀、大小及分布形式、打孔面積的占比、多孔固體板的厚度、多孔固體板的疊放數(shù)量等；導軌包括X向?qū)к壓蛓向?qū)к?，由步進電機進行控制，使多孔固體板按預先設(shè)定的速度沿X方向或I方向勻速、變速移動；最后，通過比較電容極板陣列的電容值、多孔固體板的打孔面積、多孔固體板在X方向和I方向的運動速度，對空泡份額及氣泡速度測量進行標定。
[0013]外界溫度、濕度的變化會造成空氣和多孔固體板的介電常數(shù)發(fā)生改變，從而對電容測量形成干擾；為了防止因溫度、濕度變化對電容測量形成干擾，本實用新型設(shè)計了密封外罩和恒溫裝置。密封外罩上安裝有由壓力表、泄壓閥、充氮氣裝置、氮氣調(diào)節(jié)閥、壓力控制器組成的恒壓裝置，壓力表和泄壓閥直接安裝在密封外罩上，充氮氣裝置通過氮氣調(diào)節(jié)閥與密封外罩連接，壓力表、泄壓閥、氮氣調(diào)節(jié)閥分別通過導線與壓力控制器連接；當密封外罩內(nèi)的壓力降低時，反映在壓力表上，進而作用于壓力控制器使得氮氣調(diào)節(jié)閥打開，充入氮氣使密封外罩內(nèi)壓力升高；當密封外罩內(nèi)的壓力升高時，通過壓力表顯示，壓力控制器作用于泄壓閥，放出氮氣使得密封外罩內(nèi)的壓力降低；以此維持密封外罩內(nèi)的壓力恒定，從而維持密封外罩內(nèi)濕度恒定。恒溫裝置由電加熱器和半導體制冷器組成；當溫度降低時，電加熱器進行工作，使密封外罩內(nèi)的溫度升高；當溫度升高時，半導體制冷器工作，使密封外罩內(nèi)的溫度降低；從而維持密封外罩內(nèi)恒溫。
[0014]由于水和氣泡的介電常數(shù)不同，當氣泡經(jīng)過銅質(zhì)電容極板時，用電容計測量出來的電容值就會與沒有氣泡經(jīng)過時的電容值不同，從而推算出空泡份額來進行空泡份額靜態(tài)標定。通過改變多孔固體板的打孔面積可得到不同的空泡份額，反復進行測量從而進行更精準的標定。
[0015]通過設(shè)置步進電機的參數(shù)，使步進電機控制多孔固體板在X向?qū)к壓蛓向?qū)к壣习凑疹A定的速度進行勻速、變速移動來模擬氣泡的運動，然后通過電容計測量電容極板陣列的電容值，根據(jù)自相關(guān)系數(shù)法測量氣泡的運動速度，并與步進電機預先設(shè)定好的速度進行比較分析標定。
[0016]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置，其特征在于，導軌￠)由X向?qū)к壓虸向?qū)к壗M成；X向?qū)к壓虸向?qū)к壣戏謩e接有步進電機(9);多孔固體板(7)通過導軌槽放置在導軌(6)上；多孔固體板(7)兩側(cè)分別緊貼有兩塊銅質(zhì)電容極板(8)，形成電容極板陣列，銅質(zhì)電容極板(8)對稱分布，銅質(zhì)電容極板(8)上鉆有小孔并焊接有傳輸導線；密封外罩⑶罩住導軌(6)和多孔固體板(7);密封外罩(3)上安裝有由壓力表(4)、泄壓閥(5)、充氮氣裝置(10)、氮氣調(diào)節(jié)閥(11)、壓力控制器(13)組成的恒壓裝置，以及由電加熱器⑵和半導體制冷器(12)組成的恒溫裝置⑴；壓力表⑷和泄壓閥(5)直接安裝在密封外罩⑶上，充氮氣裝置(10)通過氮氣調(diào)節(jié)閥(11)與密封外罩(3)連接，壓力表(4)、泄壓閥(5)、氮氣調(diào)節(jié)閥(11)分別通過導線與壓力控制器(13)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置，其特征在于，所述銅質(zhì)電容極板(8)形狀為100mm*100mm的正方形，銅質(zhì)電容極板(8)上所鉆小孔的孔徑為1mm。
【專利摘要】本實用新型公開了屬于多相流輸送技術(shù)領(lǐng)域的一種基于可移動電容極板陣列的兩相流探測器標定裝置。導軌由x向?qū)к壓蛓向?qū)к壗M成；x向?qū)к壓蛓向?qū)к壣戏謩e接有步進電機；多孔固體板通過導軌槽放置在導軌上；多孔固體板兩側(cè)分別緊貼有兩塊銅質(zhì)電容極板，形成電容極板陣列；密封外罩罩住導軌和多孔固體板；密封外罩上安裝有由壓力表、泄壓閥、充氮氣裝置、氮氣調(diào)節(jié)閥、壓力控制器組成的恒壓裝置，以及由電加熱器和半導體制冷器組成的恒溫裝置；壓力表、泄壓閥、氮氣調(diào)節(jié)閥分別與壓力控制器連接?？捎脕順硕庖簝上嗔魈綔y器的空泡份額和氣泡速度；采用步進電機驅(qū)動多孔固體板沿導軌移動以模擬氣液兩相流；具有標定速度快、精度高、范圍大的優(yōu)點。
【IPC分類】G01D18/00
【公開號】CN204881674
【申請?zhí)枴緾N201520620712
【發(fā)明人】陳凱平, 劉樂俠, 蒲正清, 劉聰慧, 游力侖, 姚志鵬, 陸道綱, 周世梁
【申請人】華北電力大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月17日