CN207036753U - 一种气液两相流截面含气率测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气液两相流截面含气率测量装置，至少包括供气液两相流流通的管单元以及安装在管单元上的阀门，所述管单元包括下管段、探测管段、中管段、上管段和处理终端管段，阀门包括入口阀和出口阀，入口阀、下管段、探测管段、中管段、出口阀、上管段和处理终端管段沿气液两相流的流通方向顺序连通；所述探测管段中安装有极板电容，处理终端管段中封装有电路板，极板电容与电路板电性连接；本实用新型采用高精度的极板电容测量液面高度，利用液面高度来计算气体体积及液体体积，可实现自动读取、显示数据，通过简单数据处理后即可得到待测气液两相流的截面含气率；该装置结构简单，利于迁移，其中无复杂昂贵的设备，易于操作，成本低。

Description

一种气液两相流截面含气率测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种气液两相流截面含气率测量装置，可对气液两相流中的截面含气率进行测量，属于两相流测量技术领域，可应用于地质勘测、海洋地层勘测等领域。

背景技术

多相流的相关技术及理论广泛应用于人类的生产生活中，涉及到能源、动力、石油、化工、国防科技、农业和航空航天等多种工业部门，对国民经济的发展起到了非常重要的促进和推动作用。尤其是对于海洋油气及地质勘测的煤层气等多相流而言，多相流中的截面含气率是预测油气产量、计算油气参数及制定开采方案等的重要参数之一，因此对截面含气率的测量研究至关重要。

传统的截面含气率测量方法主要包括快关阀门法、射线衰减法、电导探针法、层析成像法、电阻成像法等，其中射线衰减法所需设备较为复杂，成本较为昂贵，不利于迁移及大规模推广；而电导探针法由于受温度等环境因素影响，误差较大；而层析成像法及电阻成像法则对设备及算法均有较高要求，因此更加复杂且成本较高，不利于迁移及大规模推广；而快关阀门法最为经典且简单实用，但该方法采用人工肉眼读取读取读书，误差较大，因此，研发一种操作简单、成本低、精度高的截面含气率测量装置成为业界亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种利用电容原理高精度自动读取数据，并通过简单数据处理后即可得到截面含气率的测量装置。

实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种气液两相流截面含气率测量装置，至少包括供气液两相流流通的管单元以及安装在管单元上的阀门，所述管单元包括下管段、探测管段、中管段、上管段和处理终端管段，阀门包括入口阀和出口阀，入口阀、下管段、探测管段、中管段、出口阀、上管段和处理终端管段沿气液两相流的流通方向顺序连通；所述探测管段中安装有极板电容，处理终端管段中封装有电路板，极板电容与电路板电性连接。

所述气液两相流截面含气率测量装置竖向布置，入口阀位于装置最下方。

所述探测管段包括舱体，一个以上极板电容，以及与极板电容电极数量相同的保护罩，极板电容包括两个电极，其中一个电极接电源正极、另一个电极接电源负极，所述舱体外侧壁上沿其周向对称加工有安装平台，安装平台中心开设凹槽，电极固定于凹槽中并且通过保护罩封装于舱体舱壁中，保护罩通过螺钉安装于安装平台上。

所述电极粘贴于舱体的凹槽内，舱体的凹槽一侧为通槽，供电极的导线穿过。

所述处理终端管段包括壳体、底座、面板、1个以上按钮、绝缘支柱、电路板和外罩，所述壳体外侧壁上加工有上平台和下平台，底座通过螺钉安装于上平台上，底座上开设有与按钮数量相同的凹槽，各按钮分别放置于底座上对应的凹槽内，面板上加工有与按钮数量相同且形状相匹配的镂空孔，面板置于底座上表面，封装各按钮；所述电路板通过绝缘支柱支撑、安装于下平台上，外罩置于壳体上、通过螺钉固定，封装电路板，极板电容和按钮的信号线均接入电路板。

所述按钮设有两个，分别为用于开启装置的开启按钮和用于暂停装置的暂停按钮。

处理终端管段还包括液晶屏，液晶屏同样固定在底座上，面板上加工有与液晶屏和按钮数量相同且形状相匹配的镂空孔，封装液晶屏和各按钮，液晶屏与电路板电性连接。

所述按钮以及液晶屏的下端均外扩构成凸台，面板镂空孔的尺寸小于对应凸台的尺寸。

所述入口阀和出口阀均为电控阀，电控阀接入电路板。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

(1)本实用新型以快关阀门法为基本原理，通过两个阀门封堵流通管道形成密封空间，使得内部的流体在自重作用下自然分层，利用极板电容测量液面高度，极板电容的电容值大小与两个电极之间的介质有关，液面高度不同，则电容值不同，因此可在测量前将电容值与液面高度一一对应，测试过程中根据电容值判定液面高度，液面高度确定后，由于封闭空间体积已知，因此封闭空间中的气体体积和液体体积也就知道了，截面含气率即为气体体积除以整个封闭空间体积。利用本装置测量截面含气率无需复杂算法运算，可直接获得测量结果。

(2)本实用新型的测量装置结构简单，利于迁移，其中无复杂昂贵的设备，易于操作，成本低，可大规模推广；装置可直接应用在气液两相流的输送管道上，在管道上安装极板电容，电容接入普通电路板，极板电容测量精度高，与液晶屏和电路板配合可实现自动读取、显示数据，通过简单数据处理后即可得到待测气液两相流的截面含气率。

(3)利用本实用新型的测量装置测量截面含气率，整个测量过程不超过2分钟，与现有的高精度测量装置和方法相比，采用本实用新型的测量装置测得的截面含气率与之误差不超过0.1％。

附图说明

图1为本实用新型提供的气液两相流截面含气率测量装置的整体结构图。

图2为探测管段的主视图。

图3为探测管段的A-A向剖面图。

图4为探测管段拆除保护罩后的侧视图。

图5为处理终端管段的主视图。

图6为处理终端管段的B-B向剖面图。

图7为处理终端管段的侧视图。

上述图中：1-入口阀；2-下管段；3-探测管段，301-第一保护罩，302-第一电极，303-保护罩固定螺钉，304-舱体，305-第二电极，306-第二保护罩；4-中管段；5-出口阀；6-上管段；7-处理终端管段，701-壳体，702-开启按钮，703-暂停按钮，704-底座，705-面板固定螺钉，706-液晶屏，707-底座固定螺钉，708-面板，709-外罩固定螺钉，710-绝缘支柱，711-外罩，712-电路板，713-电路板固定螺钉，714-凸台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细具体说明，本实用新型的内容不局限于以下实施例。

一种气液两相流截面含气率测量装置，其结构如图1所示，至少包括供气液两相流流通的管单元以及安装在管单元上的阀门，所述管单元包括下管段2、探测管段3、中管段4、上管段6和处理终端管段7，阀门设置两个，分别为入口阀1和出口阀5，入口阀1、下管段2、探测管段3、中管段4、出口阀5、上管段6和处理终端管段7沿气液两相流的流通方向依次螺纹连接并顺序连通，本实施例中气液两相流的流通方向为自下而上，整个装置竖直布置；

参见图2、图3和图4，所述探测管段3包括舱体304、极板电容和2个保护罩301、306，极板电容包括两个电极302、305，其中一个电极302接直流电源正极、另一个电极305接直流电源负极，所述舱体304为一筒状结构，其外侧壁上沿其周向对称加工有两个安装平台，安装平台为一平面、中心开设凹槽，两个电极302、305分别粘贴固定于对应的凹槽中并且通过对应的保护罩301、306封装于舱体304舱壁中，保护罩通过螺钉303安装于安装平台上，保护两个电极；

参见图5、图6和图7，所述处理终端管段7包括壳体701、底座704、液晶屏706、2个按钮、面板708、绝缘支柱710、电路板712和外罩711，所述壳体701外侧壁上沿其周向对称加工有上平台和下平台，上平台和下平台均为平面，其上加工有多个螺纹盲孔，供其他零件安装，底座704通过底座固定螺钉707安装于上平台上，底座704上开设有与液晶屏706和按钮数量相同的凹槽，液晶屏706以及两个按钮分别放置于底座704上对应的凹槽内，按钮以及液晶屏的下端均外扩构成凸台714，面板708上加工有与液晶屏706和按钮数量相同且形状相匹配的镂空孔，面板镂空孔的尺寸小于对应凸台714的尺寸，面板708罩扣于底座704上表面并且通过面板固定螺钉705固定，由于按钮以及液晶屏706的下端较大，使得面板708与底座704共同卡紧、封装液晶屏706和两个按钮；所述电路板712通过绝缘支柱710支撑、安装于下平台上，以防止电路板与其他零件接触后短路，绝缘支柱710为中空支柱，内设内螺纹，通过电路板固定螺钉713固定在下平台上，外罩711置于壳体701上、通过外罩固定螺钉709固定，封装电路板712；

所述极板电容、液晶屏706和按钮的信号线(图中未示出)均接入电路板712，探测管段与处理终端管段之间的管段侧壁上开设走线槽(图中未示出)，信号线汇集在走线槽中，探测管段上则是将安装平台中心的凹槽一侧打通(如图3所示，电极所在空间的上部为通槽)，供信号线走线，整个装置外表面看不出任何电线，两个按钮分别为开启按钮702和暂停按钮703，开启按钮702用于开始装置的运行，暂停按钮703用于暂停装置的运行，入口阀1和出口阀5可采用手阀或电控阀，采用电控阀时将电控阀接入电路板712。

当需要测量气液两相流截面含气率时，通过同时拧卸入口阀1和出口阀5将两个阀门之间的流体段关闭，此时流体中的液体将由于重力作用下沉到探测管段3底部，而气体则占据探测管段3上部，由于极板电容电容值的大小与两个电极之间的介质有关，因此当气液两相流被截流到舱体304内部时，不同的液面高度值则对应着不同的电容值，据此原理对舱体304内部密封空间的液面高度进行测量，根据液面高度及密封空间的固有体积便可进一步计算得到被截流的气体体积及液体体积，探测管段3的探测信号经信号线(图中未示出)输入电路板712，电路板712在对信号进行分析处理后得出此时探测管段3内部的液面高度，即得出此时探测管段3内部的液体体积及气体体积，将气体体积除以密封空间体积的即得到气液两相流的截面含气率，电路板712控制该截面含气率在液晶屏706上显示。

Claims (9)

1.一种气液两相流截面含气率测量装置，至少包括供气液两相流流通的管单元以及安装在管单元上的阀门，其特征在于：所述管单元包括下管段、探测管段、中管段、上管段和处理终端管段，阀门包括入口阀和出口阀，入口阀、下管段、探测管段、中管段、出口阀、上管段和处理终端管段沿气液两相流的流通方向顺序连通；所述探测管段中安装有极板电容，处理终端管段中封装有电路板，极板电容与电路板电性连接。

2.根据权利要求1所述的气液两相流截面含气率测量装置，其特征在于：所述气液两相流截面含气率测量装置竖向布置，入口阀位于装置最下方。

3.根据权利要求1或2所述的气液两相流截面含气率测量装置，其特征在于：所述探测管段包括舱体，一个以上极板电容，以及与极板电容电极数量相同的保护罩，极板电容包括两个电极，其中一个电极接电源正极、另一个电极接电源负极，所述舱体外侧壁上沿其周向对称加工有安装平台，安装平台中心开设凹槽，电极固定于凹槽中并且通过保护罩封装于舱体舱壁中，保护罩通过螺钉安装于安装平台上。

4.根据权利要求3所述的气液两相流截面含气率测量装置，其特征在于：所述电极粘贴于舱体的凹槽内，舱体的凹槽一侧为通槽，供电极的导线穿过。

5.根据权利要求1或2所述的气液两相流截面含气率测量装置，其特征在于：所述处理终端管段包括壳体、底座、面板、1个以上按钮、绝缘支柱、电路板和外罩，所述壳体外侧壁上加工有上平台和下平台，底座通过螺钉安装于上平台上，底座上开设有与按钮数量相同的凹槽，各按钮分别放置于底座上对应的凹槽内，面板上加工有与按钮数量相同且形状相匹配的镂空孔，面板置于底座上表面，封装各按钮；所述电路板通过绝缘支柱支撑、安装于下平台上，外罩置于壳体上、通过螺钉固定，封装电路板，极板电容和按钮的信号线均接入电路板。

6.根据权利要求5所述的气液两相流截面含气率测量装置，其特征在于：所述按钮设有两个，分别为用于开启装置的开启按钮和用于暂停装置的暂停按钮。

7.根据权利要求5所述的气液两相流截面含气率测量装置，其特征在于：处理终端管段还包括液晶屏，液晶屏同样固定在底座上，面板上加工有与液晶屏和按钮数量相同且形状相匹配的镂空孔，封装液晶屏和各按钮，液晶屏与电路板电性连接。

8.根据权利要求7所述的气液两相流截面含气率测量装置，其特征在于：所述按钮以及液晶屏的下端均外扩构成凸台，面板镂空孔的尺寸小于对应凸台的尺寸。

9.根据权利要求1所述的气液两相流截面含气率测量装置，其特征在于：所述入口阀和出口阀均为电控阀，电控阀接入电路板。