基于单节流元件的气液两相流气相流量在线测量方法及装置

摘要

基于单节流元件的气液两相流气相流量在线测量方法及装置。首先通过室内实验进行标定，获得两相流量系数K与洛克哈特-马蒂内利参数X_LM、气体弗鲁德数Fr_g及气液密度比的拟合关联式以及K与液体弗鲁德数Fr_l、气体弗鲁德数Fr_g及气液密度比的拟合关联式，从而建立两相流量测量模型，然后根据测得两相压力、温度及节流元件两端的差压信号，通过迭代得到气相质量流量。本发明的方法具有系统简单、成本低廉、精度较高的特点，能够满足工业现场的测量要求。

主权项

1.一种基于单节流元件的气液两相流气相流量在线测量装置的气液两相流气相流量在线测量方法，其特征在于：该装置包括安装在测量管道（3）上的带有V内锥节流元件的差压流量计（1），在差压流量计（1）上安装有与数据采集处理器（7）相连接的压力变送器（4）、差压变送器（5）和温度变送器（6）；在线测量方法包括以下步骤：1）两相流体流经带有V内锥节流元件的差压流量计（1），由安装在带有V内锥节流元件的差压流量计（1）上的差压变送器（5）、温度变送器（6）和压力变送器（4）测得两相流体的差压ΔP_tp、温度T及压力P，由压力P及温度T计算气液两相流的气相密度ρ_g和液相密度ρ_l，根据公式（1）得到气液两相的质量流量m_apparent：$m_{\mathrm{apparent}}=\frac{A_t\sqrt{2{\rho }_g\Delta P_{\mathrm{tp}}}}{\sqrt{1-{\beta }^4}}---\left(1\right)$其中，A_t为差压流量计（1）的最小流通截面积；ρ_g为气相密度；β为差压流量计（1）的节流比，A为测量管道（3）截面积，D为管道（3）内径；2）通过实验获得两相流量系数K与洛克哈特-马蒂内利参数X_LM、气体弗鲁德数Fr_g及气液密度比的拟合关联式，即，同时，再得到K与液体弗鲁德数Fr_l、气体弗鲁德数Fr_g及气液密度比的拟合关联式，即，$K_2=f_2(F{r}_l,F{r}_g,\sqrt{{\rho }_g/{\rho }_l}),$其中，$K=\frac{m_g+m_l}{m_{\mathrm{apparent}}},$$X_{\mathrm{LM}}=\frac{m_l}{m_g}\sqrt{\frac{{\rho }_g}{{\rho }_l}},$气体和液体弗鲁德数分别为${\mathrm{Fr}}_g=\frac{U_{\mathrm{sg}}}{\sqrt{\mathrm{gD}}}\sqrt{\frac{{\rho }_g}{{\rho }_l-{\rho }_g}}$和${\mathrm{Fr}}_l=\frac{U_{\mathrm{sl}}}{\sqrt{\mathrm{gD}}}\sqrt{\frac{{\rho }_l}{{\rho }_l-{\rho }_g}},$$U_{\mathrm{sg}}=\frac{{4m}_g}{\pi D^2{\rho }_g},$$U_{\mathrm{sl}}=\frac{4m_l}{\pi D^2{\rho }_l},$式中，m_g，m_l分别为气液相质量流量，ρ_l为液相密度，U_sg和U_sl分别为气液相的表观流速，g为重力加速度，D为管道内径；3）根据差压流量计（1）的两相流体的气相质量流量的测量模型$m_g=\frac{m_{\mathrm{apparemt}}·K}{1+X_{\mathrm{LM}}/\sqrt{{\rho }_g/{\rho }_l}},$可知，$m_{g1}=\frac{m_{\mathrm{apparemt}}·K_1}{1+X_{\mathrm{LM}}/\sqrt{{\rho }_g/{\rho }_l}}$和$m_{g2}=\frac{m_{\mathrm{apparemt}}·K_2}{1+X_{\mathrm{LM}}/\sqrt{{\rho }_g/{\rho }_l}}$对于同一节流元件有：m_g1=m_g2=m_g,K₁=K₂，通过迭代法即可得到气相的质量流量m_g。