分流分相式多相流量計(jì)研究
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圖2取樣管型分配器結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)輪型取樣分配器結(jié)構(gòu)如圖4。由位于中心的轉(zhuǎn)輪以及布置在外緣的分流體收集室2大部分組成。轉(zhuǎn)輪內(nèi)部包含3個(gè)流道，流道的輪廓為螺旋線，多相流體流過(guò)流道時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)輪位于中心，圍繞轉(zhuǎn)輪的分別是主流體接收口和分流體取樣口。分流體取樣口有3個(gè)，每個(gè)取樣口兩側(cè)布置一組格柵。設(shè)置隔柵的目的是將旋轉(zhuǎn)流道出口噴出的二相流體從取樣口導(dǎo)入收集環(huán)室，防 止進(jìn)入主流回路的流體進(jìn)入分流回路。
多相流體通過(guò)轉(zhuǎn)輪分配器在分流體和主流體之間分配時(shí)，不是簡(jiǎn)單地從“空間”上一分為二，而是在一定時(shí)間區(qū)間內(nèi)全部流向一個(gè)回路，而在另一時(shí)間區(qū)間內(nèi)又全部導(dǎo)向另一回路，如此周期性的交替循環(huán)完成分配。進(jìn)入分流回路和主流回路流量的大小通過(guò)控制進(jìn)入分流回路或主流回路的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)。在分配過(guò)程中，只要交替切換的頻率足夠高，分配周期足夠短（完成1次完整的分配循環(huán)的時(shí)間），那么，2個(gè)回路的流動(dòng)過(guò)程就接近于連續(xù)流動(dòng)，并且在1個(gè)分配周期內(nèi)，多相流動(dòng)過(guò)程也近似于穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。這樣不論遇到何種流型，進(jìn)入各回路的多相流體都具有高度一致的相含量，其流量大小僅與所分配的時(shí)間份額成比例。
圖4轉(zhuǎn)輪型取樣分配器結(jié)構(gòu)
旋流型管壁取樣分配器結(jié)構(gòu)如圖6。主要通過(guò)多孔取樣和流型整改來(lái)保證取樣的代表性。水平管氣、液二相流由于重力的影響，造成管截面上氣、液相分布不均勻，即使在環(huán)狀流型下，液膜沿周向分布也是不一致的，頂部液膜較薄，底部液膜較厚。采用單孔取樣方法很難保證取樣效果，在主管壁四周布置多個(gè)取樣孔，采用多孔取樣，能大大改善取樣的代表性。為了消除氣、液界面波動(dòng)對(duì)取樣穩(wěn)定性的影響，還需對(duì)管路上游流型進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)在取樣孔上游布置旋流葉片，將分層流、彈狀流以及不對(duì)稱的環(huán)狀流等流型轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱的環(huán)狀流，那么管壁各個(gè)取樣孔所取流體“樣品”將趨于一致。實(shí)驗(yàn)證明分流比主要取決于管壁取樣孔的數(shù)目和大小[9]。
圖5旋流型管壁取樣分配器結(jié)構(gòu)
上述5種分配器性能比較如表1。
5結(jié)語(yǔ)
分流分相多相流量計(jì)量是一種新型在線多相流量測(cè)量方法，與常規(guī)多相計(jì)量方法相比，分流分相方法由于進(jìn)行了分流取樣，所需分離器的體積遠(yuǎn)小于完全分離方法，同時(shí)由于又進(jìn)行了分相，氣、液相流量測(cè)量都在單相介質(zhì)環(huán)境中完成，因此具有體積小、精度高的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于海上油氣田的開(kāi)發(fā)。保證取樣流體的代表性是分流分相方法成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而保證取樣代表性的關(guān)鍵在于選擇合適的取樣分配器。在現(xiàn)有的5種取樣分配器中，旋流型管壁取樣分配器具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定性，有望在海上油田開(kāi)發(fā)中獲得廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1]王棟，林宗虎.氣液二相流體流量的分流分相測(cè)量法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，35（5）：4412444.
[2]DongW，ZongHuL.Gas2liquidtwo2phaseflowmeas2urementusingESM[J].ExperimentalThermalandFluidScience，2002，（26）：8272832.
[3]林宗虎，王棟，王樹(shù)眾，等.多相流的近期工程應(yīng)用趨向[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，35（9）：8862890.
[4]王棟，林益，林宗虎.利用T型三通測(cè)量氣液二相流體的流量和干度[J].熱能動(dòng)力工程，2002，17（4）：3362338，348.
[5]王棟，林宗虎.一種新的氣液二相流體流量計(jì)———三通管型分流分相式二相流體流量計(jì)[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2001，22（4）：4882491.
[6]AzzopardiBJ.PhaseseparationatTjunctions[J].MultiphaseScienceandTechnology，1999，11（4）：2232329.
[7]王棟，林益，林宗虎.取樣管型分流分相式氣液二相流體流量計(jì)[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2002，23（2）：2352237.
[8]王棟，林益，林宗虎.轉(zhuǎn)鼓分流分相式氣液二相流體流量測(cè)量技術(shù)研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，36（5）：4572460.
[9]梁法春.氣液二相流體取樣分配器及其在流量測(cè)量中的應(yīng)用[D].西安：西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，2006.
[10] 王棟，張修剛，梁法春，等.基于分時(shí)原理的多相流體比例分配方法[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2005（S1）：1012104.(end)
評(píng)論