多叶片旋流分相电容含水率测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109613074A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201811314687.0(22)申请日2018.11.06(66)本国优先权数据201810088699.X2018.01.30CN(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号申请人天津市天大泰和自控仪表技术有限公司(72)发明人张涛徐英汪晶晗李继良(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人程毓英(51)Int.Cl.G01N27/22(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称多叶片旋流分相电容含水率测量装置(57)摘要本发明涉及一种多叶片旋流分相电容含水率测量装置，包括旋流分相单元和电容测量单元，其特征在于，旋流分相单元包括螺旋叶片支撑杆，分布在螺旋叶片支撑杆外周的2个以上的螺旋叶片与外管壁构成；电容测量单元包括金属内芯，覆盖在金属内芯外周的绝缘层和外金属管壁，螺旋叶片支撑杆的迎水面为流线型设计。本发明的气液分相分布效果好，不依赖两相流型，可实现电容单元对含水率的可靠测量。CN109613074ACN109613074A权利要求书1/1页1.一种多叶片旋流分相电容含水率测量装置，包括旋流分相单元和电容含水率测量单元，其特征在于，旋流分相单元包括螺旋叶片支撑杆，均匀分布在螺旋叶片支撑杆外周的2个以上的螺旋叶片和外管壁；电容测量单元包括金属内芯、覆盖在金属内芯外表面的薄绝缘层和与金属内芯同轴的外金属管壁。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，螺旋叶片的升角在5°～85°之间。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个螺旋叶片沿支撑圆周均匀分布，将流体通道均匀等分。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，螺旋叶片支撑杆的下游末端与金属内芯的尺寸相配合并相互连接，起旋单元的外管壁和电容单元的外金属管壁尺寸相配合并相互连接。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，设来流管道内径为D，螺旋叶片的螺距为0.5D以上，电容测量单元长度为大于1D。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，螺旋叶片支撑杆的迎水面为流线型。2CN109613074A说明书1/4页多叶片旋流分相电容含水率测量装置技术领域[0001]本发明属于气液两相流流量测量技术领域，涉及一种多叶片导流式旋流分相电容含水测量装置。背景技术[0002]气水两相流广泛存在于石油、化工、能源等领域，其含水率的准确测量具有十分重要的意义。目前含水率测量手段主要有射线技术、微波技术、电学(电阻、电容)技术、差压技术等。近年来由于安全管理要求日益严格放射性技术的使用受到限制。[0003]在非放射性含水率测量技术中，电容法历史悠久、原理简单、维护方便，缺点是受流型影响严重。[0004]基于电容传感器分为接触式和非接触式两大类，由于电容传感器响应强烈地依赖于分散相的介质空间分布，为了减小空间灵敏度的不均匀性，研究者们对电容传感器电极结构进行了大量的优化设计，研究了其在不同流动流型下相含率的测量特性。非接触式电容法的含水率测量技术发展现状如下：[0005]1992年清华大学张宝芬等人利用有限元法研究了“对壁式非接触电容传感器”，采用了8电极旋转激励测量方法，旨在克服相分布对含率影响，。1998年JTollefsen等人设计了表面螺旋电极的电容传感器，旨在测量原油中的水相和气相浓度。作者利用有限元方法仿真，并将仿真结果与静态测试结果进行了比对。2009年A.Jaworek等人利用对壁式电容传感器的相位移信息测量气液两相流的相含率，实验介质采用蒸馏水和异丙醇，利用不同直径的聚酰胺棒插入管道中心模拟气核，开展了环状流静态模拟实验测试。2012年MinSK等人优化设计了对壁式电容器和环形电容器两种传感器，利用不同直径的机玻璃棒模拟了环状流，开展了静态试验。2014年浙江大学林翀等人提出非接触六电极阵列式电容耦合电导传感器，通过循环激励、接收法降低相分布对含率测量的影响，模拟了不同流型的静态实验。2015年KathleenDeKerpel等人利用对壁式电容器在内径8mm的水平管进行实验，流型包括弹状流，间歇流和环状流，作者利用小波分析的方法研究了流型和相含率。结论是相含率的测量结果不可避免的受到流型的影响。2015年天津大学赵安等人研究了两种电容传感器——对壁式及双螺旋式传感器对气液两相流相浓度测量的适应性，搭建了垂直上升气液两相流电容传感器测量系统。结论是对壁式电容传感器测量分辨率较差，而双螺旋式电容传感器对相浓度具有相对较高的分辨能力，但二者均受到流型的影响[0006]接触式电容法的含水率测量技术发展现状：[0007]2007年MJDaSilva等人设计电容金属丝网传感器。