基于超声多普勒技术的气液两相流测量方法和装置.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CN106323368A(43)申请公布日2017.01.11(21)申请号201510388642.8(22)申请日2015.07.02(71)申请人成都金景盛风科技有限公司地址610093四川省成都市高新区高朋大道5号1栋205室(72)发明人路明(51)Int.Cl.G01D21/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称基于超声多普勒技术的气液两相流测量方法和装置(57)摘要本发明提供一种超声多普勒技术的气液两相流测量方法和装置。该方法和装置可以识别气液两相流的各相含量、速度和流量，以及总体平均速度、流量。该装置包括：测量管道(1)、超声信号发射器(2)、超声信号收器(3)、数据采集与处理系统(4)、控制计算机(5)、压差流量计(6)。该装置可以识别气液两相流的各相含量、速度和流量，以及总体平均速度、流量。CN106323368ACN106323368A权利要求书1/1页1.一种基于超声多普勒技术的气液两相流测量方法和装置，该方法和装置包括测量管道(1)、超声信号发射器(2)、超声信号接收器(3)、数据采集与处理系统(4)、控制计算机(5)、压差流量计(6)，以上部件的连接关系是：超声信号发射器(2)安装在被测气液两相流流动的测量管道(1)的管壁上；超声信号接收器(3)安装在测量管道(1)的管壁上；超声信号接收器(3)连接数据采集与处理系统(4)；压差流量计(6)位于测量管道(1)上，在γ射线发射器(2)的下游；控制计算机(5)连接超声信号发射器(2)、超声信号接收器(3)、数据采集与处理系统(4)。2.根据权利要求l所述的一种基于超声多普勒技术的气液两相流测量方法和装置，其特征在于，所述的超声信号发射器(2)和超声信号接收器(3)分别安装在测量管道(1)的对面。2CN106323368A说明书1/3页基于超声多普勒技术的气液两相流测量方法和装置技术领域[0001]本发明涉及流体测量领域，具体是一种基于超声多普勒技术的气液两相流测量方法和装置。该方法和装置可以识别气液两相流的各相含量、速度和流量，以及总体平均速度、流量。背景技术[0002]工程上广泛存在着两相流的流动现象，其中以气液两相流最为普遍。例如石油输运管道内、水轮机转子周围、大气云层内的对流等，都属于气液两相流流动。通过两相流流动流动参数进行测量，了解其特性及变化规律，对于相关科研、设计以及生产具有十分重要的意义。与单相流相比，两相流由于在相界面各相间存在传质，甚至化学反应，而且在时间、空间上随机可变，使得诸如各相含量、流速、流量以及总体速度、流量等流动参数的检测更具复杂性，难度很大。迄今为止，已有的检测技术和方法大多是建立在单相传感器基础上的检测手段，获得的信息量小，而且无法对两相流的整体特性进行实时观测描述。[0003]气液两相流的测量涉及的参数以及表现形式如下：[0004]1.流量[0005](1)气液两相流的质量流量：[0006]G＝Gg+Gl，[0007]其中，G总质量流量；Gg和Gl分别为气相和液相质量流量。[0008](2)气液两相流的体积流量：[0009]Q＝Qg+Ql，[0010]其中，Q总体积流量；Qg和Ql分别为气相和液相体积流量。[0011]2.流速[0012](1)气液分相速度[0013][0014]其中，wg和wl分别为气相和液相分速度；Ag和Al分别为气相和液相流体通过的截面积。[0015](2)气液分相表观速度[0016][0017]wsg和wsl分别为气相和液相表观速度；流通截面积[0018]A＝Ag+Al。[0019]3.密度[0020](1)流动密度[0021]3CN106323368A说明书2/3页[0022](2)真实密度[0023]ρ＝αρg+(1-α)ρl，[0024]其中，ρg和ρl分别为气相和液相流体密度；α是截面含气率，也称空隙率。[0025]4.分相含率[0026](1)截面含气率(空隙率)[0027][0028](2)容积含气率[0029][0030](3)质量含气率[0031][0032]随着工业生产中对于两相流流动的计量、控制方面的更高要求，需要开发一种能够同时测量获得气液两相流中各相含量、流速和流量，以及总体平均速度、流量的装置。[0033]超声多普勒技术(UltrasonicDoppler)可以实现可视化、非接触、无辐射、低成本测量,近年来在流体测量方面的应用得到了很大的发展。具体在气液两相流测量中的应用原理是：利用超声发射器发射向气液两相流流场发射频率为fe的超声信号，当有气泡进入测量体积时,由于气液表面对超声有很强的反射作用,超声回声信号fr受到衰减，而fe和fr之差fd，即为多普勒频移，它与