帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器，包括連接在濕氣流通的管路上的取樣管路主路1、取樣U型回路5和液相取樣瓶7，在取樣管路主路1上固定有偏心孔板2，孔的中心位于主管路中心軸線的上方，取樣U型回路5的入口和出口分別位于取樣管路主路1的偏心孔板的兩側，液相取樣瓶7位于取樣U型回路5下方，通過開關閥與取樣U型回路5連接；取樣U型回路5的入口處和出口處及其與液相取樣瓶7之間均采用三通結構。本發明具有結構簡單，效率高的特點，同時，實現了在濕氣流動過程中的動態取樣，取出的液相樣品具有較好的代表性。
【專利說明】
帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器
技術領域
[0001]本發明屬于濕氣多相流流量測量技術領域，涉及一種帶有偏心孔板的液相取樣器。
【背景技術】
[0002]濕氣廣泛存在于自然界及工業過程中，如石油、化工、冶金、核能、航空航天等領域。近幾十年來，隨著傳統工業和新興工業的快速發展，人們對濕氣多相流量的計量提出了越來越高的要求。總所周知，濕氣的流動形態十分復雜，在水平直管內的濕氣流型一一分層流、波狀流、環狀流、霧狀流、環霧狀流當中，最具代表性的，同時也是最具測量難度的流型為環霧狀流。受重力影響，水平直管中環霧狀流液模厚度的空間分布存在差異，管道頂部液膜比底部液膜薄;受氣流的沖擊影響，無論是頂部液模還是底部液模，液模的運動都會呈現波動狀態;受氣相夾帶的影響，液相被氣相卷吸至管道中心，以霧狀液滴的形式隨著氣相流動;受重力作用，液滴顆粒在管道中的分布也是非均勻的，管道下部的液滴顆粒分布密度要高于管道上部。終上所述，環霧狀流具有環狀、霧狀、分層、波動，非對稱等多重特征，堪稱最具有代表性，同時也是最具有測量難度的一種流型。由此可見，針對環霧狀流的濕氣液相取樣方法研究具有更為重要的現實意義。
[0003]中國專利ZL 2008 I 0151346.6提出了一種雙差壓節流濕氣測量裝置，由直管內嵌錐形芯體和文丘里兩個節流裝置構成，采用外掛式獨立的小型氣液隔離罐實現氣液隔離。實踐證明，該氣液隔離罐的設計目的在于實現氣、液的隔離及排污，盡管工作狀態下在小隔離罐腔室中的確可以存留一定的液體，然而該液體為長期滯留于一個類似死區空間內，當管道中液體組份變化時，不能跟隨其變化，不具有流動流體的代表性，即不能代表管道中流動液體的真實情況，液樣的代表性較差。
[0004]中國專利ZL20公開一種帶有環室的氣液隔離取壓器的濕氣兩相流量測量裝置，實踐證明，該專利在氣、液隔離的效果上好于專利ZL 2008 I 0151346.6，且壓力測量穩定性更好、能夠與測量裝置主體管路同步排污，然而在同樣原因，因隔離取壓器中的液體由于長期滯留在環形腔室中，同樣不具有流動液體的代表性，即液樣的代表性差。
[0005]以上兩個專利設計的目的在于實現氣、液隔離，是為了利于濕氣測量中取壓信號的穩定性設計的，罐中的液體均存在液樣表性差的缺點；此外，由于隔離罐的體積較小，存儲的液量少，不能滿足取樣要求。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是克服現有技術的上述問題，提供一種用于濕氣多相流量測量裝置的新的濕氣液相取樣器，本發明可以實現對典型濕氣環霧狀流動的液相取樣，簡單高效，同時，還可以實現在濕氣流動過程中的動態取樣，取出的液相樣品具有較好的代表性。本發明采用如下技術方案:
[0007]—種帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器，包括連接在濕氣流通的管路上的取樣管路主路1、取樣U型回路5和液相取樣瓶7，在取樣管路主路I上固定有偏心孔板2，孔的中心位于主管路中心軸線的上方，取樣U型回路5的入口和出口分別位于取樣管路主路I的偏心孔板的兩側，液相取樣瓶7位于取樣U型回路5下方，通過開關閥與取樣U型回路5連接;取樣U型回路5的入口處和出口處及其與液相取樣瓶7之間均采用三通結構。
[0008]作為優選實施方式，取樣管路主路I分為通過法蘭連接的兩部分，偏心孔板2通過法蘭夾裝固定。入口側和出口側均設置有開關閥，在入口側還設置有調節閥6，在液相取樣瓶7的下部設置有開關閥。偏心孔板I距離取樣U型回路5的入口處及出口處為I?2D。
[0009]與現有技術相比，本發明具有如下的技術效果:
[0010](I)取樣器的取樣管路主路采用偏心孔板的設計方式，偏心孔板可有效阻擋環狀液膜流動，形成“截流堤堰”，使得無論處于上方的液膜還是下方的液膜都可被及時“刮”下來，除此之外，氣核中部分夾帶的液滴撞擊到孔板上游端面時，也可沿著壁面順流而下，使得液相從濕氣分離出來，分離效率高很高。
[0011](2)U型取樣旁路的上游三通和取樣瓶入口處的三通結構使得氣、液進一步分離，使得連同偏心孔板截流下來的液相更容易順旁路流出；
[0012](3)調節閥的作用起到分流阻力調節孔板的作用，可以滿足不同井口工況的需求，工作時調整調節閥的開度，直到U型回路基本為流動液相為止。
[0013](4)U型回路的下方裝有取樣瓶，液相順利流入。
[0014](5)其余4個開關閥實現對取樣管道開關動作的邏輯控制。工作狀態時開關閥8、9、10均處于打開狀態，11處于關閉狀態。此時在取樣管路中有液體流動。取樣時，關閉開關閥
8、9、關閉，再打開開關閥11，從將取樣瓶中的液樣放出。該設計保障了取樣操作整體動作流程的安全性。
【附圖說明】
[0015]圖1本發明的帶有偏心孔板的液相取樣器結構示意圖，(a)為正視圖，(b)為剖面圖。
[0016]圖2帶有偏心孔板的液相取樣器在壓力為0.2MPa和0.8MPa，氣相流速為3m/s和20m/s，體積含液率LVF為0.05%?0.3%時，取樣瓶集滿100ml所需時間(單位:分鐘)。
[0017]【附圖說明】如下:I取樣管路主路，2偏心孔板，3夾裝孔板的法蘭，4取樣U型回路，5調節閥，6，7，8，9為開關閥；1液相取樣瓶;11，12法蘭。
【具體實施方式】
[0018]下面參照附圖對本發明做進一步詳述。
[0019]本發明為濕氣多相流量測量裝置中使用的一種帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器，結構示意圖如圖1所示。濕氣多相流量測量裝置的原理不受限制，可以是用于濕氣測量錐形、文丘里、噴嘴與孔板等各種標準與非標準的節流裝置，也可以用于超聲、質量、熱式等原理的濕氣多相測量裝置中。
[0020]如圖1所示。本發明的取樣器在濕氣流動的管路上安裝。取樣器的主管路I與濕氣流動的主路內徑大小一致，偏心孔板2安裝于取樣器主路I上，用法蘭3，4夾裝固定，方便拆卸，孔板的孔徑與主管路內經的比值即孔徑比在0.2?0.8之間，取樣器U型回路5內經大小與主路內經之比為0.1?I之間，且U型回路5的內徑大于15毫米。偏心孔板I距離上游U型回路5上游入口處I?2D，距離下游出口 I?2D;調節閥門6的口徑與U型回路5的內徑一致，通過控制開度實現液相流通能力的控制。取樣瓶7容積大小在250毫升?1000毫升之間。取樣器7以法蘭12，13的形式與濕氣主管路連接。取樣器耐壓設計根據濕氣流動管線的設計要求確定。
[0021]實驗驗證表明，即使在超低含液率的濕氣流動過程中，該設計也能起到良好的取樣效果。如圖2所示，給出了實驗介質為空氣和水，在0.2MPa，0.8MPa工作壓力下，氣相流速為3m/s，20m/s時，含液率(LVF)僅為0.05%?0.3%的超低含液率情況下，集滿100ml時所需時間(單位:分鐘)，對于0.3 %的含液率，取樣時間只有1-3分鐘;對于0.05 %的超低含液率，除了0.8MPa，20m/s數據點之外，時間為18分鐘，其余均小于5分鐘。
【主權項】
1.一種帶有偏心孔板的濕氣液相取樣器，包括連接在濕氣流通的管路上的取樣管路主路(I)、取樣U型回路(5)和液相取樣瓶(7)，在取樣管路主路(I)上固定有偏心孔板(2)，孔的中心位于主管路中心軸線的上方，取樣U型回路(5)的入口和出口分別位于取樣管路主路(I)的偏心孔板的兩側，液相取樣瓶(7)位于取樣U型回路(5)下方，通過開關閥與取樣U型回路(5)連接；取樣U型回路(5)的入口處和出口處及其與液相取樣瓶(7)之間均采用三通結構。2.根據權利要求1所述的濕氣液相取樣器，其特征在于，取樣管路主路(I)分為通過法蘭連接的兩部分，偏心孔板(2)通過法蘭夾裝固定。3.根據權利要求1所述的濕氣液相取樣器，其特征在于，入口側和出口側均設置有開關閥，在入口側還設置有調節閥(6)，在液相取樣瓶(7)的下部設置有開關閥。4.根據權利要求2所述的濕氣液相取樣器，其特征在于，偏心孔板(I)距離取樣U型回路(5)的入口處及出口處為I?2D。
【文檔編號】G01N1/10GK106092649SQ201610600071
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月23日 公開號201610600071.4, CN 106092649 A, CN 106092649A, CN 201610600071, CN-A-106092649, CN106092649 A, CN106092649A, CN201610600071, CN201610600071.4
【發明人】張濤, 徐英, 李濤, 李繼良
【申請人】天津大學