[发明专利]两相流流动参数监测方法和系统

权利要求书

1.一种两相流流动参数监测方法，所述两相流包括工质相和载体相并在管道中流过，所述管道包括至少一段由介电材料形成的介电材料管，所述介电材料管和所述管道具有相同的内径，所述方法包括在所述两相流流过所述管道时利用电容法检测出所述两相流的所述工质相的体积浓度和所述两相流的流速，其中，

检测工质相体积浓度的过程包括：在所述介电材料管外表面上，沿所述介电材料管纵向以相同方式将至少一对电极板扭转成螺旋形状；检测所述两相流流过所述介电材料管时在所述至少一对电极板上感生出的电容；按照关系式C＝K·[ε_g+(ε_s-ε_g)·β]计算出所述两相流的所述工质相的体积浓度，其中，C是通过所述至少一对电极板检测到的电容值，K是由结构尺寸决定的特征参数，ε_s和ε_g分别是所述两相流的所述工质相和所述载体相的介电常数，β是所述工质相的体积浓度，

检测两相流流速的过程包括：在所述介电材料管的外表面上，沿着所述介电材料管纵向，在所述至少一对电极板一侧的上游和下游处，按照相同的方式设置相同的电容传感器；检测所述两相流流过所述介电材料管时分别在上游电容传感器和下游电容传感器处感生出的随机时间序列信号；对所述随机时间序列信号进行相关性分析，计算出所述两相流通过所述上、下游传感器的渡越时间；按照关系式ν＝L/T计算所述两相流的流速，其中，ν是所述两相流的流速，L是所述上、下游传感器之间的距离，τ是所述渡越时间。

2.如权利要求1所述的两相流流动参数监测方法，其中，所述至少一对电极扭转180°。

3.如权利要求2所述的两相流流动参数监测方法，在所述介电材料管外表面上形成螺旋形状的至少一对电极板还包括：在所述至少一对电极板的相邻极板边之间，设置条状的边保护极板，所述边保护极板按照与所述至少一对电极板相同的方式扭转成螺旋形状。

4.如权利要求1、2或3所述的两相流流动参数监测方法，在得到所述上、下游处的所述随机时间序列信号后，使所述随机时间序列信号经过零检测电路而变换为宽度随机变化的脉冲序列信号，则所述渡越时间τ＝(τ₁+τ₂)/2，

其中，τ₁＝t_m-t_i，τ₂＝t_n-t_j，t_j，t_i分别是上游过零脉冲序列中二个相邻的由低到高跳变的时刻；t_n，t_m是下游过零脉冲序列中二个相邻的由低到高的跳变时刻，并且，(t_j-t_i)-(t_n-t_m)<±Δ，±Δ是系统测量的最大绝对误差的2倍。

5.如权利要求1、2或3所述的两相流流动参数监测方法，还包括按照关系式Q＝Aν·β计算所述两相流的质量流量，其中，Q是所述两相流的质量流量，A是所述两相流管道的横截面面积。

6.一种两相流流动参数监测系统，其特征在于，所述系统包括相浓度传感器和流速传感器，其中，

所述相浓度传感器包括：介电材料管，所述介电材料材料管由介电材料制成，两相流能够从所述介电材料管中流过；至少一对电极板，所述至少一对电极板结合于所述介电材料管的外表面上，并沿着所述介电材料管的纵向以相同方式扭转为螺旋形状，

所述流速传感器包括：上游电容传感器和下游电容传感器，所述上游电容传感器和所述下游电容传感器是相同的电容传感器，并且在所述介电材料管的外表面上沿着所述介电材料管纵向以相同方式设置在所述至少一对电极板一侧的上游和下游处。

7.如权利要求6所述的两相流流动参数监测系统，其特征在于，所述至少一对电极板扭转180°。

8.如权利要求7所述的两相流流动参数监测系统，其特征在于，所述相浓度传感器还包括位于所述至少一对电极板的相邻极板边之间的条状边保护极板，所述边保护极板结合于所述介电材料管的外表面上，并按照与所述至少一对电极板相同的方式扭转为螺旋形状。