[发明专利]用于测量管内的流的特性的装置

说明书

技术领域

本文的主题大体而言涉及插入式流量计，且更特定而言涉及一种改进的插入式流量计，其能测量流的物理特性，流包括物质的多于一种相态，例如液体和气体，这种插入式流量计也被称作多相流量计。

背景技术

流量计关于管内的流的特性提供关键测量，例如流过该管的材料的流率和体积，以及压力、温度和其它测量。这在工业应用中尤为如此，诸如在使用流量计测量化学加工或石油炼制设施中的材料流量的那些应用中。所产生的数据不仅用于监控并量化设施输出，而且也评估总体设施条件和操作性能。置于这些工业系统中的插入式测量计因此必须在本质上牢靠以便在各种设施应用中经历的恶劣环境-例如在较宽地变化的温度极端值内、高流率和高压-中运作，同时产生高度准确的测量以便恰当地量化生产水平且评定操作特性。

若干装置目前用于执行工业应用中的流测量。举例而言，在一方案中，压力传感器沿着位于管中央的一个或多个锥形插塞放置。插塞占据流行进穿过的管直径的一部分，从而在材料移动经过时造成对流的干扰。通过测量在插塞周围的压差，可确定流率。选择插塞的形状以增强在材料流过插塞的轮廓时造成压差的选定的流特性。这种方案的一个限制在于使用该插塞操纵流可能需要显著较长的直管。这可在工业应用中造成困难且增加成本，诸如在炼制中，其中，复杂的管网络和其它设备可能会限制可用空间。在现有管网络内改型插入式测量计的情形下，改型该系统以容纳新测量计可能耗时且成本较高，特别是在高压系统中-其中管壁可能很厚且由昂贵材料制成。

其它方案采用孔板，孔板具有伸入到管内的流中的压力传感器，以造成流的部分阻挡且测量压力。由于采用插塞或孔板的插入式测量计放置于管内且通过设计起作用来减小管的面积以限制流，以便产生压差(从压差来确定流率)，这种测量计降低了管网络的效率。继而，需要额外的能量来运输与无阻挡的系统将需要的相同的量的材料，从而增加了操作成本。

此外，测量准确性可取决于插塞或孔板在管中央的定位，在工业环境中，可能难以正确地建立且随着时间维持插塞或孔板在管中央的定位。此外，使用限制流的中央插塞可导致材料累积和最终随着时间的过去而堵住管，或者在极端情况下，导致管和配件破裂。在高流量或高压环境中，悬置的插塞或孔板或者附连到其上的构件可能会脱离且被流带走，造成对系统内的下游构件的损坏。

近来，从压差确定流率的技术不能区分物质的不同相态，例如液体和气体。许多工业应用常常运输包括物质的多于一种相态的材料。因此，在存在这种多相流的情形下，例如在石油炼制中(其中可存在液体原油和天然气两者)，插入式流量计不能确定流的含量和在管内运输的各种组分的体积。不准确地确定流的含量可能会在依赖于上游流量计算的下游系统中造成问题，且也可能会导致流含量的不准确评价-例如在所测量的原油包含高天然气含量的情况下。

将有利的是提供一种插入式流量计，其不仅在机械上是牢靠的以及能被改型到工业应用中经历的有限空间和恶劣环境中和在该有限空间和恶劣环境中操作，而且其还提供流特性的高度准确的测量且其能区分在流中存在的物质的不同相态。

发明内容

公开了一种用于测量管内的流的特性的装置，在一实施例中，其包括：测量计凸缘，其具有前凸缘表面和后凸缘表面；中央通路，其穿过测量计凸缘从前凸缘表面延伸到后凸缘表面；环，其具有内壁和外壁，外壁可固定地附连到测量计凸缘，且环基本上垂直于前凸缘表面；以及传感器，其位于内壁上以测量流的特性。

附图说明

因此以可理解本发明的特征的方式，可通过参考某些实施例来对本发明进行详细描述，这些实施例中的某些实施例在附图中示出。但将要指出的是，附图只是说明本发明的某些实施例且因此不应认为限制其范围，因为本发明的范围涵盖其它同等有效的实施例。附图未必按照比例绘制，重点大体放在说明本发明的某些实施例的特征上。因此，为了进一步理解本发明，可对结合附图来阅读的下文的详细描述进行参照，在附图中：

图1是在本发明的一实施例中的多相插入式测量计的示范性透视图。

图2是本发明的一实施例中的、在管内的多相插入式测量计的示范性截面侧视图。

图3是本发明的一实施例中的、在管内的多相插入式测量计的面向流的端部的示范性截面视图。

图4是本发明的一实施例中的、具有多种类型的传感器的多相插入式测量计的示范性截面侧视图。

图5是本发明的一实施例中的紧凑多相插入式测量计的示范性截面侧视图。

部件列表：

100  多相插入式测量计

110  测量计凸缘

112  前凸缘表面