[发明专利]一种光纤两相流量计

说明书

技术领域

本发明涉及流量测试领域，尤其涉及一种光纤两相流量计，适用于测量两相流体的流量。

背景技术

在工业生产和人民生活的很多领域，都需要对流体的流量进行监测。目前，常用的流量计有靶式流量计、涡轮流量计、涡街流量计等等。这些流量计大多是通过电传感器测得力、转速、或振动信号输入分析设备进行计算，最后得出流量数值。但是，电子类传感器存在密封性差、易漏电、易腐蚀、受电磁干扰等问题。

光纤传感器采用光纤进行传感和传输，不存在上述问题，因此近年得到了越来越多的重视。但是目前的光纤流量计仍存在较多问题。

李川等人提出了一种靶式光纤光栅液体流量计(中国发明专利申请200910094845.0)，该流量计采用阻流靶、连杆、悬臂等一系列传递机构将流体引起的在阻流靶上的压力传递给光纤光栅，通过光栅光谱的变化测得流量。该设计的不足在于：1)阻流靶影响了原有管道内的流场和流量；2)需要增加轴封片、设置长条孔等，工艺和结构复杂，尤其是需要对连杆这一可动机构进行密封，可靠性低。

张强等人同样提出了“带温度补偿的光纤光栅液体流量传感器”(中国发明专利申请200910229030.9)，该传感器中采用“弹性舌”感受流体引起的压力，其不足在于：1)弹性舌本身同样会影响原有管道中的流量和流场特性；2)光纤光栅的方向与流体方向不平行，流体流动会对光纤光栅产生附加应力，从而影响测量精度。

上面的两种流量计都是单相流的流量计。在多相流方面，专利申请201110238251.X公开了一种用于井下管道的多相流量计，其原理是将两组光强调制型光纤传感器安装在油井管道的出口处，分别测量原油的光反射率和光透射率，经过处理可以推算出油气水三相混合液体单位时间内各相所占的比例，再利用相位调制型光纤传感器测量混合液体单位时间内的平均流量，根据比例关系计算出每一个单相单位时间内的流量。这种方案的缺点在于当流体中混有泥沙等杂质时，将严重影响原油的光反射率和光透射率，从而导致流量测量不准确甚至流量计失效。

因此，如何使流量计尽量小地影响原管道的流量和流场，保证流量计在含有泥沙的情况下仍能正常工作，成为光纤流量计目前亟需解决的问题。

本发明提出一种光纤两相流量计，用于两相流体流量的监测，重点解决现有光纤流量计无法在含有泥沙的情况下无法工作的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光纤两相流量计，以解决现有光纤流量计无法在含有泥沙的情况下无法工作的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种光纤两相流量计，该光纤两相流量计包括：安装于被测管道的外壳10；安装于外壳10内部的固定梁50；安装于固定梁50用以测量流量的光纤激光器30；以及安装于外壳10外部用以测试光纤激光器30的检测到的振动信号的解调设备40。

上述方案中，所述光纤光纤激光器30的一端悬浮于流体中，另一端通过光纤固定于固定梁50的中心孔51。

上述方案中，所述光纤光纤激光器30固定于固定梁50的一端穿过固定梁50的中心孔51及外壳10上的引出孔11连接于解调设备40。

上述方案中，所述引出孔11开在外壳10上，用以引出光纤激光器30的尾纤与解调设备40连接。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种光纤两相流量计，采用一根光纤激光器沿着流体方向布置的方式，最大限度地减小了对原管道的流量和流场的影响。

2、本发明提供的这种光纤两相流量计，通过在固定梁50背向流体方向的一侧安装光纤激光器的方法，使光纤激光器平行于流体流向，减小了流体对光纤的附加作用。

3、本发明提供的这种光纤两相流量计，通过测量光纤激光器的检测到的振动信号测量流量，保证了传感器在含有泥沙的情况下仍然可以正常工作。

附图说明

图1为本发明提供的光纤两相流量计的示意图；

图2为本发明提供的光纤两相流量计的固定梁50的示意图；

图3为本发明提供的光纤两相流量计在低流速时的光纤激光器噪声水平；

图4为本发明提供的光纤两相流量计在高流速时的光纤激光器噪声水平。

图5为本发明提供的光纤两相流量计在高水/油比例时的光纤激光器检测到的振动信号。

图6为本发明提供的光纤两相流量计在低水/油比例时的光纤激光器检测到的振动信号。

具体实施方式