[发明专利]一种非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量装置与方法。包括电阻测量传感器、声波检测探头、电阻信号采集处理模块、声信号采集处理模块以及微型计算机。其中，电阻测量传感器包括12个矩形金属电极和绝缘管道两部分，声波检测探头安装在绝缘管道外部。电阻信号采集处理模块提供交流激励信号，同时也接收处理检测信号。声信号采集处理模块接收处理声波信号。利用流体的电阻信息得到气液固三相流中的液相含率，利用声信号中的低频信息得到气相含率，从而获得三相各相含率。本发明是一种非接触测量鼓泡床三相流相含率的方法，具有结构简单、安装方便等优点，避免了破坏管道与影响流体等问题。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量的方法。

背景技术

多相流广泛存在工业生产和日常生活各个领域中，如石油传输与催化、污水处理、食品生产等，研究与检测多相流参数对人类生活至关重要。相含率是指多相流体中各个分相所占的比重，是多相流体系中的一个重要参数，相含率的准确检测对于多相流动机理研究和状态监测有着重要的意义。鼓泡床是一种常见的多相反应器，在工业领域中的应用十分广泛,如利用三相鼓泡床制备甲醇。在鼓泡床中，液体为连续相，气体从底部通入，床内往往存在固体催化颗粒，是典型的气液固三相流体系，对其三相相含率的测量对工业生产有着重要的意义。

然而目前大多数相含率测量方法仅仅是针对两相流体系(如：一种气液两相流相含率及分相流量检测装置和检测方法，专利公开号：CN105890693A)或者是三相流体系中的某单一相相含率(如：用于油-气-水三相环流参数的测量方法及其传感器，专利公开号：CN106092225A)，无法获取三相流中每一相的相含率。少数方法(如：一种光纤电导一体化探针传感器，专利公开号：CN204476404U)通过结合两种方法获取的信息得到三相流的每一相相含率，但是其传感器与被测流体接触，存在着干扰流场和传感器腐蚀等问题，使用场合受限。

本发明针对现有的三相流相含率测量的现状，提出了一种非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量装置与方法。本发明使用的相含率方法在已有专利(非接触式一体化电容/电阻双模态层析成像测量装置及方法，专利公开号：CN103235013A)的基础上，不采用传统的通过图像重建获取相含率的方法，直接利用测量流体电阻值建立相含率测量模型，可以有效提高相含率测量精度。该方法首先通过非接触电极检测包含被测流体电阻信息和电极管壁耦合电容信息的信号，然后利用相敏解调的方法对信号进行处理，得到其实部信息，即流体的电阻信息。利用电阻信息计算得出三相流中的导电相(液相)和不导电相(气相和固相)的相含率。同时气液固三相流体中，气相的声信息与固相的声信息分布在不同的频段，通过提取声信号中的低频气相信息，计算得到三相流中的气相相含率。综合以上两种信息，得到三相流中的每一相相含率。本发明中电阻和声信号的测量都无需与流体接触，有效避免了传感器腐蚀与干扰流场等问题，安装简便，具有广泛的适用性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构简单且可行的非接触气液固三相鼓泡床相含率测量装置和方法。

本发明首先公开了一种非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量装置，包括电阻测量传感器、声波检测探头、电阻信号采集处理模块、声信号采集处理模块、微型计算机；电阻测量传感器与电阻信号采集处理模块的一端相连，声波检测探头与声信号采集处理模块的一端相连，电阻信号采集处理模块和声信号采集处理模块分别与微型计算机相连。

优选的，所述的电阻测量传感器包括有12个矩形金属电极和绝缘管道，12个矩形金属电极等间距地环绕在绝缘管道外壁，电阻信号采集处理模块与每个金属电极相连，依次对每个电极施加交流激励信号，在剩余电极处接收检测信号。

本发明还公开了一种所述非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量装置的电阻测量方法，其具体步骤如下：