[发明专利]一种天然气流场测量用示踪粒子的发生和分离装置

说明书

本发明涉及一种天然气流场测量用示踪粒子的发生和分离装置，由示踪粒子发生部分和示踪粒子分离部分组成；其中，示踪粒子发生部分包含高压釜、高压气源、雾化喷嘴；示踪粒子分离部分包含旋流分离器、集液槽、折流板分离器。本发明所述的天然气流场测量用示踪粒子发生装置将粒子发生装置与粒子分离装置进行有机结合，示踪粒子通过旋流板和折流板的筛选变得颗粒均匀、粒径较小，满足非接触LDV、PIV测速技术对示踪粒子要求较好的跟随性和一致性的要求，提高了LDV和PIV天然气流场测量准确性。本装置结构简单，成本低廉。

技术领域

本发明属于天然气流场测试装置领域，具体来说涉及一种天然气流场测量用示踪粒子的发生和分离装置。

背景技术

随着国产天然气产量的不断上升、大型天然气管道线路的不断建设、人们天然气消费的急剧增加，我国天然气的发展已经进入高速发展期，市场前景巨大。目前天然气的输送方式主要采用管路系统输运，而管路系统的输运能力受多方因素影响，尤其是管路输运系统内部流体流态对天然气输运的稳定性以及计量有重要的影响。

目前，流体机械内流场测量的方式可分为接触式和非接触式。接触式的测量方式要将探针或热线等测量工具放置于被测流场，其缺点如下：一是对天然气的安全性有要求，二是放置在流场中的测量工具本身就会对内流场会产生干扰，从而影响测试精度。所以，流体机械内流场测量的方式主要采用非接触式测量方式。

天然气非接触式测量方式主要分为LDV(激光多普勒测速)和PIV(粒子成像测速)，这两种方式测速的原理都是通过测量流场中示踪粒子的速度来反映流场的速度，所以示踪粒子的品质直接影响流场测量的准确性。粒子的品质主要取决于粒子的跟随性和一致性，跟随性要求粒子体积要小(一般几微米)、不易沉降；而一致性则要求所有粒子的直径基本相同，不要有较大的差距，使不同的粒子具有相同或近似的跟随性。

以往在天然气流场测量的粒子加注中，往往采用雾化喷嘴将液态物质雾化成液滴作为示踪粒子注入到天然气流场中，但由于雾化喷嘴喷出的粒子有大有小、粒径的分布带较宽，难以保证粒子的跟随性和一致性，从而影响测量的准确性。为了解决这些问题，本装置采用了两级气液分离器将大小宽带分布的雾化粒子进行分离，选择性的去除较大直径的粒子，从而得到粒径较小且粒径分布较窄的粒子群，使得粒子跟随性和一致性得到很大的提高，保证了LDV和PIV流场测量准确性。

发明内容

本发明提供了一种天然气流场测量用示踪粒子的发生和分离装置，其目的在于解决天然气流场非接触测量中，采用LDV、PIV测速技术时其加注的示踪粒子跟随性和一致性较差的问题，提高天然气流场测量的准确性。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种天然气流场测量用示踪粒子的发生和分离装置，本装置由示踪粒子发生部分和示踪粒子分离部分组成，其主要功能在于产生雾化的示踪粒子并将雾化的示踪粒子进行筛选分离，去除粒径较大的粒子，得到粒径较小且大小基本一致的粒子，从而大大提高示踪粒子的跟随性和一致性，保证天然气LDV和PIV流场测量准确性。

所述示踪粒子发生部分包含高压釜、高压气源、雾化喷嘴；高压管道将雾化喷嘴、高压釜、高压气源依次连通在一起；其中，雾化喷嘴串联在高压管道的一端、高压气源串联在高压管道的另一端；所述雾化喷嘴设置在天然气管道中；示踪粒子从雾化喷嘴中喷出；示踪粒子发生部分的功能主要是采用高压气源将高压釜内的液态物质通过雾化喷嘴进行雾化形成雾化粒子。

所述示踪粒子分离部分包含旋流分离器、集液槽、折流板分离器；天然气管道将旋流分离器、集液槽、折流板分离器依次连通在一起；其中，旋流分离器串联在天然气管道中雾化喷嘴的下游、折流板分离器串联在天然气管道中PIV和LDV测试区的上游；示踪粒子分离部分的功能主要是采用旋流分离器和折流板分离器的两级分离实现对较大和中等示踪粒子的分离，从而得到粒径较小且大小基本一致的示踪粒子。