[发明专利]一种基于不完全相分隔的油水两相流测量装置的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于不完全相分隔的油水两相流测量装置的测量方法，涉及油水两相流测量技术领域，本发明的测量方法包括以下步骤：将油水两相流引入测量管段中，经旋流器整流；高速摄像机采集数字图像并处理；测量电磁流量值后依次算出油水两相流的含水率、油水总流量、油流量、水流量。本发明设计合理，实用性强，提高了油水两相流测量的精度。

技术领域

本发明涉及油水两相流测量技术领域，尤其涉及一种基于不完全相分隔的油水两相流测量装置的测量方法。

背景技术

两相流广泛存在于化工、核能、石油等工业领域中，对其各参数的准确测量是一个具有重要意义但仍未得到很好解决的课题。其中，将成熟的单相流量检测技术与测量仪表应用于两相流参数测量得到了广泛的研究，如专利CN200610129787.7和专利CN200810151346.6。然而在不同的参数下多相流具有不同的流型，而且即使在同一类流型下，各相流体在管道内的相分布和速度分布仍具有很强的随机性，基本不存在类似单相流状态下的较为理想的连续均匀分布形态。因此在更广泛的多相流范围内基于单相流检测技术或其组合法难以胜任两相流体的测量任务。

针对上述问题，近年来许多专利基于管内相分隔，发明了一系列两相流测量装置及方法，其基本思路是使用管内相分隔方法改善两相流的测量，如专利CN201811155136.4、专利CN201710612802.1和专利CN201611141040.3。所谓管内相分隔，就是利用两相流体物性上的差异对流体施加一定的外力，使原本随机分布的两相分别聚集在管道内特定的连续空间中，实现相与相之间的隔离。旋流法作为一种简单有效的管内相分隔方法，被广泛得到应用。对于密度相对差别较大的气水两相流，一般在管内安装旋流器就可以实现较理想的管内相分隔状态。但对于密度相对差别较小的油水两相流，利用安装旋流器的方法很难实现较理想的管内相分隔状态，所以基于管内相分隔的两相流测量方法在应用于油水两相流时，会产生较大的测量误差。

因此，针对现有基于管内相分隔的两相流测量方法在油水两相流中测量精度差的问题，本领域的技术人员致力于开发一种基于不完全相分隔的油水两相流测量装置的测量方法，设计合理，实用性强，对于密度相对差别较小的油水两相流，具有提高测量精度的能力。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种设计合理，实用性强且可以有效提高密度相对差别较小的油水两相流测量精度的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于不完全相分隔的油水两相流测量装置的测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、光学测量段浸于水槽；油水两相流依次流经测量管段、光学测量段和电磁流量计，所述油水两相流经所述测量管段内部的旋流器后，在所述光学测量段径向近中心轴线处形成油芯，在所述光学测量段径向远中心轴线处形成外环水；所述油芯、所述外环水的相分布与速度分布均为轴对称分布；

步骤2、采用光源在所述水槽一侧照射所述光学测量段，高速摄像机在所述水槽与所述光源相对的一侧连续采集n张所述光学测量段的相片；

步骤3、将所述步骤2采集到的n张相片进行数字图像处理，算出所有所述相片所述光学测量段的内径截面的平均灰度值G，基于所述G与含水率α的函数关系获得所述油水两相流的所述含水率α；

步骤4、结合所述步骤3算出的所述α和所述电磁流量计的显示流量值Q_out，计算油水总流量Q；

步骤5、结合所述步骤3和所述步骤4的计算结果，根据式(1)得到油的流量和水的流量：

其中，Q_O和Q_W分别为所述油的流量和所述水的流量。

进一步地，所述步骤3中所述平均灰度值G的计算包括以下步骤：