分流分相式多相流量計研究
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圖2取樣管型分配器結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)輪型取樣分配器結(jié)構(gòu)如圖4。由位于中心的轉(zhuǎn)輪以及布置在外緣的分流體收集室2大部分組成。轉(zhuǎn)輪內(nèi)部包含3個流道，流道的輪廓為螺旋線，多相流體流過流道時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)輪位于中心，圍繞轉(zhuǎn)輪的分別是主流體接收口和分流體取樣口。分流體取樣口有3個，每個取樣口兩側(cè)布置一組格柵。設(shè)置隔柵的目的是將旋轉(zhuǎn)流道出口噴出的二相流體從取樣口導入收集環(huán)室，防 止進入主流回路的流體進入分流回路。
多相流體通過轉(zhuǎn)輪分配器在分流體和主流體之間分配時，不是簡單地從“空間”上一分為二，而是在一定時間區(qū)間內(nèi)全部流向一個回路，而在另一時間區(qū)間內(nèi)又全部導向另一回路，如此周期性的交替循環(huán)完成分配。進入分流回路和主流回路流量的大小通過控制進入分流回路或主流回路的時間間隔來實現(xiàn)。在分配過程中，只要交替切換的頻率足夠高，分配周期足夠短（完成1次完整的分配循環(huán)的時間），那么，2個回路的流動過程就接近于連續(xù)流動，并且在1個分配周期內(nèi)，多相流動過程也近似于穩(wěn)態(tài)流動。這樣不論遇到何種流型，進入各回路的多相流體都具有高度一致的相含量，其流量大小僅與所分配的時間份額成比例。
圖4轉(zhuǎn)輪型取樣分配器結(jié)構(gòu)
旋流型管壁取樣分配器結(jié)構(gòu)如圖6。主要通過多孔取樣和流型整改來保證取樣的代表性。水平管氣、液二相流由于重力的影響，造成管截面上氣、液相分布不均勻，即使在環(huán)狀流型下，液膜沿周向分布也是不一致的，頂部液膜較薄，底部液膜較厚。采用單孔取樣方法很難保證取樣效果，在主管壁四周布置多個取樣孔，采用多孔取樣，能大大改善取樣的代表性。為了消除氣、液界面波動對取樣穩(wěn)定性的影響，還需對管路上游流型進行調(diào)整。通過在取樣孔上游布置旋流葉片，將分層流、彈狀流以及不對稱的環(huán)狀流等流型轉(zhuǎn)變?yōu)閷ΨQ的環(huán)狀流，那么管壁各個取樣孔所取流體“樣品”將趨于一致。實驗證明分流比主要取決于管壁取樣孔的數(shù)目和大小[9]。
圖5旋流型管壁取樣分配器結(jié)構(gòu)
上述5種分配器性能比較如表1。
5結(jié)語
分流分相多相流量計量是一種新型在線多相流量測量方法，與常規(guī)多相計量方法相比，分流分相方法由于進行了分流取樣，所需分離器的體積遠小于完全分離方法，同時由于又進行了分相，氣、液相流量測量都在單相介質(zhì)環(huán)境中完成，因此具有體積小、精度高的優(yōu)點，尤其適用于海上油氣田的開發(fā)。保證取樣流體的代表性是分流分相方法成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而保證取樣代表性的關(guān)鍵在于選擇合適的取樣分配器。在現(xiàn)有的5種取樣分配器中，旋流型管壁取樣分配器具有良好的環(huán)境適應性和穩(wěn)定性，有望在海上油田開發(fā)中獲得廣泛應用。
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