分流分相式多相流量计研究

3.4转轮型[9-10]

转轮型取样分配器结构如图4。由位于中心的转轮以及布置在外缘的分流体收集室2大部分组成。转轮内部包含3个流道，流道的轮廓为螺旋线，多相流体流过流道时产生旋转力矩，驱动转轮旋转。转轮位于中心，围绕转轮的分别是主流体接收口和分流体取样口。分流体取样口有3个，每个取样口两侧布置一组格栅。设置隔栅的目的是将旋转流道出口喷出的二相流体从取样口导入收集环室，防 止进入主流回路的流体进入分流回路。

多相流体通过转轮分配器在分流体和主流体之间分配时，不是简单地从“空间”上一分为二，而是在一定时间区间内全部流向一个回路，而在另一时间区间内又全部导向另一回路，如此周期性的交替循环完成分配。进入分流回路和主流回路流量的大小通过控制进入分流回路或主流回路的时间间隔来实现。在分配过程中，只要交替切换的频率足够高，分配周期足够短（完成1次完整的分配循环的时间），那么，2个回路的流动过程就接近于连续流动，并且在1个分配周期内，多相流动过程也近似于稳态流动。这样不论遇到何种流型，进入各回路的多相流体都具有高度一致的相含量，其流量大小仅与所分配的时间份额成比例。

图4转轮型取样分配器结构

3.5旋流型[9]

旋流型管壁取样分配器结构如图6。主要通过多孔取样和流型整改来保证取样的代表性。水平管气、液二相流由于重力的影响，造成管截面上气、液相分布不均匀，即使在环状流型下，液膜沿周向分布也是不一致的，顶部液膜较薄，底部液膜较厚。采用单孔取样方法很难保证取样效果，在主管壁四周布置多个取样孔，采用多孔取样，能大大改善取样的代表性。为了消除气、液界面波动对取样稳定性的影响，还需对管路上游流型进行调整。通过在取样孔上游布置旋流叶片，将分层流、弹状流以及不对称的环状流等流型转变为对称的环状流，那么管壁各个取样孔所取流体“样品”将趋于一致。实验证明分流比主要取决于管壁取样孔的数目和大小[9]。

图5旋流型管壁取样分配器结构

4 取样分配器性能分析比较

上述5种分配器性能比较如表1。

三通管型取样分配器是一种单参数二相流量计，如果同时测量气相和液相流量，必须要和其他仪表配合使用；取样管型分配器结构较简单，但取样口易被流体中的砂砾等磨损、堵塞，影响测量精度甚至完全停止工作；转鼓型和转轮型取样分配器含有运动机构，不宜长期连续运行，为了避免卡堵，取样上游一般需要安装过滤装置；与转鼓型、转轮型取样分配器相比，旋流型管壁取样分配器本身并不旋转，而是通过设置在上游的旋流叶片使流体旋转，从而使取样口和流体产生运动来保证取样的代表性，由于旋流型管壁取样分配器不含运动部件，稳定性好，且取样孔位于管壁上，不会被流体中的铁屑、砂砾等杂质堵塞和磨损，能适应现场恶劣的环境，是一种有前途的取样装置。

5结语

分流分相多相流量计量是一种新型在线多相流量测量方法，与常规多相计量方法相比，分流分相方法由于进行了分流取样，所需分离器的体积远小于完全分离方法，同时由于又进行了分相，气、液相流量测量都在单相介质环境中完成，因此具有体积小、精度高的优点，尤其适用于海上油气田的开发。保证取样流体的代表性是分流分相方法成功的关键环节，而保证取样代表性的关键在于选择合适的取样分配器。在现有的5种取样分配器中，旋流型管壁取样分配器具有良好的环境适应性和稳定性，有望在海上油田开发中获得广泛应用。

参考文献：
[1]王栋，林宗虎.气液二相流体流量的分流分相测量法[J].西安交通大学学报，2001，35（5）：4412444.
[2]DongW，ZongHuL.Gas2liquidtwo2phaseflowmeas2urementusingESM[J].ExperimentalThermalandFluidScience，2002，（26）：8272832.
[3]林宗虎，王栋，王树众，等.多相流的近期工程应用趋向[J].西安交通大学学报，2001，35（9）：8862890.
[4]王栋，林益，林宗虎.利用T型三通测量气液二相流体的流量和干度[J].热能动力工程，2002，17（4）：3362338，348.
[5]王栋，林宗虎.一种新的气液二相流体流量计———三通管型分流分相式二相流体流量计[J].工程热物理学报，2001，22（4）：4882491.
[6]AzzopardiBJ.PhaseseparationatTjunctions[J].MultiphaseScienceandTechnology，1999，11（4）：2232329.
[7]王栋，林益，林宗虎.取样管型分流分相式气液二相流体流量计[J].工程热物理学报，2002，23（2）：2352237.
[8]王栋，林益，林宗虎.转鼓分流分相式气液二相流体流量测量技术研究[J].西安交通大学学报，2002，36（5）：4572460.
[9]梁法春.气液二相流体取样分配器及其在流量测量中的应用[D].西安：西安交通大学能源与动力工程学院，2006.
[10] 王栋，张修刚，梁法春，等.基于分时原理的多相流体比例分配方法[J].工程热物理学报，2005（S1）：1012104.(end)