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原文传递环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的装置和方法

专利名称：	环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的装置和方法
摘要：	本发明涉及环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的装置和方法。加热带设置在管道外，用于加热管道内的油水混合物，使管道内的油水混合物的温度上升；温度传感器设置在管道的上游侧，温度传感器位于加热带的左侧，用于检测流入管道的流体的初始温度；环形温度传感器阵列设置在管道的下游侧，位于加热带的右侧，用于检测温差信号；边界层式流量计利用温差信号来测量管道内的油水混合物的流量。根据不同方向温度传感器测取的温升信号，可分析流体在各个方向的流速和流量，利用环形温度传感器阵列测得的温度信号，对上下游的温差进行校正，可克服非接触式相含率测量技术中由于上下游温差变化不明显从而导致测量误差大、测量精度低的问题。
专利类型：	发明专利
申请人：	中海石油(中国)有限公司;中海石油(中国)有限公司北京研究中心
发明人：	李中;盛磊祥;李梦博;谢仁军;范白涛;曹砚锋;王名春;邹明华;党博;杨玲;刘长赞
专利状态：	有效
申请日期：	2022-10-20T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202211285147.0
公开号：	CN115586208A
代理机构：	北京纪凯知识产权代理有限公司
代理人：	谢斌
分类号：	G01N25/00;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/00
申请人地址：	100010 北京市东城区朝阳门北大街25号;
主权项：	1.一种环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的装置，其特征在于，包括：加热带，所述加热带设置在管道外，用于加热管道内的油水混合物，使管道内的油水混合物的温度上升；温度传感器，所述温度传感器设置在管道的上游侧，所述温度传感器位于所述加热带的左侧，用于检测流入管道的流体的初始温度；环形温度传感器阵列，所述环形温度传感器阵列设置在管道的下游侧，位于所述加热带的右侧，用于检测温差信号；和边界层式流量计，所述边界层式流量计利用所述温差信号来测量管道内的油水混合物的流量。 2.根据权利要求1所述的环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的装置，其特征在于，还包括：加热电路，所述加热电路对所述加热带进行加热；和温差测量电路，所述温差测量电对温差进行测量以产生温差信号。 3.根据权利要求1所述的环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的装置，其特征在于，还包括：温度自适应反馈单元，所述温度自适应反馈单元对温差信号进行实时监测，以便不断调节加热带的温度，当温差信号数值过大时，加热带温度降低；当温差信号数值趋近于0时，判断有无流体流过，如果无流体流入则加热带温度降低，如果有流体流入则加热带温度升高，如果温差信号数值在测定范围内则输出该温差信号。 4.根据权利要求1所述的环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的装置，其特征在于，所述环形温度传感器阵列沿被测管道外壁均匀分布，各环形温度传感器之间存在相等的角度差，当被加热带加热的流体流经环形温度传感器阵列所处的管道位置时，环形温度传感器阵列测取的温度信息会发生变化。 5.一种使用环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的方法，使用根据权利要求1-4所述的环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的装置，其特征在于，根据不同方向温度传感器测取的温升信号，分析流体在各个方向的流速和流量，利用环形温度传感器阵列测得的温度信号，对上、下游的温差进行校正。 6.根据权利要求5所述的使用环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的方法，其特征在于，流体的流动与热量的传递之间的关系为： Q＝W/(CpρΔT) (1) 式中， Q为流体质量流量； W为加热带的功率； Cp为流体比热容； ρ为流体密度； ΔT为上下游温差。 7.根据权利要求6所述的使用环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的方法，其特征在于，获取上下游温差包括：被测管道的上游温度传感器和下游温度传感器所测流体温度分别为TE和TH，上下游温度传感器所测温差为： ΔT＝TH–TE (2) 式中 TE为上游温度，为所测流体初始温度； TH为下游温度； ΔT为上下游温差。 8.根据权利要求7所述的使用环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的方法，其特征在于，流体在管道内加热后，流体的温度沿轴向对称分布，根据环形温度传感器阵列的测试信号，将式(2)修改为式中， TH1、TH2、…、THN分别为被测管道下游环形温度传感器阵列测得的不同位置处的温度； N为环形温度传感器数量。 9.根据权利要求8所述的使用环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的方法，其特征在于，当加热带的功率与质量流量恒定时，流体的比热容密度积与温差成反比，油水两相流体的比热容密度积由相含率决定，假定油水两相中油相含率为β，则水相含率为1-β，其中：式中， β为油相含率； q为流体的体积流量； Cp,w为水相比热容； Cp,o为油相比热容； ρw为水相密度； ρo为油相密度； W为加热带的功率； Q为流体质量流量； ΔT为上下游温差。 10.根据权利要求5所述的使用环形温度传感器阵列测量油水两相流相含率的方法，其特征在于，还包括：通过温度自适应反馈调节单元对温差信号进行实时监测，以便不断调节加热带温度，从而减小温度测量误差。