湿气双参数流量测量方法的探索与研究

　　1探索与研究的目的

　　湿气(体)是气液两相流的一种特殊状态，广泛存在于石油、化工、冶金、能源等各个行业，例如水煤气、半水煤气、高炉煤气、焦炉煤气、潮湿空气及未经干燥处理的伴生气和天然气等，种类很多。其质量流量和干度(或湿度)是期望能同时测量出的两个基本参数。本文探索与研究的方法即是国内某大油田提出的一个实际应用课题。

　　传统的分离法和差压式流量计配以其它传感器的组合法仍是湿气计量的主要方法。由于差压式流量计具有结构简单、成本低、运行可靠等优点，作为湿天然气及气液两相流流量计在石油及天然气、冶金等领域早被广泛接受。但这种采用单传感器测量的方法只能获得湿气的一个(流量)参数而无法同时进行双参数测量。

　　各种信息资料表明，目前国外进行湿气双参数测量虽然也还是采用两种或多种传统仪表的组合方法，但与前几年相比又有了较大的进步，研制出不少湿气双参数流量计并有了一些应用成果。本文探索、研究的目的之一就是借此推动国内湿气组分的流量测量技术的进步，早日诞生我国自行生产的湿气流量计。

　　本文提出的这种新的湿气流量测量方法是将文丘里管和涡街流量计组合，通过建立相关模型和数理方程得出包含湿气总质量流量和干度两个参数的方程式。从数学意义上讲是通过它解出湿气的两个参数;从物理学和测量技术意义上讲是由传感器检测到方程式中的相关参数再借助实时讨一算和智能化技术完成对湿气的质量流量与干度的同时测量。

　　2模型—数学物理方程与工作原理

　　2.1文丘里管湿气流量测量模型与数理方程

　　流量测量中应用较为广泛的湿气流量测量模型有多种，诸如Murdock模型、Chisholn，模型、Smith& Leang模型、林宗虎模型与De Leeuw模型等。

　　它们多以孔板为实验对象，有的还建立了经验公式。其中林宗虎模型是采用文丘里管并进行了大量实验建立的，且已证明修正系数仅与气液两相流密度比有关，准确值可通过实流标定也可由公式计算得出。数理方程为一次式求解，计算方便，所以作者采用林宗虎关系式作湿气的总质量流量关系式。

　　式中:

　　Wl为湿气总质量流量，kg/S;

　　C为文丘里管的流出系数;

　　Ar:为文丘里管喉部流通面积，耐;

　　g为流体可膨胀性系数;

　　pl，p〔;为液相密度和气相密度，k郭m3;

　　R为文丘里管差压，Pa;

　　p为直径比:

　　x为干度(其定义为气相质量流量占湿气总质量流量的份额);