一種用于多相流量計中測量多相流體比例的系統技術方案

本發明專利技術涉及一種用于多相流量計中確定多相流體比例的系統，包括：高頻振蕩源，提供交流電能；多個平板式電容器，與高頻振蕩源連接，將水、油、氣三相產生的介電常數變化轉換為電容量變化；整流放大電路，與多個平板式電容器連接，將電容量變化轉換為電壓信號并整流放大輸出；比較電路，與整流放大電路連接，比較油、氣、水三相的電壓并將結果輸出；單片機，與整流放大電路、比較電路連接，控制整流放大電路的前級與平板式電容器依次單獨導通，控制比較電路的門限值來區分水、油、氣三相并計算出油、氣、水三相的占比。本發明專利技術通過采集各相流體的電壓信號大小進行比較，由單片機判別計算出各相流體的占比。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及多相流體測量
，尤其是一種用于多相流量計中測量多相流體比例的系統。
技術介紹
多相流量計是油田開采的原油在向管道中輸送時進行油、氣、水三相流量計量的儀表，油、氣、水多相流體的在線計量在油田開采，尤其是海上油田和陸上油田具有特別大的經濟價值。目前的方法還不能直接測量流體中油、氣、水三相的質量流量，而是采用間接測量的方法。傳統的多相流量計的計量原理是將待計量的流體引入計量管線，進入計量分離器分離成油、氣、水三相后，再用常規單相流量計計量各相流體。例如用孔板流量計計量氣相速度，用容積式或渦輪流量計計量液相。傳統的流量計技術較成熟，計量精度較高。但這種計量方式具有占地面積大、投資大，各相計量間的切換時間長的缺點，降低了多相流量計的實用性。目前多相流量計的設計趨勢是將各相計量設備有機組合，從而形成一體化的多相流量計。這種流量計可節約安裝時間、資金并能連續計量井口及混輸管線的流量。精確的計量多相流各相比計量單相流復雜的多，原因如下：1、多相流各組成成分并不能均勻混合，各成分趨于分離狀態，例如水不能和油很好混合，氣相和液相會發生分離等；2、各組成成分以不同的流速流動，相間存在滑差；3、可能出現混合異常情況，當各成分混合時，粘度、質量、密度會發生變化，其混合結果難以預測；4、各相之間存在相互反應，溶液液體可能會吸收或放出氣體，液體可能析蠟及產出凝析液；5、多相流動流型變化復雜。以上原因造成多相計量計的制造十分復雜和困難。近年來，隨著技術的進步，多能源級γ射線吸收法、阻抗法、微波法、脈沖中子法等方法已經逐步應用到了多相流流量計量中。其中，基于γ射線的測量方法因不受流體相態變化影響、測量部件不與流體接觸等優點而被廣泛使用，但是該方法在高含氣的油、氣、水三相流體的條件下含水率測量精度較差，導致原油計量精度不當，不能完全滿足實際需求，且近年來大幅度提高了對放射線的使用監管，不鼓勵放射線的使用，致使放射線測量技術在油田上未能繼續發展和推廣。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供一種用于多相流量計中確定多相流體比例的系統，通過采集各相流體的電壓信號大小進行比較，由單片機判別計算出各相流體的占比。為了解決上述技術問題，本專利技術提供了如下的技術方案：本專利技術一種用于多相流量計中確定多相流體比例的系統，包括：高頻振蕩源，提供交流電能；多個平板式電容器，與高頻振蕩源連接，將水、油、氣三相產生的介電常數變化轉換為電容量變化；整流放大電路，與多個平板式電容器連接，將電容量變化轉換為電壓信號并整流放大輸出；比較電路，與整流放大電路連接，比較油、氣、水三相的電壓并將結果輸出；單片機，與整流放大電路、比較電路連接，控制整流放大電路的前級與平板式電容器依次單獨導通，控制比較電路的門限值來區分水、油、氣三相并計算出油、氣、水三相的占比。進一步地，多個平板式電容器均勻分布在非金屬材料制成的回形管頂端。進一步地，多個平板式電容器是并聯設置的。進一步地，整流放大電路包括光耦和運算放大器電路，光耦與多個平板式電容器、單片機連接，單片機通過輸入信號至光耦來控制單個平板式電容器與光耦導通。進一步地，比較電路包括內部有獨立電壓比較器的電壓比較器芯片，每個電壓比較器的輸入端設置一個門限值，輸出端輸出高、低電平至單片機，由單片機判別區分出水、油、氣三相，并疊加計算得出各相占比。本專利技術的有益效果：高頻振蕩源提供高頻交流電，經單片機控制依次測量多個平板式電容器的電容變化量，并經整流放大輸出電壓信號進行比較，再由單片機控制判別并疊加計算出各相流體的占比，從而方便渦輪流量計測量出各相流體的質量流量，簡化了測量的過程，降低了測量的難度，測量精度由單片機控制，滿足實際需求。附圖說明圖1為本專利技術的結構框圖；圖2為本專利技術中多個平板式電容器的分布俯視圖；圖3為本專利技術中多個平板式電容器的分布剖視圖；圖4為本專利技術的一個優先實施例的原理簡圖。具體實施方式本專利技術所列舉的實施例，只是用于幫助理解本專利技術，不應理解為對本專利技術保護范圍的限定，對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術思想的前提下，還可以對本專利技術進行改進和修飾，這些改進和修飾也落入本專利技術權利要求保護的范圍內。如圖1所示，一種用于多相流量計中測量多相流體比例的系統，包括：由電子元件組成的高頻振蕩源1，提供交流電能；多個平板式電容器2，與高頻振蕩源1連接，將水、油、氣三相產生的介電常數變化轉換為電容量變化；整流放大電路3，與多個平板式電容器2連接，將電容量變化轉換為電壓信號并整流放大輸出；比較電路4，與整流放大電路3連接，比較油、氣、水三相的電壓并將結果輸出；單片機5，單片機5的型號為AT89052，可采用ARM
芯片替代，與整流放大電路3、比較電路4連接，控制整流放大電路3的前級與平板式電容器2依次單獨導通，控制比較電路4的門限值來區分水、油、氣三相并計算出油、氣、水三相的占比。如圖2-3所示，多個平板式電容器2均勻分布在非金屬材料制成的回形管6頂端，且多個平板式電容器2是并聯設置的。平板式電容器2也可采用半圓型電容器替代。整流放大電路3包括光耦和運算放大器電路，光耦中三極管的其中兩端分別與多個平板式電容器2、單片機5連接，光耦中三極管的另一端與運算放大器電路連接，單片機5通過輸入信號至光耦來控制單個平板式電容器2與光耦導通。光耦的型號為TIL117，運算放大器電路中運放的型號為OP07。比較電路4包括電壓比較器芯片，電壓比較器芯片的型號為LM339，電壓比較器芯片內部的兩個獨立的電壓比較器41，每個電壓比較器41的輸入端設置一個門限值，輸出端輸出高、低電平至單片機5，由單片機5判別區分出水、油、氣三相，并疊加計算得出各相占比。如圖4所示，該系統的工作原理：高頻振蕩源1提供高頻交流電，水、油、氣三相流體流過平板式電容器2，平板式電容器2將流過的水、油、氣三相產生的介電常數變化轉換為電容量變化輸出，單片機5控制一個平板式電容器2與整流放大電路3導通，整流放大電路3將電容量變化轉換為電壓信號并整流放大輸出至兩個電壓比較器41，一般水的電壓高于油的電壓，油的電壓高于氣的電壓，設第一個電壓比較器41的“-”輸入端的電壓值為1V，輸出端為An，An端輸出高電平為“1”，低電平為“0”，設第二個電壓比較器41的“-”輸入端的電壓值為0.5V，輸出端為Bn，Bn端輸出高電平為“1”，低電平為“0”，其余均為Cn＝1，由單片機5判別計算：如果A1＝1，B1＝1，C1＝1時，取A1＝1，如果A1＝0，B1＝1，C1＝1時，取B1＝1，如果A1＝0，B1＝0，C1＝1時，取C1＝1，以此類推，直到n次，n為100的倍數，設A為水，B為油，C為氣，那么A＝A1+A2+……+An1，B＝B1+B2+……+Bn2，C＝C1+C2+……+Cn3，當n＝100時，因此，A％＝n1A1％，B％＝n2B1％，C％＝100-A％-B％，再經單片機5控制與渦輪流量計相結合，最后量示出水、油、氣三相的質量流量。本專利技術通過高頻振蕩源1提供高頻交流電，經單片機5控制依次測量多個平板式電容器2的電容變化量，并經整流放大輸出電壓信號進行比較，再由單片機5控制判別并疊加計算出各相流體的占比，從而方便渦輪流量計測量出各相流體的質本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于多相流量計中測量多相流體比例的系統，其特征在于，包括：高頻振蕩源(1)，提供交流電能；多個平板式電容器(2)，與高頻振蕩源(1)連接，將水、油、氣三相產生的介電常數變化轉換為電容量變化；整流放大電路(3)，與多個平板式電容器(2)連接，將電容量變化轉換為電壓信號并整流放大輸出；比較電路(4)，與整流放大電路(3)連接，比較油、氣、水三相的電壓并將結果輸出；單片機(5)，與整流放大電路(3)、比較電路(4)連接，控制整流放大電路(3)的前級與平板式電容器(2)依次單獨導通，控制比較電路(4)的門限值來區分水、油、氣三相并計算出油、氣、水三相的占比。

【技術特征摘要】
1.一種用于多相流量計中測量多相流體比例的系統，其特征在于，包括：高頻振蕩源(1)，提供交流電能；多個平板式電容器(2)，與高頻振蕩源(1)連接，將水、油、氣三相產生的介電常數變化轉換為電容量變化；整流放大電路(3)，與多個平板式電容器(2)連接，將電容量變化轉換為電壓信號并整流放大輸出；比較電路(4)，與整流放大電路(3)連接，比較油、氣、水三相的電壓并將結果輸出；單片機(5)，與整流放大電路(3)、比較電路(4)連接，控制整流放大電路(3)的前級與平板式電容器(2)依次單獨導通，控制比較電路(4)的門限值來區分水、油、氣三相并計算出油、氣、水三相的占比。2.根據權利要求1所述的用于多相流量計中測量多相流體比例的系統，其特征在于，所述多個平板式電容器(2)均勻分布在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高金余，
申請(專利權)人：高金余，
類型：發明
國別省市：江蘇;32