(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211005449.8 (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 李珊珊　白博峰　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 韩雪梅 (51)Int.Cl. G01F 1/88(2006.01) G01F 1/40(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 基于多传感器融合的段塞流两相流量在线 测量装置及方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于多传感器融合的段塞 流两相流量在线测量装置及方法， 所述装置包 括： 测量管道、 锥形节流元件、 第一取压口、 第二 取压口、 第一压力传感器、 第二压力传感器、 温度 测量口、 温度传感器、 环形电导传感器以及数据 采集与处理部件。 数据采集与处理部件分别与第 一压力传感器、 第二压力传感器、 温度传感器和 环形电导传感器连接， 通过获取第一压力数据、 第二压力数据、 温度数据以及环形电导传感器的 输出电压， 并根据上述数据确定段塞流液相质量 流量和气相质量流量。 本发明能够提高对段塞流 两相流量的测量精度和稳定性。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115307696 A 2022.11.08 CN 115307696 A 1.一种基于多传感器融合的段塞流两相流量在线测量装置， 用于测量段塞流液相质量 流量和气相质量流量； 其特征在于， 所述装置包括： 测量管道、 锥形节流元件、 第一取压口、 第二取压口、 第一压力 传感器、 第二压力 传感器、 温度测量口、 温度传感器、 环形电导传感器 以及数据采集与处 理部件； 所述测量管道， 两端均 与在线测量管线连接， 作为段塞流两相流 量在线测量的载体； 所述锥形节流元件， 位于所述测量管道内 中心位置， 用于在测量管道内形成压 差； 所述第一取压口， 开设于所述测量管道的管壁上， 且位于所述锥形节流元件的上游位 置； 所述第一压力传感器， 与所述第一取压口连接， 用于采集第一取压口所在位置的流体 压力数据， 得到第一压力数据； 所述环形电导传感器， 安装在所述测量管道的内管壁上， 且位于所述测量管道的流体 入口处； 所述第二取压口， 开设于所述测量管道的管壁上， 并与所述锥形节流元件的喉部形成 连通管道； 所述第二压力传感器， 与所述第二取压口连接， 用于采集所述锥形节流元件的喉部位 置的流体压力， 得到第二压力数据； 所述温度测量口， 开设于所述测量管道的管壁上， 且位于所述锥形节流元件的下游位 置； 所述温度传感器， 与所述温度测量口连接， 用于测量所述温度测量口所在位置的温度 数据； 所述数据采集与处理部件， 分别与所述第一压力传感器、 所述第二压力传感器、 所述温 度传感器和所述环形电导传感器连接， 用于根据所述第一压力数据、 所述第二压力数据、 所 述温度数据以及所述环形电导传感器的输出电压， 确定段塞流液相质量流量和气相质量流 量。 2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的段塞流两相流量在线测量装置， 其特征 在于， 所述环形电导传感器包括第一环形电极和第二环形电极， 所述第一环形电极和所述 第二环形电极间隔设定距离 。 3.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的段塞流两相流量在线测量装置， 其特征 在于， 所述装置还包括第一法兰与第二法兰； 所述第一法兰与所述第二法兰分别位于所述 测量管道的两端， 用于连接所述测量管道与所述在线测量管线。 4.一种基于多传感器融合的段塞流两相流量在线测量方法， 应用于权利要求1 ‑3任一 项所述的在线测量装置， 其特 征在于， 所述方法包括： 采集第一取压口所在位置的流体压力数据， 得到第一压力数据； 集锥形节流元件的喉部位置的流体压力， 得到第二压力数据； 测量所述温度测量口所在位置的温度数据； 获取环形电导传感器的输出电压； 根据所述第一压力数据、 所述第二压力数据、 所述温度数据以及所述环形电导传感器 的输出电压， 确定段塞流液相质量 流量和气相质量 流量。 5.根据权利要求4所述的基于多传感器融合的段塞流两相流量在线测量方法， 其特征权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115307696 A 2在于， 所述根据所述第一压力数据、 所述第二压力数据、 所述温度数据以及所述环形电导传 感器的输出电压， 确定段塞流液相质量 流量和气相质量 流量， 具体包括： 根据所述第一压力数据、 所述温度数据， 得到测量管道内流体的气相密度； 获取测量管道内流体的液相密度， 根据所述流体的液相密度和所述流体的气相密度， 确定气液相密度比； 根据实验标定， 确定测量管道内流体平均截面含液率与环形电导传感器输出电压的第 一关系函数； 获取测量管道内流体平均截面含气率， 并根据所述气液相密度比、 所述流体平均截面 含气率， 建立洛 玛参数关于所述气液相密度比、 所述 流体平均截面含气率的第二关系函数； 获取质量流量修正系数和液相密度弗劳德数， 并根据实验标定， 确定质量流量修正系 数关于液相密度弗劳德数、 所述洛 玛参数以及所述气液相密度比的第三关系函数； 获取锥形节流元件喉部的横截面积， 并根据所述第一压力数据、 所述第二压力数据以 及所述锥形节流元件喉部的横截面积， 计算 流体的液相表 观质量流量； 根据所述质量流量修正系数和所述流体的液相表观质量流量， 建立液相质量流量计算 模型； 根据所述第二关系函数、 所述第三关系函数和所述液相质量流量计算模型， 确定流体 的气相质量 流量和液相质量 流量。 6.根据权利要求5所述的基于多传感器融合的段塞流两相流量在线测量方法， 其特征 在于， 所述根据所述第一压力数据、 所述温度数据， 得到测量管道内流体的气相密度， 确定 气液相密度比， 具体包括： 获取标况压力数据、 标况温度 数据以及标况气相密度， 并根据 所述第一压力数据、 所述 温度数据、 所述标况压力数据、 所述标况温度数据以及所述标况气相密度， 得到测量管道内 流体的气相密度； 基于所述测量管道内流体的气相密度和所述测量管道内流体的液相密度， 确定气液相 密度比。 7.根据权利要求5所述的基于多传感器融合的段塞流两相流量在线测量方法， 其特征 在于， 所述第一关系函数的表达式为： αl＝a1V*3+a2V*2+a3V*+a4； 其中， αl表示流体平均截面含液率， V*表示环形电导传感器输出电压， ， a1、 a2、 a3和a4为 第一相关系数。 8.根据权利要求5所述的基于多传感器融合的段塞流两相流量在线测量方法， 其特征 在于， 所述第二关系函数的表达式为： 其中， XLM为洛玛参数， αg表示测量管道内流体平均截面含气率， DR表示气液相密度比， b1、 b2和b3为第二相关系数。 9.根据权利要求5所述的基于多传感器融合的段塞流两相流量在线测量方法， 其特征 在于， 所述第三关系函数的表达式为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115307696 A 3