Измерение расхода многофазных сред

Измерение расхода многофазных сред


В расходоизмерительной практике довольно часто встречаются задачи, связанные с измерением расхода двух- или трехфазных сред. К наиболее типичным промышленным средам относятся влажный пар, нефтегазовые смеси, пульпы, пылеугольное топливо (смесь воздуха с угольным порошком), водогрунтовые смеси, низкокипящие криогенные вещества, поток которых в отдельных случаях представляет смесь жидкой, газообразной и твердой (шуги) фаз.


Трудности обеспечения приемлемой (в некоторых случаях довольно высокой, характеризуемой допускаемой погрешностью 2—3 %) точности измерения расхода таких сред обусловливаются множеством физических и технических причин, главные из которых — различие скоростей течения фаз через первичные преобразователи применяемых расходомеров (например, сужающие устройства); неоднородность распределения фаз по сечению потока; значительные флуктуации скоростей, давлений и концентраций фаз.

Основными параметрами многофазных сред, определяющими отличительные особенности их движения по трубам и степень влияния указанных выше причин на точность измерения расхода, являются массовая концентрация фаз в потоке и их плотность. Вследствие этого, как правило, приходится измерять расход таких сред в единицах массы (массовый расход) или объемный расход и плотности, фаз, что также вносит дополнительные технические трудности.


Наличие значительных флуктуации параметров многофазных сред при их течении по трубам и каналам затрудняет, а в ряде случаев делает невозможным, измерение мгновенных или осредненных за малый промежуток времени значений расхода. Так, при движении газожидкостных смесей по трубам при некоторых концентрациях (относительном содержании) жидкой и газообразной фаз и определенных скоростях поток смеси приобретает „пробковый» характер (смесь движется в виде последовательных „пробок» жидкости и газа, занимающих все сечение трубопровода, — то только жидкость, то только газ). Естественно, при этом понятие мгновенного расхода смеси теряет смысл.

Вследствие отмеченного на практике в большинстве случаев измеряют средний (осредаенный за достаточно большой промежуток времени не менее 40—60 с) расход многофазных потоков.


Среди множества измерительных задач, возникающих в практике измерения расхода многофазных сред, можно выделить две наиболее типичные:

— измерение общего (суммарного) расхода среды (смеси);

— измерение расхода отдельных компонентов (фаз) смеси, например, сухой части влажного пара или твердой фазы во взвесенесущем потоке.

Каждая из этих задач решается своими специфическими техническими способами и приемами.