(11)	022455 (13) B1	Разделы: A B C D E F G H
(21)	201290155
(22)	2010.09.21
(51)	G01F 1/74 (2006.01)
(31)	MI2009A001671
(32)	2009.09.29
(33)	IT
(43)	2012.11.30
(86)	PCT/IB2010/002371
(87)	WO 2011/039593 2011.04.07
(71)	(73) ЭНИ С.П.А.; ТЕА СИСТЕМИ С.П.А. (IT)
(72)	Боски Стефано, Андреусси Паоло (IT)
(74)	Поликарпов А.В. (RU)
(54)	УСТАНОВКА И СПОСОБ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА МНОГОФАЗНОЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

(57) 1. Установка для измерения расходов Q_L и Q_G жидкости и газа в многофазном потоке, протекающем в трубе (2), содержащая

измерительный блок (11), коаксиальным образом вставленный между двумя частями (2а, 2с) трубы (2) и содержащий:

а) устройство (1) изокинетического отбора, предназначенное для отбора части многофазного потока, выполненное с возможностью разделения многофазного потока на отобранную часть и неотобранную часть, и содержащее трубчатый корпус (3), коаксиальный частям (2а, 2с) трубы (2), и распределительный корпус (4, 5), расположенный внутри указанного трубчатого корпуса и выполненный с возможностью создания равномерного радиального распределения указанного многофазного потока, поступающего в n каналов, расположенных на равных угловых расстояниях, равномерно распределенных кольцевым образом на указанном распределительном корпусе (4, 5) и имеющих одинаковое сечение, причем m каналов из указанных n каналов являются каналами (6а, 6b), участвующими в отборе, имеющими общее проходное сечение, равное A₂, при этом указанные n каналов обеспечивают то, что отобранная часть по своим свойствам, в частности по объемам присутствующих фаз и расходам потока через каждый канал, почти идентична неотобранной части;

б) средства (12) измерения перепада давления между указанной отобранной частью и указанной неотобранной частью, расположенные ниже по потоку от места отбора;

с) ограничитель (13) потока, имеющий уменьшенное проходное сечение относительно сечения трубы (2) и расположенный ниже по потоку от указанного устройства (1) изокинетического отбора, снабженный средством (14) измерения перепада давления, связанным с ограничителем (13) потока;

средства (15) сепарации, предназначенные для разделения жидкой и газообразной фаз указанной отобранной части в указанном устройстве (1) изокинетического отбора;

измерительные средства (19, 22), расположенные на выпуске указанных средств (15) сепарации и предназначенные для выдачи измерительных сигналов, соответствующих расходам жидкости и газа в отобранной части;

средства (23) регулирования, установленные после повторного смешивания жидкой и газообразной фаз, выходящих из сепаратора (15), и предназначенные для контроля расхода потока, отобранного с помощью указанного устройства (1) изокинетического отбора;

средства (31) обработки данных, выполненные с возможностью приема и обработки сигналов, поступающих от индикаторов давления и измерителей расхода, и передачи оперативных сигналов к указанным средствам (23) регулирования для изменения расхода отобранной части в указанном устройстве отбора.

2. Измерительная установка по п.1, в которой трубчатый корпус (3) устройства (1) изокинетического отбора имеет расходящуюся секцию (3а), цилиндрическую секцию (3b) и сходящуюся секцию (3с), коаксиально и последовательно соединенные друг с другом, причем указанная расходящаяся секция (3а) проходит между верхней секцией (2а) трубы и цилиндрической секцией (3b), а указанная сходящаяся секция (3с) проходит между цилиндрической секцией (3b) и нижней секцией (2b) трубопровода.

3. Измерительная установка по п.2, в которой указанная расходящаяся секция (3а) имеет форму усеченного конуса, меньший диаметр которого равен диаметру верхней секции (2а) трубопровода, а больший диаметр равен диаметру трубчатой секции (3b), при этом сходящаяся секция (3с) имеет форму усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру трубчатой секции (3b), а меньший диаметр равен диаметру нижней секции (2b) трубопровода.

4. Измерительная установка по любому из предыдущих пунктов, в которой распределительный корпус содержит кольцевую опору (4), аксиально закрепленную в указанной цилиндрической секции (3b) трубчатого корпуса (3), и тело (5) вращения, расположенное коаксиально в указанной кольцевой опоре (4) и содержащее две, по существу, конические стрельчатые части (5а, 5b), проходящие в осевом направлении над указанной кольцевой опорой (4) и под ней соответственно внутри верхней половины цилиндрической секции (3b) и расходящейся секции (3а) и внутри нижней половины цилиндрической секции (3b) и сходящейся секции (3с) трубчатого корпуса (3).

5. Измерительная установка по п.4, в которой указанные две стрельчатые части (5а, 5b) обращены своими соответствующими остриями соответственно к верхней секции (2а) и нижней секции (2с) трубы (2).

6. Измерительная установка по любому из предыдущих пунктов, в которой указанные n каналов, из которых m каналов являются каналами (6а, 6b), участвующими в отборе, расположены вдоль кольцевой опоры (4) на равном угловом расстоянии, равномерно распределены и имеют одинаковое сечение.

7. Измерительная установка по п.6, в которой каналы (6а), не участвующие в отборе, и каналы (6b), участвующие в отборе, имеют первую секцию (6а1, 6b1), параллельную оси трубчатого корпуса (3), и вторую секцию (6а2, 6b2), наклоненную в направлении внутреннего пространства указанного трубчатого корпуса (3) для указанных каналов (6а), не участвующих в отборе, и наклоненную в наружном направлении для указанных каналов (6b), участвующих в отборе.

8. Измерительная установка по п.7, в которой наклонные секции (6а2) указанных каналов (6а), не участвующих в отборе, имеют такой же угол наклона, как наклонные секции (6b2) указанных участвующих в отборе каналов (6b), и противоположное им направление наклона.

9. Измерительная установка по п.8, в которой указанный угол наклона составляет от 10 до 30°.

10. Измерительная установка по любому из предыдущих пунктов, в которой указанные средства (12) измерения перепада давления имеют точки (7а, 7b) измерения давления, соответствующие указанным первым секциям (6а1, 6b1) указанных каналов (6а, 6b).

11. Измерительная установка по п.10, в которой указанные точки измерения давления расположены на расстоянии от впуска, не превышающем двойной диаметр указанных каналов (6а, 6b).

12. Измерительная установка по любому из предыдущих пунктов, в которой длина указанных первых секций (6а1, 6b1) каналов (6а, 6b) равна 8-10 диаметрам указанных каналов.

13. Измерительная установка по любому из предыдущих пунктов, в которой соотношение между площадью проходного сечения отобранной части A₂ и площадью проходного сечения всей многофазной смеси A₁ равно соотношению между числом m каналов (6b), участвующих в отборе проб, и общим числом n каналов (6).

14. Измерительная установка по п.1, в которой в каждом указанном канале (6а, 6b) расположен дополнительный ограничитель (26) потока на расстоянии от впуска указанной первой секции (6а1, 6b1) каналов (6а, 6b), равном 4-5 их диаметрам, который обеспечивает уменьшение проходного сечения канала на 20-30%.

15. Измерительная установка по любому из предыдущих пунктов, в которой указанное соотношение между площадями A₁ и А₂ изменяется в пределах от 5 до 20% при изменении соотношения между указанным общим числом n каналов и числом m каналов, участвующих в отборе проб.

16. Измерительная установка по любому из предыдущих пунктов, в которой для жидкой фазы, выходящей из указанных средств (15) сепарации, выполнены средства (20) открытия/закрытия, обеспечивающие выполнение периодических измерений расхода жидкости с помощью измерителя (21) уровня, связанного с указанными средствами (15) сепарации.

17. Способ измерения расходов Q_L и Q_G жидкости и газа в многофазном потоке, имеющем расход Q и протекающем внутри трубы (2), средством по пп.1-16, включающий

отбор части расхода q указанного многофазного потока из секции площадью A₁, в которой обеспечивают, по существу, изокинетические условия, с помощью устройства (1) изокинетического отбора, задающего сечение А₂, являющееся частью A₁;

разделение указанной части отобранного потока на отдельные компоненты жидкой и газообразной фаз;

измерение расходов q_L и q_G компонентов жидкой и газообразной фаз указанной части отобранного потока,

отличающийся тем, что для отбора указанной части многофазного потока его распределяют согласно однородному радиальному распределению на n потоков, из которых m потоков участвуют в отборе и по расходу и объемам присутствующих фаз почти идентичны неотобранным потокам, при этом указанное распределение потока выполняют по n каналам, расположенным кольцевым образом, причем указанные m каналов, участвующих в отборе, имеют общее проходное сечение, равное A₂, при этом указанный способ включает следующие этапы:

получают сигнал перепада давления ниже по потоку от места указанного отбора между отобранной частью и неотобранной частью;

изменяют расход отобранной части всего потока с обеспечением равенства указанного сигнала перепада давления нулю;

вычисляют при изокинетических условиях общий расход многофазного потока в виде суммы расхода Q_G газообразной фазы и расхода Q_L жидкой фазы после измерения расхода q_G газообразной фазы и расхода q_L жидкой фазы в указанной отобранной части общего потока на основании следующих соотношений:

где A₁ - площадь проходного сечения всего потока;

A₂ - общая площадь проходного сечения отобранного потока.

18. Способ по п.17, в котором однородное радиальное распределение потока получают путем радиального отклонения многофазного потока вдоль расходящейся поверхности вращения вокруг оси потока, при этом указанные n каналов располагают кольцевым образом на равном расстоянии вокруг конца указанной расходящейся поверхности, имеющего больший конец, причем указанные n каналов имеют часть, параллельную оси потока, и часть, наклоненную по направлению к указанной оси для n-m каналов, не участвующих в отборе, и наклоненную в противоположном направлении для n каналов, участвующих в отборе.

19. Способ по п.17 или 18, в котором неотобранную часть указанного многофазного потока, выходящую из указанных n-m каналов, не участвующих в отборе, отклоняют в радиальном направлении вдоль сходящейся поверхности вращения вокруг оси потока до ее повторного введения в указанную трубу.