專利名稱：氣液兩相流電容傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種油田輸油管道測量用的電容傳感器，特別涉及一種氣液兩相流電容傳感器。
背景技術(shù)：
在石油工業(yè)生產(chǎn)中，油井噴出或抽出的原油是一種多相流，其中包含原油、水、天然氣及泥砂等，由于輸送管道的流動條件不同，這種多相流可能產(chǎn)生環(huán)狀流、紊流、芯狀流等多種流型，它的計量問題是一個非常復雜的問題。而它的準確計量對于石油生產(chǎn)來說是極其重要的依據(jù)，例如，油水含量的測量是評價地下儲油量、開采價值、采出程度及開采方案的制定都是最重要的技術(shù)指標。為了解決輸油管道中氣液不同組態(tài)的物質(zhì)混合流測量問題，通常采用分離式測量，即對原油經(jīng)過高壓，低壓分離處理，把氣、油、水分離開，再使用板流量計或渦流計進行單相測量，不但效率低，費用高，而且測量誤差大，滿足不了石油生產(chǎn)的需要，所以目前很需要研究一種能夠?qū)崟r動態(tài)反映出所需要的全部數(shù)據(jù)信息，即精確測量多相流的流速、相濃度、滑動比等，而且壽命長，成本低和非侵入式的輸油管道多相流測量傳感器。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有輸油管道多相流測量存在的技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、壽命長、敏感度高，能精確測量流速、相濃度、滑動比的非侵入式氣液兩相流電容傳感器。
本實用新型包括法蘭盤、保護極板、電容極板、連接管道、極板管、屏蔽罩和雜散電容濾波電路，所述連接管道的兩端固定有法蘭盤，極板管和屏蔽罩分別固定在兩個連接法蘭盤之間，電容極板設(shè)置在極板管中間的外圓上，其外圓的兩邊設(shè)置有保護極板，電容極板和屏蔽罩分別接有引線，所述雜散電容濾波電路的電源極板S1與激勵電壓+V連接，探測極板S2與放大器的負輸入端相接，其負輸入端與輸出端并聯(lián)有反饋電容和電阻，屏蔽罩和放大器的正輸入端都分別接地，構(gòu)成了三端電容器，有電源極板S1與探測極板S2間的電容Cx，電源極板S1與屏蔽罩間的雜散電容CS1，探測極板S2與屏蔽罩間的雜散電容CS2，雜散電容CS1與電源電壓+V并聯(lián)，雜散電容CS2與放大器的虛地點作用接地并聯(lián)，本實用新型的結(jié)構(gòu)原理是電容傳感器的電容值與電容極板面積成正比，電容極板取得較長，則電容值也較大，邊緣效應(yīng)的影響就會相對的減小，保護極板和電容極板長度L按2R1≤L≤2R2的原則確定，R1為連接管道內(nèi)徑，R2為連接管道外徑，其中R1-R2越大，電場的均勻性越好，但電容敏感度下降，其最佳參數(shù)為R2＝1.5R1，孤形極板張角θ＝120°～140°，屏蔽罩半徑R3與連接管道的外徑R2的距離參數(shù)不同，即R3-R2的數(shù)值不同，電容極板上所產(chǎn)生的電場、磁場強度和電場方向均不同，則影響探測極板表面電荷密度，將得到不同的電容值和電容敏感度，其最佳參數(shù)為R3≈2R1。
由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、壽命長、敏感度高，能精確測量流速、相濃度和滑動比等優(yōu)點，適合于輸油管道非侵入式氣液兩相流的測量。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是雜散電容濾波電路圖；圖中1法蘭盤、2保護極板、3電容極板、4保護極板、5法蘭盤、6連接管道、7極板管、8屏蔽罩、9電容極板引線、10屏蔽罩引線、11電源極板、12探測極板、13放大器。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，結(jié)合實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案和結(jié)構(gòu)原理。一種氣液兩相流電容傳感器，該傳感器的連接管道6的兩端分別固定有法蘭盤1和法蘭盤5，極板管7和鍍鋅板屏蔽罩8分別固定在法蘭盤1和法蘭盤5之間，極板管7設(shè)置在中間，屏蔽罩8設(shè)置在最外層。電容極板3由電源極板11和探測極板12組成，分別設(shè)置在極板管7中間的外圓上，其外圓兩邊分別設(shè)置有結(jié)構(gòu)相同的保護極板2和保護極板4，電容極板和保護極板材料的銅箔。電容極板3接有電容極板引線9，屏蔽罩8接有屏蔽罩引線10。連接管道6內(nèi)徑R1為50.8mm，外徑R2為80mm，極板長度L為100mm，孤形極板張角θ為120°屏蔽罩外徑R3為100mm，連接管道6與極板管7的材料都為有機玻璃，和兩管之間的空氣層，構(gòu)成三層絕緣層，其介電常數(shù)分別為3.50、1.00、3.50。采用這樣介電常數(shù)的絕緣材料，電容敏感度分布較好，該電容傳感器的安裝使用方便，通過螺釘把兩端的法蘭盤固定在輸油管道中間的支架上，原油從連接管道中流過時，由于電容值的變化則能精確地測量出原油流速、相濃度、滑動比等參數(shù)，通過轉(zhuǎn)換器把測量信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，反映出測量輸油管道內(nèi)多相流各項測量技術(shù)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種氣液兩相流電容傳感器，其特征是，該電容傳感器包括法蘭盤、保護極板、電容極板、連接管道、極板管、屏蔽罩和雜散電容濾波電路，連接管道的兩端固定有連接法蘭盤，極板管和屏蔽罩分別固定在兩個連接法蘭盤之間，電容極板設(shè)置在極板管中間的外圓上，其外圓的兩邊設(shè)置有保護極板，電容極板和屏蔽罩分別接有引線。
2.如權(quán)利要求1所述的電容傳感器，其特征是，雜散電容濾波電路的電源極板S1與激勵電壓+V連接，探測極板S2與放大器的負輸入端相接，其負輸入端與輸出端并聯(lián)有電容和電阻，屏蔽罩和放大器的正輸入端都分別接地，構(gòu)成了三端電容器，其電容有電源極板與探測極板間的電容Cx，電源極板與屏蔽罩間的雜散電容CS1，探測極板與屏蔽罩間的雜散電容CS2，雜散電容CS1與電源電壓+V并聯(lián)，雜散電容CS2與放大器的虛地點接地并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所述的電容傳感器，其特征是，保護極板和電容極板長度L按2R1≤L≤2R2的原則確定，其中R2＝1.5R1，孤形極板張角θ＝120°～140°，屏蔽罩半徑R3的最佳參數(shù)為R3≈2R1。
4.如權(quán)利要求1所述的電容傳感器，其特征是，連接管道、極板管和兩管之間的空氣層，構(gòu)成三層絕緣層，其介電常數(shù)分別為3.50、1.00、3.50。
專利摘要一種氣液兩相流電容傳感器，該傳感器包括法蘭盤、保護極板、電容極板、連接管道、極板管、屏蔽罩和雜散電容濾波電路，所述連接管道的兩端固定有法蘭盤，極板管和屏蔽罩分別固定在兩個連接法蘭盤之間，電容極板設(shè)置在極板管中間的外圓上，其外圓的兩邊設(shè)置有保護極板，電容極板和屏蔽罩分別接有引線，保護極板和電容極板長度L按2R
文檔編號G01N27/22GK2639883SQ03238130
公開日2004年9月8日 申請日期2003年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者楊康 申請人:沈陽工業(yè)學院