本發(fā)明屬于多相流分離領(lǐng)域，尤其是涉及一種高效的多相檢測裝置，可以用于分離氣液、氣液液、氣液固、液液、液固等分離多相流體的裝置。

背景技術(shù)：

在石油化工、高分子聚合、冶金礦山、環(huán)保治理等行業(yè)，其過程無論簡單復(fù)雜，在生產(chǎn)中不可避免的會產(chǎn)生的多相流體，并需要分離。為了滿足產(chǎn)品質(zhì)量或工程功效的需求，傳統(tǒng)上的多相檢測主要使用多組精密的機械和儀表組合設(shè)備來實現(xiàn)多相的分離，機械設(shè)備例如分離罐、沉降槽等，儀表設(shè)備一般采取在線質(zhì)量流量計、在線密度計、雷達或紅外液位計等，設(shè)備投資大、流程復(fù)雜、因為檢測信號不穩(wěn)定造成產(chǎn)品質(zhì)量波動、對操作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)和環(huán)境要求苛刻等不利因素。

中國專利CN101965218A公開了用于分離多相流體的方法和設(shè)備及其應(yīng)用，其中多相中的一個或多個相懸浮于水中,水中具有尺寸為亞微米級和微米級范圍的氣泡/液滴/顆粒,和/或細小的特定的有機物或無機物存在于多相中的一個或多個相中,一裝置被布置在旋流器或浮選槽中或與旋流器或浮選槽連接。該方法使流體相流流過形成為螺旋形狀的管,以便在該螺旋形狀中進行最初的相分離(聚結(jié)),多相被連續(xù)地沿切向引導(dǎo)出旋流器或浮選腔中的螺旋形狀,其中在該旋流器或浮選腔中進一步分離。同時還公開了用于實現(xiàn)該方法和應(yīng)用的設(shè)備，但是該設(shè)備沒有進一步跟檢測、信號處理裝置等連接，因此仍然無法解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，解決了傳統(tǒng)多相流體裝置的設(shè)備投資大、流程復(fù)雜、檢測信號不穩(wěn)定造成產(chǎn)品質(zhì)量波動的問題，提供了一種新型簡單可靠的多相分離裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種高效的多相檢測裝置，包括：

檢測組件：由多點壓力變送器組成，根據(jù)分離精度及各相流體流量及液位，對各相流體壓力進行檢測；

信號處理組件：接收檢測組件檢測形成的強弱不同的電信號，記錄相應(yīng)位置的壓力值，輸出可執(zhí)行的模擬量信號；

執(zhí)行組件：包括但不限于調(diào)節(jié)閥、料倉開關(guān)，接收可執(zhí)行的模擬量信號并控制開度，調(diào)節(jié)進料口及出料口的物料流量。

所述的多點壓力變送器由壓力測量膜片、毛細管、變送器探桿、變送器組成，

所述的毛細管兩端分別連接壓力測量膜片及變送器探桿，傳遞壓力測量膜片檢測得到的壓力，所述的變送器探桿上端與變送器連接，變送器與被檢測裝置之間經(jīng)帶有密封的連接法蘭相連。

所述的壓力測量膜片以一定間隔固定連接或者活動連接在變送器探桿的不同表面上。

壓力測量膜片的大小和形狀可以根據(jù)分離精度要求和各相流體的流量以及液位等要求進行不同的選擇，優(yōu)選為矩形形狀，布置在變送器探桿的各個面上。

所述的壓力測量膜片通過充硅油的毛細管與壓力變送器的電子測壓部件相連接，膜片在壓力作用下產(chǎn)生微小形變，形成強弱不同的電信號。

所述的變送器還通過導(dǎo)向桿直接與執(zhí)行組件配合連接。

所述的信號處理組件，能接收多個輸入信號，并根據(jù)公式計算出不同點的密度，也可以計算分層點的位置，然后根據(jù)設(shè)定分層點，決定是否執(zhí)行相應(yīng)的動作，如調(diào)節(jié)閥門、開關(guān)料倉等動作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將分離設(shè)備與壓力測量儀表相結(jié)合，不但能利用設(shè)備本身的特點分離出各相產(chǎn)品，還能通過壓力儀表的計算準確地測量出各相流體的界面和密度場的變化，從而高效的分離出各相的單一產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為檢測組件的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為檢測組件的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為信號處理組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為信號處理組件的信號采集示意圖。

圖中，1-導(dǎo)向桿、2-變送器、3-連接法蘭、4-變送器探桿、5-毛細管、6-壓力測量膜片、7-信號處理組件。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

一種高效的多相檢測裝置，主要包括檢測組件、信號處理組件及執(zhí)行組件。其中，檢測組件為多點壓力變送器，根據(jù)分離精度及各相流體流量及液位，對各相流體壓力進行檢測。信號處理組件用于接收檢測組件檢測形成的強弱不同的電信號，記錄相應(yīng)位置的壓力值，輸出可執(zhí)行的模擬量信號。執(zhí)行組件：包括但不限于調(diào)節(jié)閥、料倉開關(guān)，接收可執(zhí)行的模擬量信號并控制開度，調(diào)節(jié)進料口及出料口的物料流量。

檢測組件的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，由壓力測量膜片6、毛細管5、變送器探桿4、變送器2等組成，毛細管5兩端分別連接壓力測量膜片6及變送器探桿4，傳遞壓力測量膜片檢測得到的壓力，變送器探桿4上端與變送器2連接，變送器2與被檢測裝置之間經(jīng)帶有密封的連接法蘭3相連。其中，壓力測量膜片6以一定間隔固定連接或者活動連接在變送器探桿的不同表面上。壓力測量膜片的大小和形狀可以根據(jù)分離精度要求和各相流體的流量以及液位等要求進行不同的選擇，本實施例為矩形形狀，布置在變送器探桿4的各個面上。

壓力測量膜片通過充硅油的毛細管與壓力變送器的電子測壓部件相連接，膜片在壓力作用下產(chǎn)生微小形變，形成強弱不同的電信號。

除此之外，變送器2還通過導(dǎo)向桿1直接與執(zhí)行組件配合連接。這是為了增加相界面測量的準確性，安裝一根與變送器探桿4相連的導(dǎo)向桿1，導(dǎo)向桿1連接氣動或者電動執(zhí)行組件，可實現(xiàn)上下移動。通過探桿移動，可以記錄下不同位置的壓力值，如果壓力值的變化值和移動的距離成正比，那么就得出當前移動區(qū)間為同一分介質(zhì)層，反之說明到了另外一層。

信號處理組件的結(jié)構(gòu)如圖3所示，檢測的信號如圖4所示。實際測量時，根據(jù)檢測部分傳輸來的不同位高的壓力電信號(測點1、測點2…測點n)，檢測得到不同測點的壓力(p1、p2…pn)，進一步計算出相鄰膜片壓力測點的壓差Δp，相鄰膜片壓力測點之間的距離h是已知的，據(jù)公式ρ＝Δp/gh可算出測點之間的密度ρ。 比較不同相鄰點的ρ值，如果ρ為恒定值，那么可以判定膜片所接觸的介質(zhì)為均相，或在同一介質(zhì)中，如果ρ不是恒定值，有多個值，則可以判斷膜片所接觸的介質(zhì)是多相的，有多個相界面。信號處理部分除了完成上述出入信號的計算比較外，還可以完成復(fù)雜的判斷和邏輯計算，向執(zhí)行機構(gòu)輸出可執(zhí)行的模擬信號，例如：設(shè)定值和實測值的比較，執(zhí)行機構(gòu)的比例、積分和微分調(diào)節(jié)參數(shù)的設(shè)置等。

執(zhí)行結(jié)構(gòu)檢測部分檢測的信號輸送至信號處理部分，信號處理后，形成可執(zhí)行的模擬量信號輸送至執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行，執(zhí)行機構(gòu)包括但不局限于調(diào)節(jié)閥，料倉開關(guān)等，在實際設(shè)備進行多相分離時可以根據(jù)密度和分層情況，通過調(diào)節(jié)閥控制進口物料流量，以及設(shè)備上各個口的出料量，或者調(diào)換出料口的位置來保證多相物料的高效分離。

實施例2

氣-液-液相的分離(甲醇-苯項目分離)

混合介質(zhì)包括:氣態(tài)輕烴,液態(tài)芳烴和水

分離設(shè)備：臥式分離罐

操作壓力及溫度：0.45MPag，40℃；

分離產(chǎn)物：氣態(tài)輕烴、碳5以下的混合烴類以及工藝生產(chǎn)水

功能過程描述：混合原料從底部進入，由于進料管出口處運動方向的改變進入的混合介質(zhì)得到初級分離。分離出來的氣體經(jīng)氣體空間及除沫器再次分離后從容器頂部出口排出。分離出來的液體在容器底部分為油水兩層,經(jīng)由不同的管口排出。

此時插入罐底的多點壓力變送器，將得到的各點的壓力pn送到計算機，由計算機計算出相界面的高度。每個測壓膜片間距h，根據(jù)以下公式：

Δpn＝pn-pn-1＝ρngnh-ρn-1g(n-1)h

Δpn-1＝pn-1-pn-2＝ρn-1g(n-1)h-ρn-2g(n-2)h

當Δpn＝Δpn-1，則表明這兩個測點處于同一相中，據(jù)ρn＝ρn-1，計算出該相的密度。

當Δpn≠Δpn-1＝Δpn-2，則表明這兩個測點處于相界面兩側(cè)，計算出相界面的位置。

為了保證分離效果，單一物料能夠穩(wěn)定的分離出來，在設(shè)備上根據(jù)操作工況設(shè)計多個管口，管口出口處裝有開關(guān)閥，且與壓力變送器聯(lián)鎖，這樣可以根據(jù)檢測出來的相界面高度來控制出料的位置，進而避免混合介質(zhì)進入下游裝置。

實施例3

液-液相的分離(污水系統(tǒng)及制油系統(tǒng)中油水的分離)

混合介質(zhì)包括:甲醇制油生產(chǎn)中產(chǎn)生的油水混合物

分離設(shè)備：立式分離罐

操作壓力及溫度：0.2MPag，40℃；

分離目的：回收利用

功能過程描述：在生產(chǎn)中含油的污水在進入下游處理裝置前,通常先進入一個分離罐,回收水中的油相。為了使油相不進入到水相中，需要比較準確測出液面的位置，得到含有極少的生產(chǎn)水。

通過多點壓力變送器測出的數(shù)據(jù),送到計算機,由上述公式計算得出界面的位置。油和水出口管口裝有開關(guān)閥，與多點壓力變送器聯(lián)鎖。當界面在最低液位要求點時,關(guān)閉出水閥門；當界面達到油出口時，關(guān)閉出油閥門，從而保證油水兩相不相互進入。

實施例4

高分子聚合度的控制(高分子行業(yè)，攪拌反應(yīng)釜)

分離設(shè)備：攪拌反應(yīng)釜

操作壓力及溫度：0.9MPag，150℃；

產(chǎn)物：聚合樹脂產(chǎn)品

功能過程描述：水和生產(chǎn)該產(chǎn)品的原料依次送入攪拌反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器在蒸汽或熱水的加熱作用下攪拌反應(yīng)一定時間后，插入罐底的多點壓力變送器，將得到的各點的壓力送到計算機，由計算機計算出各點的密度。

多點壓力變送器與出口開關(guān)閥聯(lián)鎖,如果計算出的各點的密度相等,且符合產(chǎn)品要求,則打開夾套循環(huán)水或冷凍水,并開啟輸送合格品的閥門將產(chǎn)品送去罐區(qū)。反之如果反應(yīng)效果或攪拌效果不好,測出來的密度未達到要求,則打開閥門將不合格品送去進一步合成反應(yīng)裝置。