Модификации бессепарационного расходомера нефть‒вода‒газ с двухизотопным гамма-плотномером для частных случаев применения

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

На примере трехфазного расходомера горизонтальной ориентации с номинальным диаметром DN 100 предложены варианты проектирования и создания сравнительно простых двухфазных расходомеров без устройств для измерения средней плотности смеси маловязких потоков, например, вода‒газ, пользуясь только коническими сужающими устройствами (СУ) различных размеров, для которых характерны такие особенности, как кризис гидравлического сопротивления в СУ и разные количественные характеристики, описывающие этот кризис. Предложен расчетно-экспериментальный способ, демонстрирующий принципиальную возможность нахождения объемного расходного газосодержания® по отношению перепадов давления на обоих СУ. Предложена необычная расчетная модель, основанная на необходимости знать пару измеренных перепадов давления ∆Р и предварительные экспериментальные калибровочные зависимости ∆Р(b) для обоих СУ при различных объемных расходах жидкости Ql, и показано, что полученные погрешности определения Ql и b вполне приемлемы для практики в некоторых случаях. Предложена и создана универсальная конструкция двухфазного расходомера, позволяющая работать с потоками жидкость‒газ не только относительно низкой вязкости, но и сравнительно высокой вязкости, а также с двухфазными жидкостными потоками. Она основана на комбинации пары СУ и камертонного плотномера, что обеспечивает приемлемую для практики точность измерений. Представлен также вариант трехфазного расходомера нефть‒вода‒газ.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. Ю. Филиппов

Научно-исследовательский университет “Московский энергетический институт”

Email: fyp@dubna.ru
Russian Federation, 111250, Москва, ул. Красноказарменная, 14

Ю. П. Филиппов

Объединенный институт ядерных исследований

Author for correspondence.
Email: fyp@dubna.ru
Russian Federation, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри,6

A. М. Коврижных

Объединенный институт ядерных исследований

Email: fyp@dubna.ru
Russian Federation, 141980, Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри,6

References

  1. Atkinson I., Berard M., Hanssen B.-V., Segeral G. // The 19-th International North Sea Flow Measurement Workshop. Oslo, Norwegian, 1999. P. 154.
  2. Babelli I.M.M. // Proceedings of INC ‘97 - International Nuclear Conference. MINT. Bangi, Selangor, Malaysia, 1997. P. 465.
  3. Филиппов А.Ю., Филиппов Ю.П., Коврижных А.М. // ПТЭ. 2023. № 4. C. 132. https://doi.org/10.31857/S0032816223030047 EDN: IRIZAW
  4. Филиппов А.Ю., Филиппов Ю.П. // Тепловые Процессы в Технике. 2022. T. 14. № 5. C. 225. https://doi.org/10.34759/tpt-2022-14-5-225-240
  5. Кормашова Е.Р., Елин Н.Н. // Теплоэнергетика. 1999. № 2. С. 66.
  6. Елин Н.Н., Кормашова Е.Р. Способ измерения массового расхода и массового паросодержания парожидкостного потока. Авт. Св. RU2164341C2.
  7. Вакулин А.А., Аксенов Б.Г., Татосов А.В., Вакулин А.А. // Вестник Тюменского государственного университета. 2012. № 4. С. 42.
  8. Расходомер двухфазный ДФР-01. Руководство по эксплуатации КРАУ2.833.010РЭ, ООО НПФ “Вымпел”, Саратов, 2015.
  9. Filippov Yu.P., Filippov A.Yu. // Flow Measurement and Instrumentation. 2019. V. 68. P. 101578. http://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2019.101578
  10. Филиппов А.Ю., Филиппов Ю.П. // Теплоэнергетика. 2022. № 5. C. 18. https://doi.org/10.1134/S0040363622050010
  11. Филиппов Ю.П., Филиппов А.Ю. // Тепловые Процессы в Технике. 2021. Т. 13. № 3. C. 98. https://doi.org/10.34759/tpt-2021-13-3-98-110
  12. Filippov Y.P., Panferov K.S. // Cryogenics. 2011. V. 51. P. 640. https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2011.09.013
  13. Filippov Y.P., Panferov K.S. // International Journal of Multiphase Flow. 2012. V. 41. P. 36. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2011.12.005
  14. Two-phase flow and heat transfer / Ed. by D. Butterwoth and G.F. Hewitt, Oxford: University Press, 1977.
  15. https://www.tuvsud.com/en-gb/industries/chemical-and-process/flow-measurement.
  16. Плотномер 804. https://www.piezoelectric.ru/Products/Densimeter804/
  17. Микляев В.М., Филиппов Ю.П., Филиппов А.Ю. // Письма в ЭЧАЯ. 2020. Т. 17. № 1(226). С. 27. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42347863
  18. Filippov Y.P., Romanov S.V., Panferov K.S, Sveshnikov B.N. // Proceedings of the 22-th International Cryogenic Engineering Conf. (ICEC 22), Seoul, Korea, 2008. P. 419.
  19. Свешников Б.Н., Смирнов С.Н., Филиппов А.Ю., Филиппов Ю.П. // Письма в ЭЧАЯ. 2021. Т.18. № 1(233). C. 58.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Design of a horizontal three-phase oil‒water‒gas flow meter without separation, DN 100: 1 – connecting flange, 2 – dual-isotope gamma source, 3 – platinum sensors Pt1000 for flow temperature Tf and housing Tb, 4 – pressure sensor, 5 – 70/50 mm restriction device, 6 – differential pressure sensor, 7 – mounting frame, 8 – explosion-proof electronics housing, 9 – sensor connectors, gamma detector, 24 V power supply and Ethernet, 10 – spectrometric gamma detector.

Download (228KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependences of average measured pressure drops ΔP through a 98/70 mm restriction device on the volumetric gas content β at different volumetric water flow rates Ql and a pressure of 0.5 MPa (5 bar).

Download (116KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependences of average measured pressure drops ΔP through a 70/50 mm restriction device on the volumetric gas content β at different volumetric water flow rates Ql and a pressure of 0.5 MPa (5 bar).

Download (138KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Generalized dependencies of the correction factors Chc for SU 98/70 (blue curve) and SU 70/50 mm (red curve) on the volumetric gas content β of two-phase water-gas flows at a pressure of 0.5 MPa (5 bar).

Download (105KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the ratio of correction coefficients Cs /Cb on the value of β.

Download (86KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependences of average measured values ​​of pressure drop ΔP through restriction devices 98/70 and 70/50 mm on volumetric gas content β at different volumetric flow rates of exol Ql and a pressure of 0.5 MPa (5 bar).

Download (124KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dependences of ∆Ps on the square of the flow rate Q2 for the exol‒water mixture in the 70/50 mm SU [3] at different water cuts w and a pressure of 0.5 MPa (5 bar).

Download (119KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Universal two-phase flowmeter DN 100: combination of a pair of conical restriction devices 98/70 and 70/50 mm, a tuning fork density meter 804 (to the right of the differential pressure sensors), thin-film temperature sensors Pt1000 [17] and a measuring system based on an industrial computer (PC).

Download (1MB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. External view of the model of the two-isotope -densitometer DN 100 during tests on the GET195-2011 multiphase flow stand, VNIIR (Kazan).

Download (1005KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences