MFM 多相流量计课件
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MFC技术知识培训课件
1. 什么是质量流量计？什么是质量流量控制器？质量流量计，即Mass Flow Meter （缩写为MFM ）, 是一种精确测量气体流量的仪表，其测量值不因温度或压力的波动而失准，不需要温度压力补偿。
质量流量控制器, 即Mass Flow Controller （缩写为MFC ）, 不但具有质量流量计的功能，更重要的是，它能自动控制气体流量，即用户可根据需要进行流量设定，MFC 自动地将流量恒定在设定值上，即使系统压力有波动或环境温度有变化，也不会使其偏离设定值。
简单地说,质量流量控制器就是一个稳流装置, 是一个可以手动设定或与计算机联接自动控制的气体稳流装置。
2. 质量流量控制器的原理是什么？质量流量控制器由流量传感器、分流器通道、流量调节阀门和放大控制器等部分组成。
质量流量控制器的剖面结构图见图1。
气体流量传感器采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量(无需温度压力补偿)。
将传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大, 放大后的流量检测电压与设定电压进行比较, 再将差值信号放大后去控制调节阀门，闭环控制流过通道的流量使之与设定的流量相等。
分流器决定主通道的流量。
与质量流量控制器配套的流量显示仪上设置有稳压电源,数字电压表, 设定电位器, 外设、内设转换和三位阀控开关等。
气体质量流量控制器与流量显示仪连接后的工作原理如图2所示。
图1. 质量流量控制器结构图 图2. 质量流量控制器原理图3. 怎么理解质量流量计/质量流量控制器的流量单位？气体质量流量单位一般以sccm （Standard Cubic Centimeter per Minute,每分钟标准毫升）和slm （Standard Liter per Minute,每分钟标准升）来表示。
这意味着，这种仪表在不同的使用条件下，指示的流量均是标准状态下的流量。
标准状态规定为: 气压—101325Pa (760mm Hg); 温度—0℃ (273.15K)。
海默多相流量计原理分析(ppt 49页)
7
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
Gas Fraction (ag): 气相所占截面比
设a： waoag1
Gas Volume Fraction (GVF): 气相所占总体积比 (工况条件下)
GVF
Qg
Qg Qo Qw
Water Liquid Ratio (WLR):
水相所占液相比(工况条件下) WLR & BS&W 区别：
质比在一定范围内的原子核才是稳定的。
，
在轻元素区： N/Z≈1 的原子核比较稳定
到重元素铀 N/Z≈1.5 的原子核才是稳定的
当中子数和质子数之比 N/Z 偏离稳定值时，原子核变得不 稳定，它们存在一定的时间后会自发地变成另一种稳定或比 较稳定的原子核，同时发射射线以释放多余的能量。 ，
不稳定的原子核称为放射性同位素。它们自发地蜕变为另一种
氢 Z=1 自然界最重的元素 铀 Z=92 人工合成元素 Z＞92 超重元素Z ＞100
一种元素可以有质子数相同但中子数不同的若干种原子。
它们被称为该元素的同位素，它们有相同的化学性质但不
同的原子核性质。
·
元素氢的三种同位素
1H
2H
3H
氕
氘
氚
24
放射性同位素和衰变
一个原子核的中子数和质子数之比 N/Z 称为中质比。只有中
原子核，同时放出射线的过程称为放射性衰变。
，
根据放射性衰变过程种放出射线种类的不同，放射性衰变
可以分为不同的类型。最常见和最基本的衰变类型是α衰变
和β衰变。
，
25
α衰变和β衰变
α衰变
原子核在衰变过程中发射一个α粒子而蜕变
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
Gas Fraction (ag): 气相所占截面比
设a： waoag1
Gas Volume Fraction (GVF): 气相所占总体积比 (工况条件下)
GVF
Qg
Qg Qo Qw
Water Liquid Ratio (WLR):
水相所占液相比(工况条件下) WLR & BS&W 区别：
质比在一定范围内的原子核才是稳定的。
，
在轻元素区： N/Z≈1 的原子核比较稳定
到重元素铀 N/Z≈1.5 的原子核才是稳定的
当中子数和质子数之比 N/Z 偏离稳定值时，原子核变得不 稳定，它们存在一定的时间后会自发地变成另一种稳定或比 较稳定的原子核，同时发射射线以释放多余的能量。 ，
不稳定的原子核称为放射性同位素。它们自发地蜕变为另一种
氢 Z=1 自然界最重的元素 铀 Z=92 人工合成元素 Z＞92 超重元素Z ＞100
一种元素可以有质子数相同但中子数不同的若干种原子。
它们被称为该元素的同位素，它们有相同的化学性质但不
同的原子核性质。
·
元素氢的三种同位素
1H
2H
3H
氕
氘
氚
24
放射性同位素和衰变
一个原子核的中子数和质子数之比 N/Z 称为中质比。只有中
原子核，同时放出射线的过程称为放射性衰变。
，
根据放射性衰变过程种放出射线种类的不同，放射性衰变
可以分为不同的类型。最常见和最基本的衰变类型是α衰变
和β衰变。
，
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α衰变和β衰变
α衰变
原子核在衰变过程中发射一个α粒子而蜕变
多相计量装置—MCF流量计
流 量计 测 量段 塞 流 中的液 体 和 气体 流速 采用 连续 确 定单 相 所 占截 面
。
,
积 而后用 单相 流速乘 以 单 相面 积 的方法
图 4
为此 用
,
M CF
。
先 测 出液体 所 占管 线 的截 面积 而 后 将其 从 总 截 面积 中扣 除 从而 确 定气
M C F 还可 测 出液 体速 度及 段塞 通过 时 的速度 此 时 流 量 计显 示 出气体 速度
。 。 、
,
、
、
,
如图
3
多相 流 流 型
在 多相流 流 动 过 程 中 沿管 线 流 动的液 体 和 气体 的分 布是不 均 匀 的 而 且 不 随 时间变化 而 改变 即使液 体 和 气 体 的 流 速 都是 固定 的 其 分布 依然 不均 但分 布变 化 却 随着 流 速 的 改变 大 大增 加 各种 不 同的流 型也 可 区 别 出来 了
,
尤其在海
。
上油 田 应 用 时 过 大 的 重 量 和 体积都 会增 加额 外 的费用
,
开
,
发卫 星 油 田 时 也 同 样 需要 昂 贵 的 管汇 和 测 试 管 线
,
。
而且
由于 此 方法 的取 样 仅 在 某
,
口
井整 个开 采过程 中的 一 段 时 间 内进 行 而 不 是 连 续 进 行
,
1 9 9 5 年 12 月
。
7
,
密 度仪 进行 还 可同 时
,
,
测 出 温 度 和 压 力 但 这 种方 法 常 常 不 能
直接 计 算 这 三 相 的体 积 流 量 该 混 合 系 统 虽 比 常规 测 试分 离器 体 积 小 重 量轻
流量计PPT课件
课件重点
主要介绍流量测量的基本知识和常用的 流量检测仪表。
主要内容：
第一部分 流量计的基本知识 第二部分 流量计的选型 第三部分 流量计的安装 第四部分 流量计的使用和维护
第一部分 流量计的基本知识
流量定义：
指单位时间内流体(气体、液体或固体 颗粒等)流经管道或设备某处横截面的数 量，又称瞬时流量。
一体式电磁流量计
工作原理 ---------超声波流量计
超声波脉冲在上下游两侧传感器间来回传 播，由于上下游传播速度不同，产生时 间差，根据时差大小测出流量。传播时 间技术是用一对传感器，每个传感器都 发送和接受超声波信号并穿过流体。当 流体流动时,向下游方向信号传播时间比 向上游方向的传播时间短。时差与流体 速度成正比，测出时差即测出流量和方 向。
2．测量主机：主机与探头之间由两根双 屏蔽电缆连接。
传播速度差拨又分为：Z法(透过法)、V 法(反射法)、X法(交叉法)等。
工作原理 ---------涡街流量计
在特定的流动条件下，一部分流体动能 转化为流体振动，其振动频率与流速 （流量）有确定的比例关系，依据这种 原理工作的流量计称为流体振动流量计。
超声测量仪表的流量测量准确度几乎不 受被测流体温度、压力、粘度、密度等 参数的影响 。
超声波流量计由超声波换能器、电子线 路及流量显示和累积系统三部分组成。
超声波流量计的电子线路包括发射、接 收、信号处理和显示电路。
1．声学系统：由安装于待测管道外表面 的一对超声波探头（换能器）组成。
3．热膨胀率
热膨胀率是指流体温度变化1℃时其体积 的相对变化率，
4．压缩系数
压缩系数是指当流体温度不变，所受压 力变化时，其体积的变化率.
5．雷诺数
MFM 多相流量计
• 为了说明这一泄漏剂量对人体究竟有多大的影响,不妨与以下的数据作
公众接受的平均剂量 X-射线胸透 牙医X-射线检查 CT 扫描 巴黎－纽约，每月飞行2次 海默伽玛传感器一米的地方 1.00 mSv/年 0.20 –0.25 mSv 0.90mSv 100.0mSv 0.72mSv/年 0.52mSv/年
海默伽玛传感器的安全性
• 根据海默公司的企业标准，并经政府受权负责放射性安全的有关部门的
检测，海默公司的MPFM-2000型多相流量计上的伽玛传感器的泄漏剂 量为： 距传感器5cm处 ≤2.5 μSv /小时 距传感器100cm处 ≤0.25 μSv /小时 （ 1000μSv /小时＝ 1 mSv /小时 ） 比较：
计算机
流程计算机（安装在接线盒里）获得总的流 率、气液比、气流率、压力、温度的信号， 来处理和计算总的液量流率，总气量流率， 含水率和净油的数值。
计算机
建立流程计算机和个人计算机之间的通讯， 用个人计算机控制测量工艺，下载传输计 算的数据和相关的设置参数，利用流程计 算机获得的和处理的数据传输给个人计算 机，然后输出测量结果。
+/- 5% relative
+/- 2.5% relative
+/- 10% relative
+/- 5% relative
Water Cut
+/- 2% absolute
+/- 1% abs.
Gross Liquid Flow
60% ~ 98% Gas Flow
+/- 10% relative
+/- 5% relative
GROSS FLOW
海默流型调整技术
½’’ Vent & Gas Sampling point
流量计工作原理ppt课件
v为流体平均速度，单位为m/s； St为斯特劳哈尔数，无量纲，它的数值范围为0.14－0.27； f为旋涡的释放频率，单位为Hz； d为旋涡发生体特征宽度，单位为m. ；
涡街流量计
优点 ① 结构简单，无可动部件，长期运行可靠性高； ② 测量精度高； ③ 测量范围宽，量程比可达10：1。 缺点 ① 不适用于低雷诺数测量； ② 安装时上下游需较长直管段。 选用标准 ① 洁净气体、蒸汽和液体的测量； ② 低流速流体及粘度较大的液体不宜采用涡街流量计。
.
电磁流量计
电磁流量计主要由磁路系统、测量导管、外壳、衬里、 电极和转换器等部分组成。
工作原理 基于法拉第电磁感应定律，即当导体在磁场中作
切割磁感线运动时，在导体中会产生电动势，电动势 的大小与导体在磁场中的有效长度和垂直于磁场方向 的运动速度成正比。
同理，导电流体在磁场中作垂直方向流动从而切 割磁感线时，会在管道两边的电极上产生动生电动势。 流体速度越快，产生的电动势就越大。
① 时差法
超声波在流体中顺流、逆流的传播速度不同，导致传播相
同距离时会存在时间差，该时间差与流体的流动速度成正比，
因此测出时间差就可以得出流体的流速。
时差法只能用于高速流动的清洁液体和气体。
② 波束偏移法
流体流动会引起超声波束偏移，流速越大，偏移角越大，
两接收器收到的信号强度差值也越大，因此可以通过测量两接
由于科氏力是惯性力，流体质量越大，产生的科氏力就越大， 丈量管的扭曲角就越大。通过测量扭曲角就可以计算出质量流量。
.
科氏力质量流量计
优点 ①直接测量质量流量， 有很高的测量精确度； ②可测量流体. 范围广泛，
涡街流量计
工作原理 基于卡门涡街原理，在测量管道中设置漩涡发生
涡街流量计
优点 ① 结构简单，无可动部件，长期运行可靠性高； ② 测量精度高； ③ 测量范围宽，量程比可达10：1。 缺点 ① 不适用于低雷诺数测量； ② 安装时上下游需较长直管段。 选用标准 ① 洁净气体、蒸汽和液体的测量； ② 低流速流体及粘度较大的液体不宜采用涡街流量计。
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电磁流量计
电磁流量计主要由磁路系统、测量导管、外壳、衬里、 电极和转换器等部分组成。
工作原理 基于法拉第电磁感应定律，即当导体在磁场中作
切割磁感线运动时，在导体中会产生电动势，电动势 的大小与导体在磁场中的有效长度和垂直于磁场方向 的运动速度成正比。
同理，导电流体在磁场中作垂直方向流动从而切 割磁感线时，会在管道两边的电极上产生动生电动势。 流体速度越快，产生的电动势就越大。
① 时差法
超声波在流体中顺流、逆流的传播速度不同，导致传播相
同距离时会存在时间差，该时间差与流体的流动速度成正比，
因此测出时间差就可以得出流体的流速。
时差法只能用于高速流动的清洁液体和气体。
② 波束偏移法
流体流动会引起超声波束偏移，流速越大，偏移角越大，
两接收器收到的信号强度差值也越大，因此可以通过测量两接
由于科氏力是惯性力，流体质量越大，产生的科氏力就越大， 丈量管的扭曲角就越大。通过测量扭曲角就可以计算出质量流量。
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科氏力质量流量计
优点 ①直接测量质量流量， 有很高的测量精确度； ②可测量流体. 范围广泛，
涡街流量计
工作原理 基于卡门涡街原理，在测量管道中设置漩涡发生
流量计培训课件.pptx
常见故障
故障原因
处理方法
差压式流量计流量计 Nhomakorabea流量计的分类
按结构原理分
按测量原理分
光学原理 热学原理 力学原理 物理原理 冲量式流量计 流体振荡流量计 质量流量计 电磁流量计 差压式流量计 叶轮式流量计 容积式流量计
常见故障
标准孔板
标准孔板
差压原理
结构
故障原因
处理方法
工作原理
目录
一、流量计的分类 二、差压流量计 三、涡轮流量计 四、涡街流量计 五、电磁流量计 六、椭圆齿轮流量计 七、科里奥利质量流量计 八、转子流量计
5．动量式流量计
利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计．由于流 动流体的动量P与流体的密度 及流速v的平方成正比，即p v2， 当通流截面确定时，v与容积流量Q成正比，故p Q2。设比例系数为 A，则Q＝A 因此，测得P，即可反映流量Q．这种型式的流量计，大多 利用检测元件把动量转换为压力、位移或力等，然后测量流量。这种流 量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计。
4．变面积式流量计(等压降式流量计)
放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而 移动。当此作用力与浮子的“显示重量”(浮子本身的重量减去它所受 流体的浮力)相平衡时，俘子即静止。浮子静止的高度可作为流量大小 的量度。由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异，而浮子稳定不 动时上下部分的压力差相等，因此该型流量计称变面积式流量计或等压 降式流量计。该式流量计的典型仪表是转子(浮子)流量计。
2)电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应 变电阻式等。
(3)声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式(冲击 波式)等。
海默多相流计
海默多相流计行业背景多相流是一个复杂的多变量随机过程，多相流计量技术长期以来被公认为一个世界性技术难题。
多相流量计的商业化应用始于本世纪初期，目前已经发展成为新的油气田开发中首选的计量技术。
由于传统测试分离器计量工艺复杂，设备庞大，投资较大，油井三相计量问题长期困扰着油田开发，制约了油田开发效率。
多相不分离计量技术为油藏管理和生产优化提供较可靠的计量数据，在油气田的开发计量中节省投资、降低操作费用以及明显改善油藏管理等提供了激动人心的可能性。
该技术被国际上列举为决定未来油气工业成功的五大关键技术之一。
多相流量计的主要优势在于对被测油气水混合物不用进行相分离, 现场安装工艺简洁, 结构紧凑, 占空间小; 测量为实时、连续测量, 基本上可以做到无人值守, 不用人员干预; 仪表具有良好的可靠性和适用的准确度; 一次投资和维护费用低, 在采油生产中, 尤其在海洋石油和油井测试中具有很大的经济效益。
多相流量计的功能就是在不分离的情况下, 依赖一些流体参数的测量以给出三相流的油、水、气流量。
其基本原理是通过确定每一种组分的瞬时速度和截面占有率, 从而确定每一组分的量。
因此实现多相测量的关键是测量相分率和相流率。
油公司需要通过对油井有效的测试/计量数据来了解其每一个单井的实际生产情况/能力，实施有效的油藏管理和生产优化管理，最终提供采收率。
用传统三相测试分离器进行计量，由于体积庞大、系统复杂、人工干预、费用昂贵，无法实现无人职守。
多相流计量技术作为一种单井生产测量革命性的计量设备，可以提供油井产物在不分离的情况下油、气、水的在线实时流量数据，多相流计量技术是被行业内公认的传统三相测试分离器一种最经济有效的替代技术。
常用测量方法有伽玛相分率、互相关测量方法以及Vent uri 流量计的优化组合将是最有希望成功的多相流量计。
海默多相流计工作原理及技术特点海默多相流量计采用伽玛传感器测量相分率,采用互相关、文丘里流量计, 或互相关+文丘里结合的方法测量相流速。
海默培训教材
-6-
海默多相流量计培训材料
能适应每一种流型。 流型对多相流测量有很大的影响。不对流动进行混合的在线仪表需要知道是什么流 型以便能解释测量结果。这对互相关法尤其重要，因为互相关法是确定气体和液体的速度 来测量混合物的速度和含气率。如果流型和模型不一致，输出结果就不正确。互相关对于 相对稳定的条件不太可靠（泡状流，一些条件的环状流） 。而文丘里测量方法较适用于这 种条件。 介电测量可能会受流型的影响，对于给定的气液混合物，分布不同，其结果不同。 伽玛射线衰减不受流型的影响，但却是高度非线性，与相分数的指数有关。间歇流型对伽玛 相分仪表的结果有很大的影响， 因此除了选用合适源强度以外， 还需要进行正确的平均计算。 一些流型影响，尤其是由高黏度临时乳化引起，可能会导致错误的计量。两种重要 的影响是粘性膜的沉积物和翻腾流的影响。在三相环状流、分层/环状流和塞状流中已经 观察到高黏度的油水乳化厚膜。这在计量系统中有几方面的影响。一个影响是在相成分测 量点会留下实际上静止但可测量的膜。这就会使油水分数增加，再乘上速度后会得出太大 的油水流量。水平管中的情况会比竖直管中的情况更严重。 翻腾流出现在竖直管中， 会尤其影响使用互相关的计量。 实际流动速度可能是相当慢， 但由于大的波动向上速度和大的波动向下速度，其结果却完全不同。因此可能其误差会比 速度自身的差还要大。 流型变化还对仪表取样带来了要求。 流型变化快， 而仪表取样速度不适应将影响测量。 1.4.2 相分布对多相流测量的影响 1）连续相 三相流的计量常常受油水相分布的影响，水为连续相或者油为连续相。相转换点指油为 连续相转换为水为连续相时液相中的含水率，通常相转换时的含水率在 40%到 60%之间，液 体不同相转换点不同。使用低频介电测量的仪表中，连续相非常重要。在油为连续相的条件 下，可用电容传感器区分油和水，因此测出含水率。这是最准确的测量含水率的技术之一， 含气率对其影响很小，但在相转换点处无法应用，因为在高传导的液体水中，电容传感器不 起作用。 在水为连续相的条件下， 必须使用电感和电导传感器， 虽然不象电容测量那样敏感， 但仍能给出较准确的结果， 尤其在较高含气率的情况下如此。 因此一些仪表会需要两种类型 的传感器和能很好响应的探测手段。 在相转换区域， 流动可能会在油为连续相和水为连续相 间切换，这种仪表不适合这一区域的测量。 连续相同样会影响高频介电测量（即微波） ，但相同的传感器可用于油为连续相或水为
海默多相流量计培训材料
能适应每一种流型。 流型对多相流测量有很大的影响。不对流动进行混合的在线仪表需要知道是什么流 型以便能解释测量结果。这对互相关法尤其重要，因为互相关法是确定气体和液体的速度 来测量混合物的速度和含气率。如果流型和模型不一致，输出结果就不正确。互相关对于 相对稳定的条件不太可靠（泡状流，一些条件的环状流） 。而文丘里测量方法较适用于这 种条件。 介电测量可能会受流型的影响，对于给定的气液混合物，分布不同，其结果不同。 伽玛射线衰减不受流型的影响，但却是高度非线性，与相分数的指数有关。间歇流型对伽玛 相分仪表的结果有很大的影响， 因此除了选用合适源强度以外， 还需要进行正确的平均计算。 一些流型影响，尤其是由高黏度临时乳化引起，可能会导致错误的计量。两种重要 的影响是粘性膜的沉积物和翻腾流的影响。在三相环状流、分层/环状流和塞状流中已经 观察到高黏度的油水乳化厚膜。这在计量系统中有几方面的影响。一个影响是在相成分测 量点会留下实际上静止但可测量的膜。这就会使油水分数增加，再乘上速度后会得出太大 的油水流量。水平管中的情况会比竖直管中的情况更严重。 翻腾流出现在竖直管中， 会尤其影响使用互相关的计量。 实际流动速度可能是相当慢， 但由于大的波动向上速度和大的波动向下速度，其结果却完全不同。因此可能其误差会比 速度自身的差还要大。 流型变化还对仪表取样带来了要求。 流型变化快， 而仪表取样速度不适应将影响测量。 1.4.2 相分布对多相流测量的影响 1）连续相 三相流的计量常常受油水相分布的影响，水为连续相或者油为连续相。相转换点指油为 连续相转换为水为连续相时液相中的含水率，通常相转换时的含水率在 40%到 60%之间，液 体不同相转换点不同。使用低频介电测量的仪表中，连续相非常重要。在油为连续相的条件 下，可用电容传感器区分油和水，因此测出含水率。这是最准确的测量含水率的技术之一， 含气率对其影响很小，但在相转换点处无法应用，因为在高传导的液体水中，电容传感器不 起作用。 在水为连续相的条件下， 必须使用电感和电导传感器， 虽然不象电容测量那样敏感， 但仍能给出较准确的结果， 尤其在较高含气率的情况下如此。 因此一些仪表会需要两种类型 的传感器和能很好响应的探测手段。 在相转换区域， 流动可能会在油为连续相和水为连续相 间切换，这种仪表不适合这一区域的测量。 连续相同样会影响高频介电测量（即微波） ，但相同的传感器可用于油为连续相或水为
多相流量计原理课件
详细描述
总结词
利用核磁共振原理，通过测量多相流体中氢原子核的磁化强度来推算各相流量。
详细描述
核磁共振多相流量计利用流过磁场的多相流体中氢原子核的磁化现象。由于不同相态物质中氢原子核的磁化强度不同，通过测量这个磁化强度，可以推算出各相流量。
VS
利用微波在不同相态物质中吸收和反射特性的差异，通过测量微波能量变化来推算各相流量。
总结词
其他多相流量计如光学法多相流量计、电阻法多相流量计等也具有各自的优缺点，需要根据实际应用需求进行选择。
详细描述
除了上述几种常见的多相流量计外，还有光学法多相流量计和电阻法多相流量计等其他类型。这些多相流量计各有其优缺点，如光学法多相流量计具有非接触式测量、测量精度高等优点，但同时也存在对流态敏感、易受光学污染影响等缺点。电阻法多相流量计具有结构简单、成本低等优点，但同时也存在测量精度低、稳定性差等缺点。因此，在实际应用中需要根据具体需求进行选择。
分类
定义
多相流在油气工业中广泛应用于油、气、水三相的测量和分离。
油气工业
化学工业
能源工业
多相流在化学工业中广泛应用于各种反应器和管道中的物质传递和热量交换。
多相流在能源工业中用于核能和热能的传递和转换。
03
02
01
准确测量多相流体的流量、成分和温度等参数，有助于优化生产过程，提高生产效率。
提高生产效率
03
CHAPTER
多相流量计的优缺点
电容法多相流量计具有结构简单、测量准确、稳定性好等优点，但同时也存在对流态敏感、易受流体物性影响等缺点。
电容法多相流量计利用电容原理来测量多相流体的流量。由于其结构简单、测量准确、稳定性好等优点，被广泛应用于石油、化工等领域。然而，电容法多相流量计对流态较为敏感，容易受到流体物性的影响，如流体的电导率、介电常数等，这可能导致测量误差。
总结词
利用核磁共振原理，通过测量多相流体中氢原子核的磁化强度来推算各相流量。
详细描述
核磁共振多相流量计利用流过磁场的多相流体中氢原子核的磁化现象。由于不同相态物质中氢原子核的磁化强度不同，通过测量这个磁化强度，可以推算出各相流量。
VS
利用微波在不同相态物质中吸收和反射特性的差异，通过测量微波能量变化来推算各相流量。
总结词
其他多相流量计如光学法多相流量计、电阻法多相流量计等也具有各自的优缺点，需要根据实际应用需求进行选择。
详细描述
除了上述几种常见的多相流量计外，还有光学法多相流量计和电阻法多相流量计等其他类型。这些多相流量计各有其优缺点，如光学法多相流量计具有非接触式测量、测量精度高等优点，但同时也存在对流态敏感、易受光学污染影响等缺点。电阻法多相流量计具有结构简单、成本低等优点，但同时也存在测量精度低、稳定性差等缺点。因此，在实际应用中需要根据具体需求进行选择。
分类
定义
多相流在油气工业中广泛应用于油、气、水三相的测量和分离。
油气工业
化学工业
能源工业
多相流在化学工业中广泛应用于各种反应器和管道中的物质传递和热量交换。
多相流在能源工业中用于核能和热能的传递和转换。
03
02
01
准确测量多相流体的流量、成分和温度等参数，有助于优化生产过程，提高生产效率。
提高生产效率
03
CHAPTER
多相流量计的优缺点
电容法多相流量计具有结构简单、测量准确、稳定性好等优点，但同时也存在对流态敏感、易受流体物性影响等缺点。
电容法多相流量计利用电容原理来测量多相流体的流量。由于其结构简单、测量准确、稳定性好等优点，被广泛应用于石油、化工等领域。然而，电容法多相流量计对流态较为敏感，容易受到流体物性的影响，如流体的电导率、介电常数等，这可能导致测量误差。
兰州海默多相流量计(培训)教材
文丘里流量计 ——在多相流量计中的应用
混合流体密度（ρmix）计算
ρmix值为工作状态下三相介质的混合密度，
ρmix = r g GVF r L (1 GVF )
➢ ρg—— 工况条件下气体密度 （计算值），kg/m3；
➢ GVF——工况条件下流体的含气率（单能γ传感器测量 值）；
➢ ρL—— 工况条件下液体密度（计算值）， kg/m3。
文丘里流量计
——基本计算公式
差压式流量计的基本方程：
QV
CEd 2
4
2p
r1
Qm
4
CEd 2
2r1p
Qv ——体积流量, m3/h； Qm ——质量流量, kg/h； C—— 流出系数（Discharge coefficient）； E—— 渐进速度系数； E 1/ 1 4 d—— 节流元件内径, mm； ε—— 流束膨胀系数，对于液体ε=1； ρ1——节流件上游流体工作状态下的密度, kg/m3； ΔP——节流件前后的压差, Pa； β—— 节流件内径与测量管内径之比 β=d/D； D—— 测量管内径, mm。
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
Venturi
D
P
α Single-Gamma Ray
g
RA
Flow Conditioner
典型液相
Dual-Gamma Ray WLR
RA
Pressure & Temperature Measurement
TT s PT
PVT Data
PVT Calculations
文丘里流量计 ——在多相流量计中的应用
液体密度（ρL）计算
ρL= rW RW r0 (1 RW )
海默MPFM
-6-
海默多相流量计
能适应每一种流型。 流型对多相流测量有很大的影响。不对流动进行混合的在线仪表需要知道是什么流 型以便能解释测量结果。这对互相关法尤其重要，因为互相关法是确定气体和液体的速度 来测量混合物的速度和含气率。如果流型和模型不一致，输出结果就不正确。互相关对于 相对稳定的条件不太可靠（泡状流，一些条件的环状流） 。而文丘里测量方法较适用于这 种条件。 介电测量可能会受流型的影响，对于给定的气液混合物，分布不同，其结果不同。 伽玛射线衰减不受流型的影响，但却是高度非线性，与相分数的指数有关。间歇流型对伽玛 相分仪表的结果有很大的影响， 因此除了选用合适源强度以外， 还需要进行正确的平均计算。 一些流型影响，尤其是由高黏度临时乳化引起，可能会导致错误的计量。两种重要 的影响是粘性膜的沉积物和翻腾流的影响。在三相环状流、分层/环状流和塞状流中已经 观察到高黏度的油水乳化厚膜。这在计量系统中有几方面的影响。一个影响是在相成分测 量点会留下实际上静止但可测量的膜。这就会使油水分数增加，再乘上速度后会得出太大 的油水流量。水平管中的情况会比竖直管中的情况更严重。 翻腾流出现在竖直管中， 会尤其影响使用互相关的计量。 实际流动速度可能是相当慢， 但由于大的波动向上速度和大的波动向下速度，其结果却完全不同。因此可能其误差会比 速度自身的差还要大。 流型变化还对仪表取样带来了要求。 流型变化快， 而仪表取样速度不适应将影响测量。 1.4.2 相分布对多相流测量的影响 1）连续相 三相流的计量常常受油水相分布的影响，水为连续相或者油为连续相。相转换点指油为 连续相转换为水为连续相时液相中的含水率，通常相转换时的含水率在 40%到 60%之间，液 体不同相转换点不同。使用低频介电测量的仪表中，连续相非常重要。在油为连续相的条件 下，可用电容传感器区分油和水，因此测出含水率。这是最准确的测量含水率的技术之一， 含气率对其影响很小，但在相转换点处无法应用，因为在高传导的液体水中，电容传感器不 起作用。 在水为连续相的条件下， 必须使用电感和电导传感器， 虽然不象电容测量那样敏感， 但仍能给出较准确的结果， 尤其在较高含气率的情况下如此。 因此一些仪表会需要两种类型 的传感器和能很好响应的探测手段。 在相转换区域， 流动可能会在油为连续相和水为连续相 间切换，这种仪表不适合这一区域的测量。 连续相同样会影响高频介电测量（即微波） ，但相同的传感器可用于油为连续相或水为
海默多相流量计
能适应每一种流型。 流型对多相流测量有很大的影响。不对流动进行混合的在线仪表需要知道是什么流 型以便能解释测量结果。这对互相关法尤其重要，因为互相关法是确定气体和液体的速度 来测量混合物的速度和含气率。如果流型和模型不一致，输出结果就不正确。互相关对于 相对稳定的条件不太可靠（泡状流，一些条件的环状流） 。而文丘里测量方法较适用于这 种条件。 介电测量可能会受流型的影响，对于给定的气液混合物，分布不同，其结果不同。 伽玛射线衰减不受流型的影响，但却是高度非线性，与相分数的指数有关。间歇流型对伽玛 相分仪表的结果有很大的影响， 因此除了选用合适源强度以外， 还需要进行正确的平均计算。 一些流型影响，尤其是由高黏度临时乳化引起，可能会导致错误的计量。两种重要 的影响是粘性膜的沉积物和翻腾流的影响。在三相环状流、分层/环状流和塞状流中已经 观察到高黏度的油水乳化厚膜。这在计量系统中有几方面的影响。一个影响是在相成分测 量点会留下实际上静止但可测量的膜。这就会使油水分数增加，再乘上速度后会得出太大 的油水流量。水平管中的情况会比竖直管中的情况更严重。 翻腾流出现在竖直管中， 会尤其影响使用互相关的计量。 实际流动速度可能是相当慢， 但由于大的波动向上速度和大的波动向下速度，其结果却完全不同。因此可能其误差会比 速度自身的差还要大。 流型变化还对仪表取样带来了要求。 流型变化快， 而仪表取样速度不适应将影响测量。 1.4.2 相分布对多相流测量的影响 1）连续相 三相流的计量常常受油水相分布的影响，水为连续相或者油为连续相。相转换点指油为 连续相转换为水为连续相时液相中的含水率，通常相转换时的含水率在 40%到 60%之间，液 体不同相转换点不同。使用低频介电测量的仪表中，连续相非常重要。在油为连续相的条件 下，可用电容传感器区分油和水，因此测出含水率。这是最准确的测量含水率的技术之一， 含气率对其影响很小，但在相转换点处无法应用，因为在高传导的液体水中，电容传感器不 起作用。 在水为连续相的条件下， 必须使用电感和电导传感器， 虽然不象电容测量那样敏感， 但仍能给出较准确的结果， 尤其在较高含气率的情况下如此。 因此一些仪表会需要两种类型 的传感器和能很好响应的探测手段。 在相转换区域， 流动可能会在油为连续相和水为连续相 间切换，这种仪表不适合这一区域的测量。 连续相同样会影响高频介电测量（即微波） ，但相同的传感器可用于油为连续相或水为
《多相流量计原理》课件
多相流量计的前景展望
工业4.0集成
随着工业4.0的发展，多相流量计将实现与智能工 厂的深度集成，提高生产效率和能源利用率。
标准化与规范化
未来多相流量计的研发和应用将更加标准化和规 范化，以提高产品的互换性和兼容性。
环境友好型设计
为满足日益严格的环保要求，多相流量计将更加 注重节能减排和资源循环利用。
04
多相流量计的挑战与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
多相流量计面临的挑战
01
02
03
测量精度问题
由于多相流体的复杂性和 不确定性，多相流量计的 测量精度难以保证。
流体特性变化
多相流体的相分布、流速 和密度等特性随工况变化 ，对流量计的准确性造成 影响。
多相流量计的特点
精度高
01
多相流量计采用先进的传感器和算法，能够准确测量多相流体
的流量。
可靠性好
02
多相流量计具有较高的稳定性和可靠性，能够长期连续工作。
应用广泛
03
多相流量计适用于石油、化工、能源等领域，可用于测量油、
气、水等多种介质。
03
多相流量计的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
多相流体的应用场景
总结词
多相流体广泛应用于石油、化工、能源等领域。
详细描述
在石油工业中，多相流体主要应用于油、气、水的输送和计量。在化工领域，多相流体用于各种反应器和管道中 的物质传递和热量交换。在能源领域，多相流体用于燃烧和热力学过程，如煤粉燃烧和核反应堆中的冷却剂。
02
多相流量计的原理
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
各种流量计的基本原理培训(PPT31页)
• 四、超声波流量计
操作
断电、上电，需在当前支路停用时操作（现场 讲解）
流量控制：先查看现场流量计铭牌上的量程 qmin和qmax，供气状态下流量计配套压变的压 力P兆帕，则标况瞬时量应控制在10*P* qmin 和10*P* qmax之间。
日常维护：流量计法兰验漏、查看电缆热缩套 有无进水，铭牌、标示清晰。
-40度 -30度 -20度 -10度 0度 10度 20度 30度 40度 50度 60度 70度 80度 90度 100度
84.27 88.22 92.16 96.09 100.0 103.9 107.7 111.6 115.5 119.4 123.2 127.0 130.9 134.7 138.5 欧姆 欧姆 欧姆 欧姆 0欧姆 0欧姆 9欧姆 7欧姆 4欧姆 0欧姆 4欧姆 8欧姆 0欧姆 1欧姆 1欧姆
载气（He）作为动力气以一定的流速将标气（已知组 分的天然气）输送到色谱柱中，经检测器后生成色谱 图，与已知的组分值结合计算出响应因子。该分析16 分钟一次，每天7点进行1次。
•
1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2020 /9/162 020/9/1 6Wednesday, September 16, 2020
• 四、超声波流量计
原理
超声波流量计采用超声波检测技术测定气体流量，通过测量超声波沿气 流顺向和逆向传播的声速差、压力和温度，算出气体的流速及标准状态 下气体的流量。流量计原理示意图如图所示：
• 四、超声波流量计
基础部件-流量计本体、表头
表头
丹尼尔超声流量计
出站：DN200 量程：64-3200m3/h 进站：DN300 量程：90-7200m3/h
⒎ 消旋器：作用是消除旋涡流， 以减小对下游仪表性能的影响。
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Uncertainty +/- 5% relative +/- 10% relative
Repeatability +/- 2.5% relative +/- 5% relative
Water Cut
60% ~ 98%
Gross Liquid Flow
Gas Flow
Water Cut
+/- 2% absolute +/- 10% relative +/- 10% relative +/- 2%学a习bs交ol流utPePT
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15
海默流型调整技术
GROSS FLOW
½’’ Vent & Gas Sampling point
✓ 部分分离的专利技术
✓ 双能含水仪下的调节阀用于控制含水测量截面的 含气率 GVF < 10%
Calibration Port (Graylock)
Dual-Gamma Ray Sens 主要部件 文丘里流量计 单独的伽玛传感器 二重的伽玛传感器（测含水） 数据采集单元 多相流量计的微机 防爆接线箱 压力传感计 温度传感计 整体撬装
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4
MFM-2000 介绍
计量精度
GVF
Gross Liquid Flow
0%~ 60% Gas Flow
操作温度 26～80度
主管线材质 SS316
撬装重量 1650公斤
外形尺寸 2300 X 1580 X 2255 mm3
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7
技术规范
• 测量范围
液体流率 气体流率 含水
35~2500M3/D 80～2000Sm3/D 0～100％
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8
工作原理
WLR
Total Flow Rate GVF
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12
基本流程
• 流量计最初的状态是：管线2上的气动阀关闭，管 线1上的气动阀开。
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13
基本流程
• 三相流体流进管线1的测量单元，4英寸的单能伽 玛传感器用来测量气液比，并且后来的总液量是 由4英寸文丘里流量计来测量的，流体流进流行调 整器，通过在较低位置的取样装置将会进入双能 伽玛传感器测量含水率。其余液体将会从4”管线中 流出。
GVF < 10%
RA
1’’1/2Valve
½’’ Liquid Sampling point
15 %
10 %
5%
含水率的 2 % 绝对误差 - 2 %
-5 %
- 10 %
没有流型调整器 的情况
10 20 30 40 50 60 70 80 90 GVF (%)
用流型调整 器的情况
- 15 %
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9
海默多相流测量的基本原理
Single Gamma Sensor
Venturi Sensor
Dual Gamma Sensor
SINGLE
Modules
Measurements
Calculated
αg – Gas fraction
∆p
WLR
ρmix= (1-αg) {ρo + WLR(ρw - ρo) + αg.ρg
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文丘里流量计 — 差压式流量计的组成
➢节流装置：即差压流量计的流量传感器； ➢取压系统：由取压口、引压管、隔离罐和五阀组构成； ➢压差测量装备：差压计或差压变送器； ➢辅助仪表：压力、温度变送器、二次积算仪表等。
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19
文丘里流量计
• 特殊配置 为了适合于多相油气井不同生产率的需要，增加 文丘里测量范围，不同的测量系统被配置。这里 的文丘里流量计计量系统被配置同时带有两个压 力传感计。一个设置在低的压差值，另一个设置 在高的压差值。在计量过程中流程计算机将自动 的选择需要的压差传感计（转换点已经被设置在 流程计算机里）。
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17
文丘里流量计 — 工作原理
QV KCEd2
P
mix
DP
➢文丘里流量计是一种差压式流量计。
➢差压式流量计的基本原理是：在充满流体的圆管中设置文丘里或喷嘴之 类的节流件，当流体流经节流件时，在其上、下游侧就会产生静压力差， 该静压力差与流过的流量之间有一个固定的函数关系，只要测得静压力差 就可以由流量公式求得流量。
+/- 1% abs.
+/- 5% relative
+/- 5% relative
+/- 1% abs.
5
MFM-2000 介绍
• MFM 性能
防爆等级 EEX d IIBT6\T4 安全等级 IP56
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6
技术规范
• 基本数据
口径
6英寸
设计压力 4.65兆帕
设计温度 95度
操作压力 2.06兆帕
MFM 多相流量计
WHPD-
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1
主要内容
• MFM－2000介绍 • 技术规范 • 工作原理及基本流程 • 文丘里流量计 • 伽马传感器 • 常见故障分析 • 安全参数
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2
MFM-2000 介绍
• 计量原理 MFM－2000 型的多相流量计利用放射性的吸收技 术来测量多项流体的每一相的比例，采用文丘里 管测量总的流量 .
Slip Law
Qmass Total
Q oil = ( 1-GVF ).( 1-WLR ) . Q total Q water = ( 1-GVF ).WLR . Q total Q gas = GVF . Q total
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基本流程
在不同流率范围时，流量计利用气动阀来选择不同 尺寸的管线及测量装备。这些阀是由仪表气来动 作的。操作压力在450～800KPA。在现场检查压力 和气体的流率，看它是否恒定满足气动阀执行元 件的要求。如果答案是肯定的话，仪表气就会进 入气动阀的执行机构中。
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14
基本流程
• 当测量到的压力值低于在管线1上的压差计设定的 下限时（也就是说，当流率减少到某一范围时）， 指令被发送到两个气动阀的执行机构，用来控制 管线2的气动阀被打开，同时管线1上的气动阀关 闭，计量单元转向管线2，此时多相流量计的2英 寸单能伽玛传感器测量气液比，后来的总流量由2 英寸的文丘里流量计测出，然后流体流进流形调 整器，含水率由在较低位置的双能伽马传感器测 出. 反之亦然。
16
文丘里流量计
• 原理 文丘里流量计是压差计类型的流量计，参照标准 ISO5167和GB2624设计。 当混合流体通过文丘里流量计时，将会产生压差 并且压力降会推进流体流过，从而产生流率。 对于油气水的混合流，考虑到不同的气液比和气 液间滑动影响，在设计软件，文丘里流率的计算 公式提供了一些必要的修正。