專利名稱：氣液多相流流量測量裝置與測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流量測量裝置，特別是氣液多相流流量測量裝置。還涉及用這種流量測量裝置測量氣液多相流流量流量的方法。

背景技術(shù)：
氣液多相流是氣液兩相或氣液兩相以上的流體。在過程工業(yè)中，經(jīng)常涉及到氣液多相流的輸送，例如，工業(yè)中的濕蒸汽傳輸、石油分離、油氣集運等。為了對涉及氣液多相流的生產(chǎn)過程進行監(jiān)控和運行管理，就需要對氣液多相流的流量進行測量和計量。由于常見的流量計只能測量單相流的流量，而氣液多相流為非單相流，它在管道流動中，其流態(tài)常出現(xiàn)氣泡流、氣團流、分層流、波狀流、段塞流、翻騰流和環(huán)狀流等，所以對氣液多相流流量的準確測量，是相當困難的。
申請?zhí)枮?00710055286.3的發(fā)明專利，公開了一種聯(lián)合式濕蒸汽流量、干度測量裝置及其測量方法，濕蒸汽就是氣液兩相流，屬于氣液多相流范疇。該測量裝置的技術(shù)特征為在蒸汽管道上串聯(lián)安裝兩個流量計，一個為孔板流量計，另一個為文丘利管流量計，通過采集這兩個流量計的前后流體壓差，聯(lián)立這兩個流量計的流量公式，求解出濕蒸汽流量和干度。然而，這種濕蒸汽流量測量裝置，所涉及的孔板流量計和文丘利管流量計，其流量測量原理是相似的，都是通過采集流量計的前后流體壓差，來推算蒸汽流量和干度。由于這兩種流量計的流量測量原理是相同的，理論上是屬于同一類的壓差型流量計，其流量公式的相似性，導(dǎo)致了在聯(lián)立求解流量公式時，不能直接得出待求的濕蒸汽流量。雖然，該濕蒸汽流量測量裝置在這兩種流量計的流量公式中引入了“兩相滑動比”參數(shù)、飽和蒸汽密度、飽和水密度和干度，對這兩種流量計的流量公式進行了變形，使這兩種流量公式在形式上有所不同，但這一措施并未改變這兩種流量計其流量測量本質(zhì)的相似性，所以，從測量原理可知，這種濕蒸汽流量測量裝置，因選用了不恰當?shù)膬煞N流量計，導(dǎo)致其所測的蒸汽流量精度和測量的穩(wěn)定性都不高。另外，濕蒸汽在蒸汽管道流動中，在管道橫截面上常出現(xiàn)氣相和液相的非均相分布，這給濕蒸汽質(zhì)量流量的測量，帶來了極大的難度，而聯(lián)合式濕蒸汽流量測量裝置，對這種非均相分布的濕蒸汽，是難于進行流量測量的。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)聯(lián)合式濕蒸汽流量測量裝置不能進行非均相分布濕蒸汽流量的測量的不足，本發(fā)明提供一種氣液多相流流量測量裝置，通過設(shè)置均相整流器和流量計傳感器，可以對非均相分布濕蒸汽進行測量。
本發(fā)明還提供利用這種氣液多相流流量測量裝置測量非均相分布濕蒸汽流量的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種氣液多相流流量測量裝置，包括直通管、數(shù)顯表，其特點是還包括A均相整流器、A流量計傳感器、B均相整流器、B流量計傳感器，連接發(fā)蘭固連于直通管兩端，在直通管內(nèi)依次置有A均相整流器、A流量計傳感器、B均相整流器、B流量計傳感器，內(nèi)置氣液多相流流量處理程序的數(shù)顯表固定在直通管外；所述均相整流器由軸流式渦輪和多孔板整流器組成，多孔板的外徑與直通管的內(nèi)徑相同，且均勻分布有若干圓孔。
一種利用上述氣液多相流流量測量裝置測量非均相分布濕蒸汽的方法，其特征在于包括下述步驟 (a)對A流量計傳感器與B流量計傳感器進行配對，A流量計傳感器為渦街流量計傳感器，B流量計傳感器為靶式流量計傳感器； (b)通過數(shù)顯表采集A流量計傳感器流量特征值YA信號和B流量計傳感器流量特征值YB信號； (c)數(shù)顯表由A流量計傳感器的質(zhì)量流量MA公式 以及B流量計傳感器的質(zhì)量流量MB公式 再根據(jù)直通管內(nèi)質(zhì)量流量的相同性，得到 MA＝MB(3) 求解(3)式，得出氣液多相流的密度ρ (d)將得出的氣液多相流密度ρ代入(1)式，得氣液多相流質(zhì)量流量MA 式中，π是圓周率，D是直通管內(nèi)直徑，m是渦街流量計傳感器的旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與直通管內(nèi)橫截面面積之比，dA是渦街流量計傳感器的旋渦發(fā)生體迎面寬度，Sr是斯特勞哈爾數(shù)，fA是渦街流量計傳感器的旋渦發(fā)生頻率，即渦街流量計傳感器的流量傳感特征值，ρ是氣液多相流度，XA是渦街流量計傳感器的儀表系數(shù)；K是靶式流量計傳感器的流量系數(shù)，dB是靶式流量計傳感器的靶片直徑，F(xiàn)B是靶式流量計傳感器靶片所感受的氣液多相流的沖擊力，即靶式流量計傳感器的流量傳感特征值，XB是靶式流量計傳感器的儀表系數(shù)。
本發(fā)明的有益效果是通過設(shè)置均相整流器和流量計傳感器，數(shù)顯表通過采集A流量計傳感器所測的流量特征值信號，B流量計傳感器所測的流量特征值信號，經(jīng)信號處理，再由A流量計傳感器與B流量計傳感器的質(zhì)量守恒方程，聯(lián)立求解出待測的多相流的質(zhì)量流量，實現(xiàn)了對非均相分布濕蒸汽進行測量，且測量精度高、穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。



附圖是本發(fā)明氣液多相流流量測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1-直通管，2-A均相整流器，3-A流量計傳感器，4-數(shù)顯表，5-B流量計傳感器，6-連接發(fā)蘭，7-B均相整流器。

具體實施例方式 參照附圖，本發(fā)明氣液多相流的流量測量裝置，測量的是管道內(nèi)濕蒸汽兩相流流量，采用90mm內(nèi)徑100mm外徑的不銹鋼直通管1、A均相整流器2、A流量計傳感器3、B均相整流器7、B流量計傳感器5、連接發(fā)蘭6作為測量裝置，并用內(nèi)置有氣液多相流流量處理程序的數(shù)顯表4。其中，在直通管1內(nèi)依次安裝有A均相整流器2、A流量計傳感器3、B均相整流器7、B流量計傳感器5，并將直通管1兩端的不銹鋼連接發(fā)蘭6接入待測氣液多相流流量的管道內(nèi)；數(shù)顯表4固定在直通管1外，并分別與A流量計傳感器3和B流量計傳感器5通信連接。數(shù)顯表4通過采集A流量計傳感器3所測的流量傳感特征值信號和B流量計傳感器5所測的流量傳感特征值信號，由內(nèi)置的氣液多相流流量處理程序得出待測的氣液多相流質(zhì)量流量，并在該數(shù)顯表4上顯示和存儲。
A均相器整流器與B均相器整流器都是依次由軸流式渦輪和多孔板整流器組成，在直通管內(nèi)，氣液多相流先經(jīng)過軸流式渦輪，再經(jīng)過多孔板整流器。軸流式渦輪由不銹鋼制成，其葉輪旋轉(zhuǎn)直徑為88mm，不銹鋼材料制成的渦輪軸支架焊接在直通管1的內(nèi)壁上。多孔板整流器為3mm厚的圓形不銹鋼板，其直徑與直通管1的內(nèi)徑相同，多孔板上均勻分布有若干直徑為2mm的圓孔，然后將多孔板整流器的圓周焊接在直通管1的內(nèi)壁上，使多孔板整流器的圓板垂直于直通管軸向。
利用這種氣液多相流流量測量裝置測量非均相分布濕蒸汽的方法，具體步驟為 第一步、A流量計傳感器與B流量計傳感器為兩個不相似的流量計傳感器，其中，A流量計傳感器為渦街流量計傳感器，B流量計傳感器為靶式流量計傳感器。
第二步、數(shù)顯表采集A流量計傳感器所測的流量特征值YA信號、采集B流量計傳感器所測的流量特征值YB信號。
第三步、數(shù)顯表由A流量計傳感器的質(zhì)量流量MA公式 以及B流量計傳感器的質(zhì)量流量MB公式 再根據(jù)直通管內(nèi)質(zhì)量流量的相同性，得到 MA＝MB(3) 求解(3)式，得出氣液多相流的密度ρ 第四步、數(shù)顯表將得出的氣液多相流密度ρ代入(1)式，就得出了待測的氣液多相流質(zhì)量流量MA。
上述(1)～(5)式中，π為圓周率，D為直通管內(nèi)直徑，m為渦街流量計傳感器的旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與直通管內(nèi)橫截面面積之比，dA為渦街流量計傳感器的旋渦發(fā)生體迎面寬度，Sr為斯特勞哈爾數(shù)，fA為渦街流量計傳感器的旋渦發(fā)生頻率，也就是渦街流量計傳感器的流量傳感特征值，ρ為氣液多相流度，XA為渦街流量計傳感器的儀表系數(shù)；K為靶式流量計傳感器的流量系數(shù)，dB為靶式流量計傳感器的靶片直徑，F(xiàn)B為靶式流量計傳感器靶片所感受的氣液多相流的沖擊力，也就是靶式流量計傳感器的流量傳感特征值，XB為靶式流量計傳感器的儀表系數(shù)。
權(quán)利要求
1、一種氣液多相流流量測量裝置，包括直通管、數(shù)顯表，其特征在于還包括A均相整流器、A流量計傳感器、B均相整流器、B流量計傳感器，連接發(fā)蘭固連于直通管兩端，在直通管內(nèi)依次置有A均相整流器、A流量計傳感器、B均相整流器、B流量計傳感器，內(nèi)置氣液多相流流量處理程序的數(shù)顯表固定在直通管外；所述均相整流器由軸流式渦輪和多孔板整流器組成，多孔板的外徑與直通管的內(nèi)徑相同，且均勻分布有若干圓孔。
2、一種利用權(quán)利要求1所述氣液多相流流量測量裝置測量非均相分布濕蒸汽的方法，其特征在于包括下述步驟
(a)對A流量計傳感器與B流量計傳感器進行配對，A流量計傳感器為渦街流量計傳感器，B流量計傳感器為靶式流量計傳感器；
(b)通過數(shù)顯表采集A流量計傳感器流量特征值YA信號和B流量計傳感器流量特征值YB信號；
(c)數(shù)顯表由A流量計傳感器的質(zhì)量流量MA公式
以及B流量計傳感器的質(zhì)量流量MB公式
再根據(jù)直通管內(nèi)質(zhì)量流量的相同性，得到
MA＝MB(3)
求解(3)式，得出氣液多相流的密度ρ
(d)將得出的氣液多相流密度ρ代入(1)式，得氣液多相流質(zhì)量流量MA
式中，π是圓周率，D是直通管內(nèi)直徑，m是渦街流量計傳感器的旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與直通管內(nèi)橫截面面積之比，dA是渦街流量計傳感器的旋渦發(fā)生體迎面寬度，Sr是斯特勞哈爾數(shù)，fA是渦街流量計傳感器的旋渦發(fā)生頻率，即渦街流量計傳感器的流量傳感特征值，ρ是氣液多相流度，XA是渦街流量計傳感器的儀表系數(shù)；K是靶式流量計傳感器的流量系數(shù)，dB是靶式流量計傳感器的靶片直徑，F(xiàn)B是靶式流量計傳感器靶片所感受的氣液多相流的沖擊力，即靶式流量計傳感器的流量傳感特征值，XB是靶式流量計傳感器的儀表系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣液多相流流量測量裝置，用于對非均相分布濕蒸汽流量的測量，其特是在直通管內(nèi)依次置有A均相整流器、A流量計傳感器、B均相整流器、B流量計傳感器，內(nèi)置氣液多相流流量處理程序的數(shù)顯表固定在直通管外。本發(fā)明還公開了利用這種氣液多相流流量測量裝置測量非均相分布濕蒸汽流量的方法，即通過采集A流量計傳感器的流量特征值信號和B流量計傳感器的流量特征值信號，由A流量計傳感器與B流量計傳感器的質(zhì)量守恒方程，聯(lián)立求解出非均相分布濕蒸汽流量。本發(fā)明不但能夠測量出氣液多相流的質(zhì)量流量，而且具有測量精度高、穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的優(yōu)點。
文檔編號G01F1/86GK101672676SQ20091002431
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者李世武 申請人:西北工業(yè)大學(xué)