專利名稱：復合型干度質量流量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種管道內流體介質的測量裝置，具體地說是一種能測量管道內流體的干度、質量、流量的渦街差壓復合型干度質量流量儀。
背景技術：
我們知道流量的測量在工業(yè)生產和科學研究試驗中應用極為廣泛，如測量液體、 氣體、蒸汽、兩相流體等各種流動介質。渦街流量計是70年代發(fā)展起來的振蕩型速度式流量計，至今已三十多年的歷史，它的出現(xiàn)立即引起國內外流量行業(yè)和流量專家的極大關注， 發(fā)展十分迅速。該類儀表具有結構簡單，無可動部件，壓損小，流量頻率只隨流速而變化，與介質的種類及其參數，如壓力、溫度、密度等都無關，不同介質其儀表常數基本相同。由于流體振蕩頻率與速度成正比，因而這類流量變送器原始信號是線性數字信號，測量精度較高等特點，應用十分廣泛。至目前為止，國內外的渦街流量計均都采用卡門渦街原理制造的渦街流量計，因此目前國內外生產的渦街流量計與其它大多類型的流量計一樣，只能測量工況下的體積流量，但許多情況下，人們希望測量的流量是重量流量和標況流量，要實現(xiàn)這一測量要求，必須要測得流動介質的密度(P )，這樣需配套測溫度的傳感器或測壓力的傳感器或同時需配測溫傳感器和測壓傳感器。并將上述信號傳到流量積算儀查表運算得到密度(P )，經計算式Qe=Q工χ ρ得到質量流量(注 為質量流量，Q工為工況體積流量，ρ為介質密度)。因此整個測量系統(tǒng)復雜，安裝很不方便，維護難度大，維護費用較高，供電和信號傳送復雜，鋪設電纜管和電纜線也多，施工費用高，因此，整套測量系統(tǒng)成本高，綜合精度差。特別是兩相流體，如濕飽和蒸汽兩相流不僅要求能測量質量流量還要能測量干度，因此幾乎所有流量計都無法測量。目前，對兩相流的測量和干度測量的研究成為世界各國攻克的難題，每年定期舉辦的國際兩相流測量技術研討會，各種論文，各種檢測方式， 可謂是百花齊放，百家爭鳴，人們的奮斗從來未停止過，然而很多是停留在實驗室和理論研究，沒有完整系列標準的產品，即便國外能提供的產品，價格昂貴，性能和實用性差。在多年的兩相流的應用與研究實踐中，本申請人曾實用新型并成功應用以一臺渦街流量計測量工況體積流量或流速，用另一臺表渦街流量計或靶式流量計或差壓式流量計組成復合式質量流量計收到較好的效果，但因多臺表組合在一起，其表體長度較長，體積笨重，價格較貴，壓損較大，維護工作量較大等。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供結構一種簡單合理，安裝和施工簡便，壓損小，體積小，能實現(xiàn)對流體的干度、質量流量多參數測量的復合型干度質量流量儀。本實用新型解決上述技術問題采用的技術方案是一種復合型干度質量流量儀， 其設有一管道表體，其特征是所述管道表體中安裝有一旋渦發(fā)生體和一檢測旋渦的探頭，
3探頭將檢測的流量頻率信號傳送到智能放大器；所述管道表體上旋渦發(fā)生體的上、下游分別設有取壓管，取壓管連接一差壓變送器，上下游取壓管將差壓信號傳送給差壓變送器，差壓變送器將差壓信號傳送到智能放大器；所述管道表體上還安裝一溫度或壓力傳感器，溫度或壓力傳感器檢測的信號傳送到智能放大器；流量頻率信號、差壓信號、溫度或壓力信號通過智能放大器采集、處理，實現(xiàn)對流體的干度、密度、質量流量的測量和顯示。本實用新型上述技術方案將渦街流量計、差壓節(jié)流裝置、溫度或壓力傳感器集一體，共用一個表體，共用一個旋渦發(fā)生體、共用一個電源，共用一個功能強大的智能放大器， 實現(xiàn)流體的干度測量及流體的質量流量測量等多參數測量的目的。整機結構緊湊，如同一臺渦街流量計或一臺差壓流量計大小，整機小巧、重量輕、壓損小、功能強，本實用新型大大降低使用中的安裝要求，節(jié)省管材，只占一臺表的空間位置并大大縮短前后直管段的長度， 降低了技術安裝的要求，安裝、維護極為方便。本實用新型解決上述技術問題采用的另一技術方案是一種復合型干度質量流量儀，其設有一管道表體，其特征是所述管道表體中安裝有一旋渦發(fā)生體和一檢測旋渦的探頭，探頭將檢測的流量頻率信號傳送到智能放大器，經放大處理分離對應干度或密度的幅值信號；所述管道表體上還連接一溫度或壓力傳感器，溫度或壓力傳感器檢測的信號傳送到智能放大器；流量頻率信號、幅值信號和溫度或壓力信號通過智能放大器的CPU微處理器采集、處理、標定，生成干度或密度測量曲線，實現(xiàn)對流體的干度、密度、質量流量的測量。本實用新型將所述探頭檢測的流量頻率信號分離出對應干度或密度的幅值信號， 將流量頻率信號、幅值信號和溫度或壓力信號經CPU微處理器采集、信號處理，在需要測量的干度或密度范圍內，選擇若干個標定點，通過化驗得到各標定點的干度值，測量各標定點對應的幅值信號的幅值或流量頻率值和溫度或壓力值，然后將每個標定點的干度值、幅值或流量頻率值、溫度或壓力值作為一組標定參數，將各標定點的標定參數置入CPU微處理器，CPU微處理器處理后生成一干度或密度測量曲線，實現(xiàn)對干度、密度、質量流量參數的測量。本實用新型上述技術方案僅用一臺渦街流量計加上溫度或壓力傳感器就可實現(xiàn)上述多參數的測量?？梢怨?jié)省一臺差壓式流量計極及其配套閥門附件，特別是在冬季怕隔離器、引壓管及變送器凍裂。因此，給用戶有了更多的選擇，用戶可以根據情況、靈活組配， 既省費用，更為安全。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。圖2是圖1中增加整流裝置的結構示意圖。圖3是本實用新型實施例2的結構示意圖。圖4是本實用新型實施例2智能放大器原理框圖。圖5是本實用新型實施例2智能放大器另一原理框圖。圖中的標號是1.旋渦發(fā)生體，2.管道表體，3.取壓管，4.截止閥，5.探頭，6.支撐連接體，7.智能放大器，8.溫度或壓力傳感器，9.差壓變送器，10.整流裝置，11.平衡三閥組，12.隔離器。
具體實施方式
實施例1 從圖1中可以看出，一種復合型干度質量流量儀，其設有一管道表體2， 管道表體2中安裝有一旋渦發(fā)生體1和一檢測旋渦的探頭5，探頭外部設有支撐連接體6， 支撐連接體6下部連接固定在管道表體2上，上部連接支撐智能放大器7，探頭5將流量頻率信號傳送到智能放大器7 ；所述管道表體2上旋渦發(fā)生體的上、下游分別設有取壓管3，取壓管3連接一差壓變送器9，上、下游取壓管將差壓信號傳送給差壓變送器9，差壓變送器9 將差壓信號傳送到智能放大器7 ；所述管道表體2上旋渦發(fā)生體的上游或下游還連接一溫度或壓力傳感器8，溫度或壓力傳感器8檢測的信號傳送到智能放大器；流量頻率信號、差壓信號、溫度或壓力信號通過智能放大器采集、處理，實現(xiàn)對流體的密度、干度、質量流量的測量和顯示。本裝置中管道表體2是連接流體管道和安裝旋渦發(fā)生體1、檢測旋渦的探頭5、取壓管3、溫度或壓力傳感器8、支撐連接體6等部件的基體。旋渦發(fā)生體1作用主要是使流體流經該發(fā)生體時分離出有規(guī)則的旋渦，同時也是差壓表的節(jié)流件，該旋渦對檢測旋渦的探頭5產生振蕩力，探頭5受到旋渦振蕩力的作用后將流量信號傳遞到智能放大器7的前置放大處理電路，經后級電路變換處理后輸入CPU微處理器運算和信號處理。支撐連接體 6主要是連接管道表體2和智能放大器7，起支撐智能放大器以及屏蔽外磁場對檢測旋渦的探頭引線的干擾的作用。取壓管3安裝在管道表體2中的旋渦發(fā)生體1的上游和下游，其將旋渦發(fā)生體上游和下游形成的差壓引導輸送到差壓變送器9。取壓管3上還可以安裝截止閥4，截止閥4作用是調試和維修用。差壓變送器9和取壓管3之間還連接有平衡三閥組11和隔離器12。平衡三閥組11的作用是調整差壓零點和維修差壓變送器9用。隔離器12的作用是將高溫介質進行隔離，以避免高溫傳導到差壓變送器造成損壞，差壓變送器 9將差壓變成電信號放大處理后傳到智能放大器7。該實施例中在直管段長度不能滿足儀表正常技術要求的情況下，特別是兩相流體如濕飽和蒸汽干度范圍寬、干度較低的情況下，管道表體2的上游端還連接安裝一整流裝置10。否則儀表將無法正常工作。如圖2所示。整流裝置10的具體組成結構在本申請人 ZL200920308865. 9中已詳細描述。上述所有信號包括流量頻率信號(含幅值信號)、差壓信號、溫度或壓力信號通過智能放大器的CPU微處理器采集、信號處理、計算、查表、軟件設計程序編程等，實現(xiàn)對流體的密度、干度、質量流量的測量和顯示。并輸出標準信號4-20mA、485通訊信號、GPRS無線遠傳信號。本實用新型實施例1工作過程和原理是流體通過旋渦發(fā)生體1時，在其下游兩側交替產生旋渦，旋渦作用力對檢測旋渦的探頭5產生升力，該信號經放大電路放大，濾波，整形成脈沖頻率信號，該頻率信號即為流量頻率信號。即Q工=3600(秒)Xf/ k (式1)，其中Q工為工況下的體積流量(m3/h)，f為流量頻率，k為儀表常數。同時， 流體通過旋渦發(fā)生體1時，在其上游形成正壓，下游形成負壓，通過上下游的取壓管 3將其差壓信號傳送到差壓變送器9，再由差壓變送器輸出差壓的電信號傳送到智能放大器7，根據伯努利定律在節(jié)流件上下游形成的差壓信號符合下述計算式Q工=k·
^SPTP (式2)，其中q工為工況體積流量，ΔΡ為差壓值，ρ為介質工況密度，k為系數。將式1中的Q工代入式2中即可求得ρ密度，從而可求得質量流量。即Qe=Q工· P，其中％為質量流量，再則，由于濕飽和蒸汽的干度與溫度(或壓力)、密度成對應關系式，故我們將所測得的溫度(或壓力)和密度經查表計算就可測量到干度。本實用新型測量精度高、穩(wěn)定性好特別是測量干度的精度優(yōu)于3%，大大優(yōu)于國內外其它方法測量的精度和性能。本裝置不是簡單的三位一體的組合結構，而是將它們共有的特性巧妙地結合在一起，即三種測量儀共用一個表體，共用一個旋渦發(fā)生體、共用一個電源，共用一個功能強大的智能放大器，實現(xiàn)流體的干度測量及流體的質量流量測量等多參數測量的目的，因此整機結構緊湊如同一臺渦街流量計或一臺差壓流量計大小，整機小巧、重量輕、壓損小、功能強。本實用新型大大降低使用中的安裝要求，節(jié)省管材，只占一臺表的空間位置，安裝、維護極為方便。實施例2 從圖3中可以看出，一種復合型干度質量流量儀，其設有一管道表體2， 所述管道表體2中安裝有一旋渦發(fā)生體1和一檢測旋渦的探頭5，探頭5外部設有支撐連接體6，支撐連接體6下部連接固定在管道表體上，上部連接支撐智能放大器7，探頭5將檢測的流量頻率信號傳送到智能放大器7，經放大處理分離對應干度或密度的幅值信號；所述管道表體上旋渦發(fā)生體的上游或下游還連接一溫度或壓力傳感器8，溫度或壓力傳感器檢測的信號傳送到智能放大器7 ；流量頻率信號、幅值信號和溫度或壓力信號通過智能放大器的CPU微處理器采集、處理、標定，生成干度或密度測量曲線，實現(xiàn)對流體的密度、干度、 質量流量的測量。該實施例中在直管段長度不能滿足儀表正常技術要求的情況下，特別是兩相流體如濕飽和蒸汽干度范圍寬、干度較低的情況下，管道表體2的上游端還連接安裝一整流裝置。整流裝置的具體組成結構在本申請人ZL200920308865. 9中已詳細描述。本實用新型其利用卡門渦街流量計，將所述探頭檢測的流量頻率信號分離出對應干度或密度的幅值信號，將流量頻率信號、幅值信號和溫度或壓力信號經CPU微處理器采集、信號處理，在需要測量的干度范圍內，選擇若干個標定點，通過化驗得到各標定點的干度值，測量各標定點對應的幅值信號的幅值或流量頻率值和溫度或壓力值，然后將每個標定點的干度值、幅值或流量頻率值、溫度或壓力值作為一組標定參數，將各標定點的標定參數置入CPU微處理器，CPU微處理器處理后生成一干度測量曲線，實現(xiàn)對干度、密度、質量流量參數的測量。基于干度、密度及溫度或壓力三者之間存在的關系，當知道干度和溫度或壓力便可知道對應的密度，同樣當知道密度和溫度或壓力便可知道對應的干度。因此本實用新型干度標定測量方法同樣也是密度標定測量方法。因此，只要解決干度和密度其中之一的參數值，便可實現(xiàn)測量所需要的干度和密度。本實用新型僅用一臺渦街流量計加上溫度或壓力傳感器就可實現(xiàn)上述多參數的測量。可以節(jié)省一臺差壓式流量計極其配套閥門附件，特別是在冬季怕隔離器、引壓管及變送器凍裂，因此，給用戶有了更多的選擇，用戶可以根據情況、靈活組配，既省費用，更為安全。圖4和圖5是本實用新型實施例2智能放大器的原理框圖。從圖4中可以看出，智能放大器7將檢測旋渦的探頭5檢測的旋渦振蕩信號傳送到前置放大處理電路(稱為前置放大)，經前置放大處理的信號傳送到后級放大處理電路分離出兩路信號一路信號為流量頻率信號，所述流量頻率信號，經CPU計算得到瞬時體積流量(m3/h)。另一路信號為干度或密度對應的幅值信號，該信號大小變化與流體的密度(P ) 大小變化呈對應關系，上述兩種信號經CPU微處理器采集、處理。從圖5中可以看出，智能放大器7將檢測旋渦的探頭5檢測的旋渦振蕩信號傳送到第一級放大處理電路(稱為前置電路)，經前置放大處理的信號傳送到后級放大處理電路直接傳送到CPU微處理器進行采集、處理。本實用新型在需要測量的干度范圍內，選擇若干個標定點，一般選擇2 5個標定點即可，通過化驗得到每個標定點的干度值，測量各標定點對應的信號幅值或流量頻率值和溫度值或壓力值，作為一組標定參數。將各標定點所得到的每一組標定參數置入CPU處理器，處理后生成一干度或密度測量曲線，便可測得干度或密度。例如在蒸汽鍋爐出口選三個干度標定點第一個干度標定點經化驗其干度值為75，測得溫度為320°C，此時可查表得到密度值為83. 44kg/m3，測得該干度或密度對應的幅值為0. 25mv ；第二個干度標定點經化驗其干度值為65，測得溫度為300°C，此時查表得到密度值為68. 66 kg/m3，干度或密度對應的幅值為0. 19mv。第三個干度標定點經化驗其干度值為55，測得溫度為280°C，此時經查表得到密度值為58. 17 kg/m3，干度或密度對應的幅值為0. 09mv。將上述三個標定點的干度值(或密度值)、幅值(mv)、溫度值(或壓力值)置入智能放大器，處理后生成一干度或密度測量曲線。便可測得55% 75%干度范圍內的任何干度值(或密度值)。本方法所測干度的精度為< 3%，遠遠優(yōu)于國內外其它測量方式(5% 10%)，且信號穩(wěn)定，能滿足雙相流濕飽和蒸汽測量的技術要求。又例如在蒸汽鍋爐出口選三個干度標定點第一個干度標定點經化驗其干度值為75，測得溫度為320°C，此時可查表得到密度值為83. 44 kg/m3，測得該干度或密度對應的流量頻率值為270 Hz ；第二個干度標定點經化驗其干度值為65，測得溫度為300°C，此時查表得到密度值為68. 66 kg/m3，干度或密度對應的流量頻率值為MO Hz。第三個干度標定點經化驗其干度值為55，測得溫度為280°C，此時經查表得到密度值為 58. 17 kg/m3，干度或密度對應的流量頻率值為205 Hz0將上述三個標定點的干度值(或密度值)、流量頻率值、溫度值(或壓力值)置入智能放大器，處理后生成一干度或密度測量曲線。便可測得55% 75%干度范圍內的任何干度值(或密度值)。本方法所測干度的精度為 (3%，遠遠優(yōu)于國內外其它測量方式(5% 10%)，且信號穩(wěn)定，能滿足雙相流濕飽和蒸汽測量的技術要求。本實用新型的渦街差壓復合型干度質量流量儀，為卡門渦街原理的應用與研究揭開嶄新的一頁，是歷史性的一次飛躍和創(chuàng)新，它獨特的優(yōu)勢是其它流量儀表無法比擬的，必將產生深遠影響，為進入國際市場出口創(chuàng)匯建立新的平臺，其經濟效益和社會效益是十分巨大的。
權利要求1 一種復合型干度質量流量儀，其設有一管道表體，其特征是所述管道表體中安裝有一旋渦發(fā)生體和一檢測旋渦的探頭，探頭將檢測的流量頻率信號傳送到智能放大器；所述管道表體上旋渦發(fā)生體的上、下游分別設有取壓管，取壓管連接一差壓變送器，上下游取壓管將差壓信號傳送給差壓變送器，差壓變送器將差壓信號傳送到智能放大器；所述管道表體上還安裝一溫度或壓力傳感器，溫度或壓力傳感器檢測的信號傳送到智能放大器；流量頻率信號、差壓信號、溫度或壓力信號通過智能放大器采集、處理，實現(xiàn)對流體的干度、密度、質量流量的測量和顯示。
2.根據權利要求1所述復合型干度質量流量儀，其特征是在管道表體上游端安裝連接一整流裝置。
3.一種復合型干度質量流量儀，其設有一管道表體，其特征是所述管道表體中安裝有一旋渦發(fā)生體和一檢測旋渦的探頭，探頭將檢測的流量頻率信號傳送到智能放大器，經放大處理分離對應干度或密度的幅值信號；所述管道表體上還連接一溫度或壓力傳感器， 溫度或壓力傳感器檢測的信號傳送到智能放大器；流量頻率信號、幅值信號和溫度或壓力信號通過智能放大器的CPU微處理器采集、處理、標定，生成干度或密度測量曲線，實現(xiàn)對流體的干度、密度、質量流量的測量。
4.根據權利要求3所述復合型干度質量流量儀，其特征是在管道表體上游端安裝連接一整流裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種復合型干度質量流量儀，管道表體中安裝有一旋渦發(fā)生體和一檢測旋渦的探頭，探頭將流量頻率信號傳送到智能放大器；所述管道表體上設有取壓管，上下游取壓管將差壓信號傳送給差壓變送器，差壓變送器將差壓信號傳送到智能放大器；溫度傳感器檢測的信號傳送到智能放大器；通過智能放大器采集、處理，實現(xiàn)對流體的密度、干度、質量流量的測量。本實用新型結構緊湊，重量輕、壓損小、功能強，大大降低使用中的安裝要求，節(jié)省管材，只占一臺表的空間位置，安裝、維護方便。
文檔編號G01N9/32GK201974199SQ20112001424
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權日2011年1月18日
發(fā)明者姚賢卿, 朱承綱, 畢玉山, 祁曉明, 趙繼強, 郜斌 申請人:姚賢卿