專利名稱:節(jié)流元件-多孔動(dòng)壓探針組合式雙相流量干度計(jì)的制作方法
本實(shí)用新型屬于雙相流體流量干度測量儀表。
在動(dòng)力、化工、石油和核能等工程領(lǐng)域中，人們常常會遇到汽(氣)液雙相流體流動(dòng)。如何精確地同時(shí)測定汽(氣)液雙相流體的兩個(gè)重要參數(shù)——流量和干度，一直是人們試圖解決的問題。在這種雙相流的雙參數(shù)測量中，由于有兩個(gè)未知數(shù)，因此人們常常采用兩種特性不同的測量元件組合在一起，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)測量汽(氣)液雙相流的流量和干度。目前這方面的儀表有孔板與齒輪流量計(jì)的組合，它僅適用于低壓、高粘性的汽(氣)液雙相流體；雙園缺孔板的組合，它的測量誤差較大，平均誤差為30％，最大可達(dá)100％；擾流子與文丘利管的組合，這種儀表由于擾流子本身難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，且易變形或斷裂，使用受到限制；γ射線密度計(jì)與畢托管(或靶式流量計(jì))的組合，這種儀表成本高，操作煩瑣且測量精度不高，工業(yè)上也難以推廣應(yīng)用。本實(shí)用新型針對以上問題，提出采用節(jié)流元件(孔板、文丘利管或噴咀)與多孔動(dòng)壓探針(笛形管亦稱均速管，或畢托管)的組合，可同時(shí)精確地測量汽(氣)液雙相流的流量和干度。
圖1為孔板——多孔動(dòng)壓探針組合式雙相流量干度計(jì)及其測量方法示意圖。圖2為文丘利管——多孔動(dòng)壓探針組合式雙相流量干度計(jì)及其測量方法示意圖。圖中(1)為均速管全壓孔；(2)為均速管靜壓孔；(3)為孔板；(4)為孔板法蘭；(5)為法蘭測量孔；(6)為被測管狀物；(7)、(8)為差壓變送器；(9)為壓力變送器；(10)為微型計(jì)算機(jī)；(11)為靜壓測量孔；(12)為連接法蘭；(13)為文丘利管；(14)為文丘利管測壓孔。
圖3為笛形管橫截面的幾種形狀。圖中(15)為園形；(16)為橢園形；(17)為棱形；(18)為梯形；(19)為倒梯形。
圖4為孔板透鏡墊結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為整體式文丘利管結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的要點(diǎn)是，分別用一個(gè)節(jié)流元件和多孔動(dòng)壓探針作為測量元件。節(jié)流元件可以是孔板、文丘利管或噴咀。多孔動(dòng)壓探針可以是笛形管(亦稱均速管)或畢托管。節(jié)流元件與多孔動(dòng)壓探針的前后安裝次序?qū)y量結(jié)果沒有影響，只要二者保持足夠的距離(一般≥15D，D為被測管道內(nèi)徑)?？装蹇刹捎脴?biāo)準(zhǔn)孔板或非標(biāo)準(zhǔn)孔板。高壓時(shí)，可采用孔板與透鏡墊整體加工的結(jié)構(gòu)(如圖4所示)?？装宓娜悍绞娇梢允墙墙尤夯蜻h(yuǎn)離孔板取壓(例如孔板前2.5D，孔板后8D、10D等)。文丘利管采用漸縮和漸擴(kuò)部分整體加工的結(jié)構(gòu)(如圖5所示)。噴咀為普通的噴咀，笛形管上的全壓孔按等面積環(huán)原則布置；靜壓孔開在笛形管背面(如圖1所示)。當(dāng)被測管道直徑較小時(shí)，笛形管的靜壓孔也可直接開在被測管道壁面上，或采用普通的畢托管作為動(dòng)壓探針。
節(jié)流元件和多孔動(dòng)壓探針通常采用黃銅或不銹鋼等材料制成。該雙相流量干度計(jì)在使用時(shí)，應(yīng)保證引壓管內(nèi)充滿單相的液體。具體的測量步驟是通過壓力變送器和差壓變送器分別測得管內(nèi)系統(tǒng)壓力P，節(jié)流元件前后壓差ΔP，多孔動(dòng)壓探針的壓差ΔPa，由微型計(jì)算機(jī)直接計(jì)算并顯示出被測雙相流體的流量和干度。因?yàn)樵谝欢▔毫下，節(jié)流元件測得的ΔPo和多孔動(dòng)壓探針測得的壓差ΔPa都是兩相流體的流量M和干度x的函數(shù)，即ΔPo＝fo(M，x)，ΔPa＝fa(M，x)。但ΔPo反映的是兩相流體通過節(jié)流元件時(shí)的加速壓降(在遠(yuǎn)離孔板取壓的情況下，反映的是兩相流體通過孔板時(shí)的局部阻力損失與管道摩擦阻力之和)，而ΔPa反映的是兩相流體的動(dòng)壓。所以，函數(shù)fo與fa有著完全不同的形式，且它們是相互獨(dú)立的。故根據(jù)P，ΔPo和ΔPa即可測出M和x值。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，在較大的壓力變化范圍內(nèi)均能連續(xù)進(jìn)行測量，測量誤差小于5％；各測量值可用微型計(jì)算機(jī)處理并自動(dòng)記錄。
實(shí)施例1應(yīng)用本實(shí)用新型測量空氣——水兩相流。采用孔板——笛形管組合。被測管道內(nèi)徑D＝25毫米；管內(nèi)工作壓力1個(gè)大氣壓?？装搴偷研喂芫命S銅制成。孔板開孔截面比m＝0.25；采用角接取壓。孔板與笛形管相距15D。
根據(jù)下列關(guān)系式(1)和(2)，在測得ΔPo，ΔPa和工作壓力P后可算出干度x和雙相流體流量M。
x＝0.11185( (ΔPo)/(ΔPa) )－2.34608 (1)
M =aFm2ρL△ PO［2.17015+x(1.11268ρLρG-2.17015 ］(2)]]>式中M——雙相流體流量，公斤／秒；x——雙相流體干度；a——孔板的流量系數(shù)，等于0.6345；ρL——水的密度，根據(jù)工作壓力及溫度算出，公斤／米3；ρG——空氣的密度，根據(jù)工作壓力及溫度算出，公斤／米3；m——孔板開孔截面比，等于0.25；F——被測管道流通截面積，米2；ΔPo和ΔPa的單位是帕斯卡。
實(shí)施例2應(yīng)用本實(shí)用新型測量水蒸氣——水的雙相流。采用孔板與笛形管組合。被測管道內(nèi)徑D＝67毫米；管內(nèi)工作壓力127個(gè)大氣壓，孔板和笛形管均用不銹鋼制成?？装宀捎媒墙尤悍绞剑豢装迮c笛形管相距15D。
根據(jù)下面關(guān)系式(3)、(4)，在測得ΔPo和ΔPa后即可算出干度x和雙相流體流量M。
x＝1.3932316－0.042417639( (ΔPo)/(ΔPa) )
M＝1.127323201△ρa(bǔ)0.281888934+17.7094191x(4)]]>式中M——被測雙相流體流量，噸／時(shí)；x——被測雙相流體干度；ΔPo和ΔPa的單位是毫米水柱。
實(shí)施例3應(yīng)用本實(shí)用新型測量水蒸汽——水雙相流。采用文丘利管與笛形管組合。文丘利管和笛形管均用不銹鋼制成。被測管道內(nèi)徑D＝67毫米；工作壓力127個(gè)大氣壓。
根據(jù)下面關(guān)系式(5)、(6)，在測得ΔPo和ΔPa后即可算出干度x和雙相流體流量M。
M＝0.16151 △ PO-0.32524 △ Pa(5)]]>x＝6.6731×10－3＋0.05445( (△Pa)/(M2) ) (6)式中M——雙相流體的流量，噸／時(shí)。
x——雙相流體的干度；ΔPo和ΔPa的單位為毫米水柱。
權(quán)利要求
1.一種由二個(gè)不同特性測量元件組合起來的雙相流量干度計(jì)，其特征在于由一個(gè)節(jié)流元件和一個(gè)多孔動(dòng)壓探針構(gòu)成。節(jié)流元件和多孔動(dòng)壓探針保持適當(dāng)距離置于被測管狀物內(nèi)；節(jié)流元件可以在多孔動(dòng)壓探針前或在其后。
2.一個(gè)按照權(quán)利要求
1所述的雙相流量干度計(jì)，其特征在于節(jié)流元件是孔板，而多孔動(dòng)壓探針是笛形管(亦稱均速管)或畢托管。
3.一個(gè)按照權(quán)利要求
1所述的雙相流量干度計(jì)，其特征在于節(jié)流元件是文丘利管，而多孔動(dòng)壓探針是笛形管(亦稱均速管)或畢托管。
4.一個(gè)按照權(quán)利要求
1所述的雙相流量干度計(jì)，其特征在于節(jié)流元件是噴咀，而多孔動(dòng)壓探針是笛形管(亦稱均速管)或畢托管。
5.按照權(quán)利要求
2、3或4所述的笛形管，其特征在于笛形管的橫截面是園形(15)，橢園形(16)，棱形(17)，梯形(18)及倒梯形(19)，笛形管可用黃銅或不銹鋼制成。
6.按照權(quán)利要求
2、3或4所述的笛形管，其特征在于笛形管上的全壓孔按等面積環(huán)的原則布置，靜壓孔開在其背面或直接開在被測管道的壁面上。
7.按照權(quán)利要求
2所述的孔板，其特征在于孔板與透鏡墊整體加工而成。
8.按照權(quán)利要求
3所述的文丘利管，其特征在于文丘利管的漸縮和漸擴(kuò)部分整體加工而成。
專利摘要
本實(shí)用新型采用節(jié)流元件與多孔動(dòng)壓探針組合的方式，實(shí)現(xiàn)同時(shí)測量雙相流體的流量和干度，節(jié)流元件可以是孔板、文丘利管或噴嘴；多孔動(dòng)壓探針可以是笛形管(亦稱均速管)或畢托管。該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，在較大的壓力變化范圍內(nèi)均能連續(xù)測量，測量誤差＜5％；各測量值可用微型計(jì)算機(jī)處理并自動(dòng)記錄。
文檔編號G01F1/34GK86203508SQ86203508
公開日1987年9月9日 申請日期1986年5月23日
發(fā)明者林宗虎, 王棟, 申國強(qiáng) 申請人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan