雙差壓濕氣流量在線測量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種濕氣流量在線監(jiān)測裝置，尤其是一種文丘里與紡錘體雙差壓濕氣 流量在線測量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前市場上存在的流量計(jì)多為單相流體測量流量計(jì)，濕氣兩相流量在線測量的流 量計(jì)種類少且價格昂貴。差壓流量計(jì)性能穩(wěn)定且成本較低，應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛。在差壓法 流量測量模型中，流量是管道尺寸、流體物性及流量計(jì)差壓等的函數(shù)。雙差壓流量計(jì)主要由 前后兩個差壓流量計(jì)組成，在雙差壓濕氣流量在線測量模型中，兩相流量是管道尺寸、流體 物性、兩個差壓流量計(jì)的差壓等的函數(shù)。在實(shí)際測量過程中，已知管道尺寸和流體物性，通 過在線測量獲取流管道壓力、兩個流量計(jì)各自的差壓，換算出濕氣的兩相流量。當(dāng)前存在的 雙差壓濕氣流量在線測量裝置主要采用文丘里和孔板流量計(jì)的組合，或者文丘里和V錐流 量計(jì)的組合。其中孔板流量計(jì)的流動阻力較大，增加了流動壓降，對管道的濕氣運(yùn)輸不利。 同時，已存在的雙差壓組合流量計(jì)中文丘里放在后面，而前置的孔板或V錐對下游流場的 擾動較大，不利于組合流量計(jì)安裝區(qū)域的流場穩(wěn)定性保持，進(jìn)而影響到后置文丘里流量計(jì) 的測量性能。故需要在保持雙差壓流量計(jì)測量性能穩(wěn)定性的同時，盡量減小雙流量計(jì)造成 的管道流動阻力損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種雙差壓濕氣流量在線測量裝置，本 發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0004] 雙差壓濕氣流量在線測量裝置，包括上游的文丘里流量計(jì)、下游的紡錘體流量計(jì) 及處理器，文丘里流量計(jì)和紡錘體流量計(jì)的相對端通過法蘭連接，文丘里流量計(jì)和紡錘體 流量計(jì)分別連接處理器；
[0005] 文丘里流量計(jì)的入口位置和喉部位置分別設(shè)有壓力采集點(diǎn)，文丘里流量計(jì)采集前 后兩個壓力值Pl和P2,其中，文丘流量計(jì)里入口位置的壓力Pl為管道的壓力；
[0006] 紡錘體流量計(jì)的上游和追尾位置分別設(shè)置有壓力采集點(diǎn)，紡錘體流量計(jì)采集前后 兩個壓力值P3和P4 ;
[0007] 采集的壓力值PU P2、P3和P4傳遞到處理器中，處理器中存有濕氣兩相流量測量 模型，根據(jù)輸入的參數(shù)在線輸出氣液兩相各自的流量。
[0008] 進(jìn)一步地，所述文丘里流量計(jì)的另一端通過法蘭與被測管道連接，紡錘體流量計(jì) 的另一端通過法蘭與被測管道連接，管道內(nèi)的濕氣兩相流體流出經(jīng)過文丘里流量計(jì)、紡錘 體流量計(jì)再回到管道中。
[0009] 進(jìn)一步地，所述處理器設(shè)有用于輸入基本物理量信息的人機(jī)交互界面。
[0010] 根據(jù)上述雙差壓濕氣流量在線測量裝置的在線監(jiān)測方法，采用如下步驟：
[0011] (1)由人機(jī)交互界面輸入管道內(nèi)徑D、流量計(jì)的節(jié)流比β、氣相密度Pg、液相密度 P i，連接好數(shù)據(jù)接口，由裝置自動測量采集信息即可完成標(biāo)定；
[0012] (2)獲取每個流量計(jì)的兩相流量系數(shù)Cni與X ^的關(guān)系式：
[0013]
①
[0014] 其中，mg為氣相質(zhì)量流量，m :為液相質(zhì)量流量，
[0015] Χ?Μ為液相含量的大?。?br>[0016]
②
[0017] Cni與X 成近似線性關(guān)系：
[0018]
[0019] 其中，a，b與壓力及氣體的流量有關(guān)，通過前期對兩個單流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定獲得；
[0020] (3)文丘里流量計(jì)和紡錘體流量計(jì)分別將采集的壓力值PU P2、P3和P4傳遞到 處理器中，處理器處理得到文丘里流量計(jì)和紡錘體流量計(jì)分別測得的氣液兩相流動的差壓 Λ Ptp，由氣液兩相流動的差壓得到濕氣理論流量mtp。：
[0021]
[0022] (4)由步驟（1)、（2)、⑶得：
[0023]
[0024] 由上式求得氣相質(zhì)量流量mg，再由mg求得m 1<3
[0025] 所述步驟（2)中文丘里流量計(jì)行標(biāo)定獲得&1、b1:
[0026]
[0027] 紡錘體流量計(jì)標(biāo)定獲得a2、b2:
[0028]
[0029] 所述步驟（3)中文丘里流量計(jì)采集前后兩個壓力值Pl和P2,得到文丘里流量計(jì)的 差壓Λ Ptp，帶入到④式中得到文丘里流量計(jì)的理論測量流量mtp。；
[0030] 將文丘里上游的壓力Pl作為管道的壓力來流體的密度，帶入到②式獲得濕氣流 程的Xup紡錘體流量計(jì)采集前后兩個壓力值P3和P4,得到紡錘體流量計(jì)的差壓Λ Ptp，帶入 到④式中得到紡錘體流量計(jì)的理論測量流量mtp。。
[0031] 將Xlip文丘里流量計(jì)與紡錘體流量計(jì)分別得到的mtp。代入到標(biāo)定后的⑧式中，得 到與兩個流量計(jì)對應(yīng)的不同濕氣流量方程：
[0032]
CN 105157766 A 仇 叱 卞> 3/5 頁
[0033]
[0034] 聯(lián)立求解即可得到管道中的氣液兩相流量％和m 1<3
[0035] 采用如上方案取得的有益技術(shù)效果為：
[0036] 文丘里流量計(jì)布置在紡錘體流量計(jì)之前，最大程度的降低了前面流量計(jì)對流場及 后面流量計(jì)測量的影響。
[0037] 紡錘體流量計(jì)具有良好的流線型結(jié)構(gòu)，流動阻力?。磺揖哂辛己玫姆€(wěn)流和抗干擾 能力，布置在文丘里流量計(jì)下游，能最大程度的提高組合流量計(jì)的測量性能。
【附圖說明】
[0038] 圖1為雙差壓濕氣流量在線測量裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 結(jié)合附圖1對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明：
[0040] 雙差壓濕氣流量在線測量裝置2,包括上游的文丘里流量計(jì)1、下游的紡錘體流量 計(jì)3及處理器，文丘里流量計(jì)和紡錘體流量計(jì)的相對端通過法蘭連接，文丘里流量計(jì)和紡 錘體流量計(jì)分別連接處理器；
[0041 ] 文丘里流量計(jì)的入口位置和喉部位置分別設(shè)有壓力采集點(diǎn)，文丘里流量計(jì)采集前 后兩個壓力值Pl和P2 (Pl為文丘里流量計(jì)上游壓力，P2為文丘里流量計(jì)下游壓力），其中， 文丘流量計(jì)里入口位置的壓力Pl (即文丘里流量計(jì)上游壓力）為管道的壓力；
[0042] 紡錘體流量計(jì)的上游和追尾位置分別設(shè)置有壓力采集點(diǎn)，紡錘體流量計(jì)采集前后 兩個壓力值P3和P4 (P3為紡錘體流量計(jì)上游壓力，P4為紡錘體流量計(jì)下游壓力）；
[0043] 采集的壓力值PU P2、P3和P4傳遞到處理器中，處理器中存有濕氣兩相流量測量 模型，根據(jù)輸入的參數(shù)在線輸出氣液兩相各自的流量。
[0044] 文丘里流量計(jì)的另一端通過法蘭與被測管道連接，紡錘體流量計(jì)的另一端通過法 蘭與被測管道連接，管道內(nèi)的濕氣兩相流體流出經(jīng)過文丘里流量計(jì)、紡錘體流量計(jì)再回到 管道中。
[0045] 文丘里流量計(jì)和紡錘體流量計(jì)的相對端的法蘭、文丘里流量計(jì)與被測管道連接的 法蘭及紡錘體流量計(jì)與被測管道連接的法蘭統(tǒng)稱為連接法蘭4。
[0046] 處理器設(shè)有用于輸入基本物理量信息的人機(jī)交互界面。
[0047] 采用文丘里在前、紡錘體流量計(jì)在后的組合方式，文丘里對流場的擾動較小，從而 減小了對后面流量計(jì)測量性能的影響，而紡錘體流量計(jì)具有良好的流線型結(jié)構(gòu)，較孔板和V 錐有更好的穩(wěn)流