[發明專利]雙錐流量計輔以相關超聲波流量計的氣液兩相流測量裝置

無效

• 申請號: 201410081971.3
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103822676A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 劉鐵軍;謝代梁;張凌峰;許鵬
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01F7/00
• 分類號: G01F7/00;G01F1/34;G01F1/66
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種氣液兩相流測量裝置，尤其是涉及采用一種雙錐流量計輔以相關超聲波流量計的氣液兩相流測量裝置。

背景技術

雙錐流量計是一種新型是差壓式流量計，它是在V錐流量計的結構基礎上提出的一種新型節流裝置。雙錐流量計改變了傳統節流件將流體迅速收縮到管道軸線附近的設計理念，而是利用V形的前部尖錐角將流體慢慢節流收縮到管道內壁。這一改變使得雙錐流量計較其他傳統的差壓式流量計而言具有許多獨特的優點：壓損小、抗擾動能力強、直管段要求短等。雙錐流量計相比于其前身V錐流量計，在錐體結構上進行了改進，通過一段圓柱體連接一個同角度的錐體，形成了一個雙錐，使流通面積經過一段距離穩定后再逐漸擴大。該結構對尾部的流體有一定的導流，可以起到防止流動分離，減少漩渦等的作用，可進一步減小壓損。

根據現有文獻大量的研究，差壓、體積流量及氣相含率瞬時值滿足一定的函數關系，即：ΔP/Q_v²＝kμ+b，式中ΔP為所測得的差壓，Q_v為體積流量，μ為氣相體積含率，若可以準確測得差壓ΔP和體積流量Q_v，就可以準確求得氣相體積含率。

相關流速測量技術是以隨機過程的相關理論和信息理論為基礎發展起來的一種流動參數檢測技術。隨著相關流速測量技術的完善與發展，越來越顯示出它在解決困難流體的參數測量，特別是兩相（氣/液、氣/固和液/固）流體以及多相流體的參數測量問題上所具有的巨大潛力，并已被證明是解決兩相管流檢測問題的一個強有力的技術工具。

與其它兩相流體流動參數測量技術相比較，相關流速測量技術有著許多突出的優點：它可直接利用被測流體內部存在的隨機流動噪聲現象產生對傳感器的調制作用來提取有用的流動噪聲信號，無須在流體中投入示蹤物；其超聲波換能器部分可作成夾鉗式結構，無可動部件，對被測流體不會產生阻礙作用等等。

流體的流動過程中一定會伴有流動噪聲，相關超聲波流量計就是對這種噪聲予以檢測，并通過適當的處理，提取出所期望的流速信息的有用噪聲，從而準確測得流體的流速，彌補差壓式流量計在兩相流體積流量測量精度上的不足，提高氣相體積含率的測量精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙錐流量計輔以相關超聲波流量計的氣液兩相流測量裝置，提高兩相流體積流量及氣相體積含率的測量精度。

本發明采用的技術方案是：

本發明包括雙錐流量計，相關超聲波流量計，相關超聲波流量計信號處理電路和雙錐流量計信號處理電路；雙錐流量計安裝在測量管道一端，由一對上游超聲波換能器和一對下游超聲波換能器組成的相關超聲波流量計安裝在測量管道另一端，安裝有雙錐流量計的測量管道一端通過法蘭與進口管道連接，安裝有相關超聲波流量計的測量管道的一端通過另一法蘭與出口管道連接。

雙錐流量計信號處理電路：包括差壓傳感器、濾波放大電路、MSP430單片機和輸出顯示電路；測量管道壁上的第一取壓孔和第二取壓孔分別與差壓傳感器的兩個取壓管道連接后，差壓傳感器的輸出信號經濾波放大電路、MSP430單片機與液晶顯示電路連接。

相關超聲波流量計信號處理電路：有兩路結構相同的濾波放大電路，濾波放大電路的一端分別與上游超聲波換能器和下游超聲波換能器的接收端連接，濾波放大電路的另一端分別通過各自的AD轉換電路后與S3C2410單片機連接，S3C2410單片機通過I/O口與MSP430單片機連接。

所述雙錐流量計，包括第一取壓孔、第二取壓孔、第三取壓孔和雙錐節流件；第一取壓孔位于上游流體收縮前處；第二取壓孔位于節流件喉部正中間最小流通面積處；第三取壓孔位于下游流體恢復時處；雙錐節流件由前后兩個同為45°錐角的錐體和中間帶有支撐件的圓柱體組成。

所述雙錐流量計信號濾波放大電路，包括放大器和RC濾波電路；儀用放大器AD620的2、3兩腳與差壓傳感器的輸出相接；儀用放大器AD620的第6管腳與RC濾波電路相接；RC濾波電路由一個電阻和電容組成。

所述MSP430單片機，采用msp430f5438，為德州儀器公司生產的430系列16位超低功耗微控制器；輸出顯示電路采用12864點陣帶漢字液晶模塊。