[發(fā)明專利]基于渦街流量計和均速管流量計的濕蒸汽測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110432481.3
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113188624B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方立德;劉旭;劉月圓;葉興躍;郭素娜
• 申請（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號: G01F1/88
• 分類號: G01F1/88;G01F1/90;G01N7/00
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡耸聞?wù)所有限公司 13112
• 代理人: 胡素梅

本發(fā)明提供了一種基于渦街流量計和均速管流量計的濕蒸汽測量裝置及方法。該測量裝置具體是在管道內(nèi)設(shè)置阻流體，阻流體為截面呈類等腰梯形的中空柱狀體結(jié)構(gòu)；在阻流體內(nèi)設(shè)置有用于將阻流體內(nèi)腔分隔為全壓腔和靜壓腔的隔板；在阻流體的迎流面上開有四個全壓孔，在阻流體的背流面上開有兩個靜壓孔。本發(fā)明中阻流體既作為渦街發(fā)生體，又作為均速管管體。本發(fā)明實現(xiàn)了渦街均速管一體化，利用差壓變送器和渦街傳感器分別測量平均差壓和頻率兩路信號，進而求得質(zhì)量流量和干度，這一創(chuàng)新會避免多點測量帶來的測量誤差，為飽和濕蒸汽的測量提供了一種新的思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及兩相流檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于渦街流量計和均速管流量計的濕蒸汽測量裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，濕蒸汽質(zhì)量流量及干度檢測的方法有人工化驗方法、熱力學(xué)法(節(jié)流法、加熱法、相分離法、凝結(jié)法等)、光學(xué)測量法、微波測量法、放射法、示蹤法等。

人工化驗法是應(yīng)用較早的一種濕蒸汽干度測量方法，通過取樣并根據(jù)水中鹽與石蕊試液接觸會變色的原理測得鹽含量，進而求得干度。這種方法簡單易操作，但分析時間滯后，不能及時反映現(xiàn)場生產(chǎn)情況。

熱力學(xué)方法主要包含節(jié)流法、加熱法、相分離法和凝結(jié)法。節(jié)流法通過孔板與臨界流量節(jié)流器測量濕蒸汽質(zhì)量流量及干度。加熱法采用特定裝置將濕蒸汽加熱成過熱蒸汽，通過測量壓力、溫度、濕蒸汽質(zhì)量以及所需熱量計算蒸汽干度值，該方法精確度較高。相分離方法主要通過分離液相和氣相測量各相流體的質(zhì)量流量和干度，這種方法的不足是不能完全做到將氣液兩相流完全分離，有一定的測量誤差。凝結(jié)法是使待測蒸汽在絕熱間壁式冷卻器中與冷卻水換熱凝結(jié)成水，根據(jù)熱力學(xué)原理及能量平衡方程計算干度值，該方法由于冷卻水量等的參與，會給測量結(jié)果帶來一定的誤差。

光學(xué)測量法根據(jù)光線對濕蒸汽折射率的響應(yīng)，通過對蒸汽中氣液兩相折射率采樣、分析，得到氣液兩相比例、密度，進而得到干度值，為之后的濕蒸汽的測量奠定了基礎(chǔ)。

微波測量法通過諧振腔內(nèi)介質(zhì)介電常數(shù)變化引起腔內(nèi)諧振頻率變化的原理測量蒸汽干度。

放射法利用氫密度對中子的衰減性以及熱中子散射敏感性較高的原理測量蒸汽干度值，該方法通過中子密度計與流量計進行測量，缺點是操作復(fù)雜、成本較高，測量精度隨中子輻射積累的影響下降。

示蹤法有兩種，分別是化學(xué)離子示蹤法和放射性元素示蹤法。示蹤法的測量原理是利用蒸汽干度與水中添加物與冷凝器中添加物的濃度之間的比例關(guān)系來計算濕蒸汽干度值。該方法誤差較小，操作復(fù)雜，造價較高。

目前，段小維和李世武利用冷凝式濕蒸汽干度測量方法，研制濕蒸汽質(zhì)量流量、干度測量裝置檢測臺，通過電熱蒸汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽，采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)濕蒸汽流量，通過一級換熱器調(diào)控濕蒸汽干度，由二級換能器將蒸汽冷凝為凝結(jié)水，通過測凝結(jié)水的質(zhì)量計算濕蒸汽的質(zhì)量流量，確定濕蒸汽的干度。缺點就是該測量方法對野外條件的適應(yīng)性不理想。寧德亮等人利用電容法測量濕度原理設(shè)計一種同軸式圓筒形電容式傳感器，實現(xiàn)蒸汽濕度在線測量。杜義鵬等人利用雙渦街聯(lián)合法測量兩相流或多相流流動過程，采用兩個渦街傳感器分別測量流體的平均流速和渦街升力，實現(xiàn)了對濕飽和蒸汽的流量、密度和干度的測量。蒲城等人采用渦街流量計、V椎流量計、差壓變送器、溫度傳感器的聯(lián)合式測量裝置產(chǎn)生的頻率信號和錐形流量計產(chǎn)生的差壓信號得到濕蒸汽實際密度，進而代入渦街或V椎的流量公式得到實際質(zhì)量流量，通過測量管道溫度、壓力求得飽和濕蒸汽的干密度，進而得到飽和濕蒸汽的干度。這種聯(lián)合測量裝置存在的不足是裝置較為復(fù)雜，并且進行多點測量會引起較大的測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種基于渦街流量計和均速管流量計的濕蒸汽測量裝置及方法，以解決現(xiàn)有聯(lián)合測量裝置較為復(fù)雜、且進行多點測量會引起較大測量誤差的問題。