[其他]皮托管型流體測量裝置的改進(jìn)以及在液/氣兩相或多相系統(tǒng)中安裝該裝置的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85108279
• 申請日: 1985-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN85108279A
• 公開（公告）日: 1986-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 達(dá)雷爾·弗朗西斯·科爾曼;莫里斯·梅爾文·邦德
• 申請（專利權(quán)）人: 迪特里希標(biāo)準(zhǔn)器公司
• 主分類號(hào): G01P5/165
• 分類號(hào): G01P5/165;G01F1/46
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 曹永來,李曉舒

本發(fā)明涉及一種皮托管型流體測量裝置，該裝置包括一個(gè)非圓型截面的管狀體（18）;把管狀殼體與一個(gè)導(dǎo)管連接的裝置，使殼體一部份在導(dǎo)管內(nèi)，另一部份在導(dǎo)管外;一個(gè)在管狀體內(nèi)把該管狀體分成兩個(gè)增壓腔的隔墻;一個(gè)在把增壓腔連接在測量儀器上的上述另一部份中的通道;在管狀體上的許多孔而且至少一個(gè)孔對著導(dǎo)管的進(jìn)流端，一個(gè)孔對著導(dǎo)管的出流端。

在US-A-4154100中，皮托管型流體測量裝置最重要的特性是具有一個(gè)成形的所謂“非流線體”分割管道中流體流動(dòng)并在其兩側(cè)建立精確的流體分離區(qū)。依靠建立這些區(qū)域并形成其管體出流端，使流量不能再次超過流體狀況的寬范圍，由作用在兩個(gè)或多個(gè)面對進(jìn)流端孔檢測的平均動(dòng)態(tài)流體壓力和另一個(gè)面對出流端孔在圍繞探頭流動(dòng)時(shí)檢測的參照壓力或出流端壓力之間差值上的修正因素（流動(dòng)系數(shù)）確定的壓力能夠更為可靠并且能比沒有這種特性的皮托管型流量計(jì)更為精確地確定該壓力。

測量流體流量的皮托管型流量計(jì)多年來得到了廣泛應(yīng)用，其中某些早期裝置已經(jīng)獲得了專利近整個(gè)世紀(jì)。從表面看來它們具有結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，但實(shí)際上它們相當(dāng)復(fù)雜并且還應(yīng)當(dāng)更深入研究怎樣改進(jìn)它們的靈敏性以及在更寬的流體狀況下能夠?qū)⑵渲谱鞯酶_。例如，用于測量流體，氣體，如果需要甚至一根管道中兩相流動(dòng)的裝置必須更復(fù)雜，這是因?yàn)楦蓴_的存在。具有流動(dòng)特性的管道不同于飛機(jī)翼前緣流體特性的管道。飛機(jī)翼前緣受流動(dòng)流體（空氣）的影響，其流動(dòng)特性接近理想的或良好的薄層流動(dòng)特性。低壓范圍的流動(dòng)被證明為最難精確測量，這是由于在此范圍內(nèi)對著進(jìn)流端的孔的非準(zhǔn)直性因素使其不能檢測“滯點(diǎn)壓力”，在此處流體具有基本上零速或探頭本身上孔之間壓差引起的流體在其之間流動(dòng)，這樣在動(dòng)態(tài)壓力讀數(shù)上可以看出錯(cuò)誤的最?yuàn)W妙的干擾。所有最普通的流體之一的流動(dòng)速率，即蒸汽的速率被認(rèn)為很難精確確定，對于其他流體，甚至某些兩相系統(tǒng)中產(chǎn)生良好效果的皮托管型探頭在蒸汽中不能很好工作，至少在很長時(shí)間不能很好工作。

如US-A-4154100中所示，如果垂直于流體流動(dòng)的非流線型管體被制成銳利的，單位精確度以及一定雷諾數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度得以改善。銳利拐角這種效果的原因是當(dāng)流體圍繞光滑連續(xù)管體流動(dòng)時(shí)將隨管體輪廓流動(dòng)直到流體體中慣性力使流體脫離管體表面并使流體或多或少地沿直線流動(dòng)。但是，當(dāng)流體開始脫離管體表面時(shí)，進(jìn)流端和對著出流端表面之間的壓差并不隨靠近管體的流速變化。因此，如果這樣的管體用作流體檢測裝置，所獲得的信號(hào)不能與一定流速下的流量成比例關(guān)系。如果流體靠某些方法，如銳棱，使其從以非常低的速度離開管體，進(jìn)流端和出流端表面之間壓差將保持與流體速度成比例，這樣也就和流體速率成比例。

事實(shí)上，這些探頭的側(cè)棱并不是“刀刃”狀的鋒利，而是在其銳利度和非流線型管體橫向?qū)挾戎g存在一種關(guān)系，該橫向?qū)挾葘⒁粋€(gè)這樣的側(cè)棱從另一個(gè)側(cè)棱分開，如果能觀察到的話，這另一個(gè)側(cè)棱將使儀器的精度超過其整個(gè)范圍的可操作度和實(shí)際應(yīng)用范圍。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種關(guān)系可以表示如下：

r/b₀＜0.2

其中“r”為側(cè)棱的半徑，b₀為非流線型管體橫向?qū)挾龋矗簽榘霃絩等于零或這些棱為銳利的時(shí)候這些側(cè)棱分開的距離。

使流體流動(dòng)沿確定的分離線脫離非流線型管體并且不再返回同樣在流動(dòng)分離區(qū)探頭出流端的整個(gè)表面產(chǎn)生合理的均勻低壓。這個(gè)低壓不僅對校正方向敏感而且同樣還反映良好精確度較低臨界的對著出流端的出流端壓力檢測孔的位置。

在單相流體測量應(yīng)用中，普遍的實(shí)際應(yīng)用總是將管道或?qū)Ч苤刑筋^的傳感部份安裝在管道的直徑上或至少安裝在非常靠近管道的直徑上，允許誤差在5°范圍。同樣的實(shí)際應(yīng)用在兩相系統(tǒng)中也使用，在兩相系統(tǒng)中液體粒子摻入氣體。但是，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種方法對于包括氣體組份和液體組份的多相系統(tǒng)并不正確。事實(shí)上，在熱和冷的兩相中要獲得最好結(jié)果必須用完全不同的安裝標(biāo)準(zhǔn)。更具體地說，現(xiàn)在已經(jīng)確定，在熱的兩相系統(tǒng)中，如蒸汽管線中，最好這樣安裝探頭，如果可能使其包括讀出機(jī)構(gòu)的頭端應(yīng)當(dāng)以比其遠(yuǎn)距離端或尾端低大約10°的角度安裝。這意味著在垂直布置的蒸汽管道中，探頭應(yīng)當(dāng)向上傾斜，使其尾端超過其頭端大約10°，原因是連接在頭端的精密電子裝置不能經(jīng)受超過82℃（180°F）的溫度。因此，使探頭傾斜并允許進(jìn)流端和面對出流端的增壓腔或腔室部份地充有水即起到緩沖作用以防止對電子讀出裝置的損壞。在水平管線中也采用同樣的安裝方法使探頭的頭端以小于80°角安裝在管道最低點(diǎn)或任何一側(cè)上。