[其他]皮托管型流体测量装置的改进以及在液/气两相或多相系统中安装该装置的方法

说明书

本发明涉及一种皮托管型流体测量装置，该装置包括一个非圆型截面的管状体（18）;把管状壳体与一个导管连接的装置，使壳体一部份在导管内，另一部份在导管外;一个在管状体内把该管状体分成两个增压腔的隔墙;一个在把增压腔连接在测量仪器上的上述另一部份中的通道;在管状体上的许多孔而且至少一个孔对着导管的进流端，一个孔对着导管的出流端。

在US-A-4154100中，皮托管型流体测量装置最重要的特性是具有一个成形的所谓“非流线体”分割管道中流体流动并在其两侧建立精确的流体分离区。依靠建立这些区域并形成其管体出流端，使流量不能再次超过流体状况的宽范围，由作用在两个或多个面对进流端孔检测的平均动态流体压力和另一个面对出流端孔在围绕探头流动时检测的参照压力或出流端压力之间差值上的修正因素（流动系数）确定的压力能够更为可靠并且能比没有这种特性的皮托管型流量计更为精确地确定该压力。

测量流体流量的皮托管型流量计多年来得到了广泛应用，其中某些早期装置已经获得了专利近整个世纪。从表面看来它们具有结构简单的特点，但实际上它们相当复杂并且还应当更深入研究怎样改进它们的灵敏性以及在更宽的流体状况下能够将其制作得更精确。例如，用于测量流体，气体，如果需要甚至一根管道中两相流动的装置必须更复杂，这是因为干扰的存在。具有流动特性的管道不同于飞机翼前缘流体特性的管道。飞机翼前缘受流动流体（空气）的影响，其流动特性接近理想的或良好的薄层流动特性。低压范围的流动被证明为最难精确测量，这是由于在此范围内对着进流端的孔的非准直性因素使其不能检测“滞点压力”，在此处流体具有基本上零速或探头本身上孔之间压差引起的流体在其之间流动，这样在动态压力读数上可以看出错误的最奥妙的干扰。所有最普通的流体之一的流动速率，即蒸汽的速率被认为很难精确确定，对于其他流体，甚至某些两相系统中产生良好效果的皮托管型探头在蒸汽中不能很好工作，至少在很长时间不能很好工作。

如US-A-4154100中所示，如果垂直于流体流动的非流线型管体被制成锐利的，单位精确度以及一定雷诺数的信号强度得以改善。锐利拐角这种效果的原因是当流体围绕光滑连续管体流动时将随管体轮廓流动直到流体体中惯性力使流体脱离管体表面并使流体或多或少地沿直线流动。但是，当流体开始脱离管体表面时，进流端和对着出流端表面之间的压差并不随靠近管体的流速变化。因此，如果这样的管体用作流体检测装置，所获得的信号不能与一定流速下的流量成比例关系。如果流体靠某些方法，如锐棱，使其从以非常低的速度离开管体，进流端和出流端表面之间压差将保持与流体速度成比例，这样也就和流体速率成比例。

事实上，这些探头的侧棱并不是“刀刃”状的锋利，而是在其锐利度和非流线型管体横向宽度之间存在一种关系，该横向宽度将一个这样的侧棱从另一个侧棱分开，如果能观察到的话，这另一个侧棱将使仪器的精度超过其整个范围的可操作度和实际应用范围。申请人已经发现，这种关系可以表示如下：

r/b₀＜0.2

其中“r”为侧棱的半径，b₀为非流线型管体横向宽度，即：为半径r等于零或这些棱为锐利的时候这些侧棱分开的距离。

使流体流动沿确定的分离线脱离非流线型管体并且不再返回同样在流动分离区探头出流端的整个表面产生合理的均匀低压。这个低压不仅对校正方向敏感而且同样还反映良好精确度较低临界的对着出流端的出流端压力检测孔的位置。

在单相流体测量应用中，普遍的实际应用总是将管道或导管中探头的传感部份安装在管道的直径上或至少安装在非常靠近管道的直径上，允许误差在5°范围。同样的实际应用在两相系统中也使用，在两相系统中液体粒子掺入气体。但是，申请人已经发现，这种方法对于包括气体组份和液体组份的多相系统并不正确。事实上，在热和冷的两相中要获得最好结果必须用完全不同的安装标准。更具体地说，现在已经确定，在热的两相系统中，如蒸汽管线中，最好这样安装探头，如果可能使其包括读出机构的头端应当以比其远距离端或尾端低大约10°的角度安装。这意味着在垂直布置的蒸汽管道中，探头应当向上倾斜，使其尾端超过其头端大约10°，原因是连接在头端的精密电子装置不能经受超过82℃（180°F）的温度。因此，使探头倾斜并允许进流端和面对出流端的增压腔或腔室部份地充有水即起到缓冲作用以防止对电子读出装置的损坏。在水平管线中也采用同样的安装方法使探头的头端以小于80°角安装在管道最低点或任何一侧上。