[其他]节流元件-多孔动压探针组合式双相流量干度计

说明书

本实用新型属于双相流体流量干度测量仪表。

在动力、化工、石油和核能等工程领域中，人们常常会遇到汽（气）液双相流体流动。如何精确地同时测定汽（气）液双相流体的两个重要参数——流量和干度，一直是人们试图解决的问题。在这种双相流的双参数测量中，由于有两个未知数，因此人们常常采用两种特性不同的测量元件组合在一起，以实现同时测量汽（气）液双相流的流量和干度。目前这方面的仪表有：孔板与齿轮流量计的组合，它仅适用于低压、高粘性的汽（气）液双相流体；双园缺孔板的组合，它的测量误差较大，平均误差为30％，最大可达100％；扰流子与文丘利管的组合，这种仪表由于扰流子本身难以实现标准化，且易变形或断裂，使用受到限制；γ射线密度计与毕托管（或靶式流量计）的组合，这种仪表成本高，操作烦琐且测量精度不高，工业上也难以推广应用。本实用新型针对以上问题，提出采用节流元件（孔板、文丘利管或喷咀）与多孔动压探针（笛形管亦称均速管，或毕托管）的组合，可同时精确地测量汽（气）液双相流的流量和干度。

图1为孔板——多孔动压探针组合式双相流量干度计及其测量方法示意图。图2为文丘利管——多孔动压探针组合式双相流量干度计及其测量方法示意图。图中（1）为均速管全压孔；（2）为均速管静压孔；（3）为孔板；（4）为孔板法兰；（5）为法兰测量孔；（6）为被测管状物；（7）、（8）为差压变送器；（9）为压力变送器；（10）为微型计算机；（11）为静压测量孔；（12）为连接法兰；（13）为文丘利管；（14）为文丘利管测压孔。

图3为笛形管横截面的几种形状。图中（15）为园形；（16）为椭园形；（17）为棱形；（18）为梯形；（19）为倒梯形。

图4为孔板透镜垫结构示意图。图5为整体式文丘利管结构示意图。

本实用新型的要点是，分别用一个节流元件和多孔动压探针作为测量元件。节流元件可以是孔板、文丘利管或喷咀。多孔动压探针可以是笛形管（亦称均速管）或毕托管。节流元件与多孔动压探针的前后安装次序对测量结果没有影响，只要二者保持足够的距离（一般≥15D，D为被测管道内径）。孔板可采用标准孔板或非标准孔板。高压时，可采用孔板与透镜垫整体加工的结构（如图4所示）。孔板的取压方式可以是角接取压或远离孔板取压（例如孔板前2.5D，孔板后8D、10D等）。文丘利管采用渐缩和渐扩部分整体加工的结构（如图5所示）。喷咀为普通的喷咀，笛形管上的全压孔按等面积环原则布置；静压孔开在笛形管背面（如图1所示）。当被测管道直径较小时，笛形管的静压孔也可直接开在被测管道壁面上，或采用普通的毕托管作为动压探针。

节流元件和多孔动压探针通常采用黄铜或不锈钢等材料制成。该双相流量干度计在使用时，应保证引压管内充满单相的液体。具体的测量步骤是：通过压力变送器和差压变送器分别测得管内系统压力P，节流元件前后压差ΔP，多孔动压探针的压差ΔPa，由微型计算机直接计算并显示出被测双相流体的流量和干度。因为在一定压力P下，节流元件测得的ΔPo和多孔动压探针测得的压差ΔPa都是两相流体的流量M和干度x的函数，即ΔPo＝fo（M，x），ΔPa＝fa（M，x）。但ΔPo反映的是两相流体通过节流元件时的加速压降（在远离孔板取压的情况下，反映的是两相流体通过孔板时的局部阻力损失与管道摩擦阻力之和），而ΔPa反映的是两相流体的动压。所以，函数fo与fa有着完全不同的形式，且它们是相互独立的。故根据P，ΔPo和ΔPa即可测出M和x值。

本实用新型结构简单，工作可靠，易实现标准化，在较大的压力变化范围内均能连续进行测量，测量误差小于5％；各测量值可用微型计算机处理并自动记录。

实施例1：

应用本实用新型测量空气——水两相流。采用孔板——笛形管组合。被测管道内径D＝25毫米；管内工作压力1个大气压。孔板和笛形管均用黄铜制成。孔板开孔截面比m＝0.25；采用角接取压。孔板与笛形管相距15D。

根据下列关系式（1）和（2），在测得ΔPo，ΔPa和工作压力P后可算出干度x和双相流体流量M。

x＝0.11185（ (ΔPo)/(ΔPa) ）－2.34608 （1）