用于确定多相流体流的相组分的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定多相流体流的相组分的方法和装置。具体而言，本发明专利技术公开了一种确定流体管路中的多相流体流的相组分的方法，所述方法包括：使用振动传感器22来获取来自流体流的振动信号，所述振动传感器22包括设置于所述流体流中的靶，所述靶响应于流体管路中的流体流而振动。分析所述振动信号以确定在第一频带内的与所述振动信号的能量相关的第一能量参数和在第二频带内的与所述振动信号的能量相关的第二能量参数；并且使用所述第一和第二能量参数来确定与所述流体流的相组分相关的相组分参数(例如干度参数)。本发明专利技术还公开了一种用于确定流体管路中的多相流体流的相组分的装置。

Method and apparatus for determining phase composition of multiphase flow

【技术实现步骤摘要】
用于确定多相流体流的相组分的方法和装置本申请是申请日为2013年9月13日，名称为“用于确定多相流体流的相组分的方法和装置”，申请号为201310618423.5的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于确定多相流体流的相组分的方法和装置，具体来说，但不排他地，涉及用于确定湿蒸汽(steam)的干度(dryness)的方法和装置。
技术介绍
在工业过程中使用蒸汽作为加热媒介是非常普遍的。大多数过程与加热蒸汽系统使用饱和的湿蒸汽，该湿蒸汽是包含蒸汽作为第一相和冷凝物作为第二相的两相流体。通常有必要知道湿蒸汽的干度或品质(quality)。蒸汽品质是流体即蒸气(vapour)的质量百分比，因此饱和蒸汽具有100％的蒸汽品质，而饱和液体具有0％的蒸汽品质。一些工业过程对蒸汽品质有着特定的要求。例如，在消毒系统中蒸汽品质必须在95％-100％之间。在标准BSEN285中陈述了这一点，该标准规定了主要用于卫生保健的大型蒸汽消毒器的要求和相关测试。目前，蒸汽品质一般使用节流量热法来测量。GB190612615中公开了使用节流量热计来测量蒸汽品质的装置和方法的示例。尽管节流量热法可用来成功地确定蒸汽品质，但过程耗时并且装置相对复杂。因此期望能提供用于确定多相流体流的相组分的改进的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术限定在所附独立权利要求中，现在对其进行参照。进一步地，可在其从属权利要求中找到优选的特征。在宽泛的方面中，本专利技术涉及根据从流体流获取的一个或多个振动信号的特性来确定多相流体流(例如湿蒸汽)的相组分(其可以是干度)的方法和装置。根据本专利技术的一方面，提供了一种确定流体管路中多相流体流的相组分(其可以是干度)的方法，该方法包括：使用振动传感器来获取来自流体流的振动信号，振动传感器包括设置于流体流中的靶(target)，靶响应于流体管路中的流体流而振动；分析振动信号以确定在第一频带内与振动信号的能量相关的第一能量参数和在第二频带内与振动信号的能量相关的第二能量参数；以及使用第一和第二能量参数来确定与流体流的相组分(其可以是干度)相关的相组分参数(其可以是干度参数)。可根据第一和第二能量参数来经验性地确定该相组分参数。靶可以是膜片(diaphragm)。振动传感器可进一步包括用于将靶的振动转换为振动信号的电气转换器。该电气转换器可包括压电换能器。第一和/或第二频带可以是单个频率或一组频率(arangeoffrequencies)。第一和/或第二能量参数可以是根据振动信号而导出或确定的任何适合的参数并且其可联系在一起以得出流体流的相组分/干度。在一些实施例中，但不必在全部实施例中，靶可以响应于流体流对靶的冲击而振动。靶可被配置为在一个或多个共振频率处共振。可分析振动信号以确定第一和/或第二能量参数，该第一和/或第二能量参数是振动信号的一个或多个共振频率的幅度。可以在振动传感器的上游对流体流进行搅拌(mix)。这可以有助于确保管路中流动的流体是基本均匀的。振动传感器可在时域中测量振动信号。分析振动信号可包括将振动信号从时域变换至频域。可使用快速傅里叶变换(FFT)将振动信号从时域变换至频域。第一能量参数可取决于流速。这可以表示第一能量参数可以响应于流速的变化而变化。第二能量参数可取决于流速和流体流的相组分。换句话说，第二能量参数可以响应于流速的变化或流体流的相组分的变化而变化。第一能量参数可以是在第一频带内的振动信号的总能量，而第二能量参数可以是在第二频带内的振动信号的总能量。总能量可通过累加具有特定频带的所有频率的幅度而确定。第一能量参数可以是在第一频带内的峰值频率的幅度，而第二能量参数可以是在第二频带内的峰值频率的幅度。在其他实施例中，第一和/或第二能量参数可以是在特定频带内的所有频率的平均幅度，或者可以是能够表征特定频带内振动信号能量的任何其他适合的值。对于特定的装置，第一频带和/或第二频带可以是预先确定的或固定的。分析振动信号可以包括限定第一峰值频率附近的第一频带和/或限定第二峰值频率附近的第二频带。该方法可包括对第一和/或第二峰值频率进行检测。第一频带可包含第一峰值频率和/或第二频带可包含第二峰值频率。第一频带可比第二频带处于更低的频率。该方法可进一步包括确定与流体流温度相关的温度参数。可通过使用第一能量参数、第二能量参数和温度参数来确定相组分和/或干度参数。该温度参数可以是实际的温度，或者可以是与温度相关的某些其他参数，例如压力。确定相组分和/或干度参数可包括访问一数据库，该数据库包含将第一能量参数和第二能量参数与相组分参数相关联的数据。如果多相流体是湿蒸汽，则干度参数可表示为百分比形式，100％是饱和蒸气，0％是饱和液体。干度参数可被称为“蒸汽品质”。该方法可进一步包括输出相组分和/或干度参数。输出相组分和/或干度参数可包括显示和/或发送相组分和/或干度参数。相组分和/或干度参数可被无线地发送。流体流可以是蒸汽流，例如湿蒸汽。干度参数可被称为“蒸气品质”。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于确定流体管路中流动的多相流体流的相组分(其可以是干度)的装置，该装置包括：振动传感器，其包括被布置为设置在流体流中的靶，该靶响应于流体管路中的流体流而振动，以获取来自流体流的振动信号；振动信号分析单元，其用于分析振动信号以确定在第一频带内与振动信号的能量有关的第一能量参数和在第二频带内与振动信号的能量有关的第二能量参数；以及相组分确定单元(其可以是干度确定单元)，其用于使用第一和第二能量参数来确定与流体流的相组分(其可以是干度)相关的相组分参数(其可以是干度参数)。该装置可进一步包括用于搅拌振动传感器上游的流体流的流体搅拌器。振动传感器可被布置成在时域中测量振动信号。振动信号分析单元可被布置成将振动信号从时域变换至频域。振动信号分析单元可被布置成使用快速傅里叶变换将振动信号从时域变换至频域。第一能量参数可取决于流速。第二能量参数可取决于流速和流体流的相组分。第一能量参数可以是在第一频带内的振动信号的总能量，而第二能量参数可以是在第二频带内的振动信号的总能量。第一能量参数可以是第一频带内峰值频率的幅度，而第二能量参数可以是第二频带内峰值频率的幅度。第一频带可以是预先确定的，且第二频带可以是预先确定的。振动信号分析单元可被布置成限定第一峰值频率附近的第一频带，且振动信号分析单元可被布置成限定第二峰值频率附近的第二频带。第一频带可包含第一峰值频率且第二频带可包含第二峰值频率。第一频带可比第二频带处于更低的频率。该装置可进一步包括一数据库，该数据库包含将第一能量参数和第二能量参数与相组分参数相关联的数据。相组分和/或干度确定单元可被布置成访问该数据库，以便确定与流体流的相组分和/或干度相关的相组分和/或干度参数。该装置可进一步包括用于输出相组分和/或干度参数的输出单元。输出单元可包括用于显示相组分和/或干度参数的显示器以及/或者用于发送相组分和/或干度参数的发送器。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定流体管路中的多相流体流的干度的方法，包括：/n使用振动传感器来获取来自所述流体流的振动信号，所述振动传感器包括设置于所述流体流中的靶，所述靶响应于所述流体管路中的流体流而振动；/n分析所述振动信号以确定为第一频带内的所述振动信号的幅度的函数的第一能量参数和为第二频带内的所述振动信号的幅度的函数的第二能量参数；以及/n使用所述第一能量参数和所述第二能量参数来确定与所述多相流体流的所述干度相关的干度参数。/n

【技术特征摘要】
20120913 GB 1216390.31.一种确定流体管路中的多相流体流的干度的方法，包括：
使用振动传感器来获取来自所述流体流的振动信号，所述振动传感器包括设置于所述流体流中的靶，所述靶响应于所述流体管路中的流体流而振动；
分析所述振动信号以确定为第一频带内的所述振动信号的幅度的函数的第一能量参数和为第二频带内的所述振动信号的幅度的函数的第二能量参数；以及
使用所述第一能量参数和所述第二能量参数来确定与所述多相流体流的所述干度相关的干度参数。


2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括搅拌所述振动传感器上游的流体流。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振动传感器测量时域中的所述振动信号。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，分析所述振动信号包括将所述振动信号从时域变换至频域。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，使用快速傅里叶变换(FFT)来将所述振动信号从时域变换至频域。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一能量参数取决于流速。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二能量参数取决于所述流体流的所述干度和所述流速。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一能量参数是在所述第一频带内的所述振动信号的总能量，和/或其中，所述第二能量参数是在所述第二频带内的所述振动信号的总能量。


9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一能量参数是在所述第一频带内的峰值频率的幅度，和/或其中，所述第二能量参数是在所述第二频带内的峰值频率的幅度。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一频带和/或所述第二频带是预先确定的。


11.根据权利要求1所述的方法，其中，分析所述振动信号包括限定第一峰值频率附近的所述第一频带和/或限定第二峰值频率附近的所述第二频带。


12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一频带包含第一峰值频率，和/或其中，所述第二频带包含第二峰值频率。


13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一频带处于比所述第二频带低的频率。


14.根据权利要求1所述的方法，其中，确定干度参数包括访问数据库，所述数据库包含将第一能量参数和第二能量参数与干度参数相关联的数据。


15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括输出所述干度参数。


16.根据权利要求15所述的方法，其中，输出所述干度参数包括显示和/或发送所述干度参数。


17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体流是蒸汽流。


18.根据权利要求1所述的方法，其中，每个能量参数选自由以下构成的组：
相应频带内的所述振动信号的共振频率的幅度；
通过将相应频带内的所有频率的幅度相加而确定的所述振动信号的总能量；
相应频带内的峰值频率的幅度；以及
频带内的所有频率的平均幅度。


19.一种用于确定流体管路中流动的多相流体流的干度的装置，包括：
振动传感器，其包括被布置为设置在所述流体流中的靶，所述靶响应于所述流体管路中的流体流而振动，以获取来自所述流体流的振动信号；
振动信号分析单元，其用于分析所述振动信号以确定为第一频带内的所述振动信号的幅度的函数的第一能量参数和为第二频带内的所述振动信号的幅度的函数的第二能量参数；以及
干度确定单元，其用于使用所述第一能量参数和所述第二能量参数来确定与所述流体流的所述干度相关的干度参数。

【专利技术属性】
技术研发人员：B·弗里斯比，N·伊斯拉姆，P·亚瑟，M·凯恩，
申请(专利权)人：斯普瑞斯萨克有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB