气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置。在置于气液两相泡状流中的涡街流量计旋涡发生体下游一定区间内的测量管管壁上，开设两个对称于旋涡发生体的取压孔，用差压传感器测量这两点之间的差压，再经过信号处理电路分别获得该差压信号的频率和幅度，最后代入气液两相流有关的关联式，计算得到气液两相泡状流的流量与体积含气率。本实用新型专利技术只用了一个涡街流量计即实现了同时测量气液两相泡状流的流量和体积含气率，其测量部件结构简单、无可动件、成本低廉，其信号处理部分快速、准确、方便，可满足工业现场在线检测的要求。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置。
技术介绍
气液两相流广泛的存在于石油、化工、能源、电力等工业生产工程中，准确的测量其参数对于安全、环保、控制和节能都有着重要的意义。由于气液两相流比单相流不仅流动特性复杂得多，且相间存在着界面效应和相对速度，致使参数检测的难度较大。为此，世界各国的广大科研工作者做了大量研究工作。研究较多的测量方法多涉及新技术，如辐射线技术、光纤技术、脉冲中子活性示踪技术等，也有很多研究工作是应用传统的单相流仪表(如孔板、文丘里等)和气液两相流模型进行多参数组合而检测的。这些气液两相流参数的检测技术和方法都还处于实验室应用研究阶段，已商品化的工业型仪表为数还很少。气液两相流参数的检测不论在国内还是国际上都尚属一个急待发展的探索研究领域。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置。气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置具有测量管段，在测量管段内设有涡街流量计的旋涡发生体，在涡街流量计的旋涡发生体的下游距旋涡发生体迎流端面0.2D～1.0D之间的测量管段上开有两个对称于测量管段轴线的取压孔，在两个对称于测量管段轴线的取压孔之间通过引压管连接至差压传感器，差压传感器之后接有信号处理电路，信号处理电路为：恒流电源与差压传感器、程控放大器、自适应滤波器、A/D转换器、单片机相接，单片机与程控放大器相接，单片机与自适应滤波器相接。所述的程控放大器电路为放大器A1第八引脚经数字电位器U1与放大器A1第一引脚相接，放大器A1正输入端与电阻R1相接，放大器A1正输入端经电容C1接地，放大器A1负输入端与电阻R2相接，放大器A1负输入端经电容C2接地，放大器A1输出端经电位器W1、电阻R3接地。自适应滤波器电路为放大器A2与放大器A3、放大器A4、滤波器U2相接，放大器A2的正输入端经电阻R3接电源VDD，放大器A2的正输入端经稳压二-->极管D1接地，放大器A2的负输入端与放大器A2的输出端相接，放大器A2的输出端经电阻R4接放大器A3的负输入端，放大器A2的输出端经电阻R4、电阻R7与放大器A3输出端相接，放大器A3的正输入端经电阻R6接地，放大器A3的负输入端接电阻R5，放大器A3的输出端经电阻R8接放大器A4的负输入端，放大器A3的输出端经电阻R8、电阻R10接放大器A4的输出端，放大器A3的输出端经电阻R8、电阻R10接滤波器U2输入端，放大器A4的正输入端经电阻R9接地，放大器A4的输出端与滤波器U2输入端相接。测量管管壁上的取压孔与旋涡发生体迎流端面的距离为0.2D～1.0D，D为涡街流量计的内直径。旋涡发生体的横截面形状为梯形，旋涡发生体的迎流面宽度与测量管内径之比为0.20～0.33。本技术只用了一个涡街流量计即实现了同时测量气液两相泡状流的流量和体积含气率，其测量部件结构简单、无可动件、成本低廉，其信号处理部分快速、准确、方便，可满足工业现场在线检测的要求。附图说明图1是本技术的检测装置结构示意图；图2是本技术的信号处理电路框图；图3是本技术程控放大器电路图；图4是本技术自适应滤波器电路图；图5是本技术取压孔位置示意图；图6是本技术涡街流量计的旋涡发生体横截面示意图；图7是用本技术的检测装置测得的差压原始信号示意图；图8是图7中差压原始信号所对应的功率谱示意图；图9是用本技术的检测装置测得的差压信号频率与混合物雷诺数ReD的关系图；图10是用本技术的检测装置测得的差压信号幅度与混合物雷诺数ReD的关系图；图11是用本技术的检测装置测得的气液两相流斯特劳哈尔数StTP与单相流斯特劳哈尔数StSP的比值与体积含气率β的关系图；图12是用本技术的检测装置测得的气液两相流斯特劳哈尔数StTP与单相流斯特劳哈尔数StSP的比值与混合物雷诺数ReD的关系图；图13用本技术得到的β值计算出的液体的流量QL与实际测得的QL值-->的比较图。具体实施方式气液两相泡状流流量与体积含气率测量方法：在涡街流量计的旋涡发生体下游的测量管管壁上开两个对称于旋涡发生体的取压孔，通过引压管连接用差压传感器测量这两点之间的差压，信号经过信号处理部分后分别获得该差压信号的频率和幅度，计算得到气液两相泡状流的流量与体积含气率。所述的用于计算气液两相泡状流的流量与体积含气率的关联式为QTP＝f/K，β=ρL-2AC(S·Kf)nρL-ρG,]]>C＝19.6β3-21.0β2+0.983β+1.28475，式中：QTP为气液两相泡状流的流量，m3·s-1；f为差压信号频率，Hz；K为涡街流量计的仪表系数，m-3；β为气液两相泡状流的体积含气率，量纲为1；ρL和ρG分别为被测液体和气体的密度，kg·m-3；A为差压信号幅度，Pa；S为测量管横截面面积，m2；n和C为修正系数。如图1所示，气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置具有测量管段1，在测量管段内设有涡街流量计的旋涡发生体2，在涡街流量计的旋涡发生体的下游距旋涡发生体迎流端面0.2D～1.0D之间的测量管段1上开有两个对称于测量管段轴线的取压孔3，在两个对称于测量管段轴线的取压孔之间通过引压管4连接至差压传感器5，差压传感器5之后接有信号处理电路6。如图2所示，信号处理电路6为：恒流电源与差压传感器、程控放大器、自适应滤波器、A/D转换器、单片机相接，单片机与程控放大器相接，单片机与自适应滤波器相接。本专利信号处理部分采用的器件型号为：放大器A1采用AD620，单片机U1采用MSP430，数字电位器U2采用X9312，滤波器U3采用MAX7405，A/D转换器U4采用ADS7816。如图3所示，信号处理电路中的程控放大器电路为放大器A1第八引脚经数字电位器U1与放大器A1第一引脚相接，放大器A1正输入端与电阻R1相接，放大器A1正输入端经电容C1接地，放大器A1负输入端与电阻R2相接，放大器A1负输入端经电容C2接地，放大器A1输出端经电位器W1、电阻R3接地。放大器A1电路具体连接关系为：放大器A1第八引脚经数字电位器U1与放大-->器A1第一引脚相接，放大器A1第三引脚与电阻R1相接，放大器A1第三引脚经电容C1接地，放大器A1第二引脚与电阻R2相接，放大器A1第二引脚经电容C2接地，放大器A1第七、四引脚分别接正、负电源VCC和VEE，放大器A1第六引脚经电位器W1、电阻R3接地。如图4所示，信号处理电路中的自适应滤波器电路为放大器A2与放大器A3、放大器A4、滤波器U2相接，放大器A2的正输入端经电阻R3接电源VDD，放大器A2的正输入端经稳压二极管D1接地，放大器A2的负输入端与放大器A2的输出端相接，放大器A2的输出端经电阻R4接放大器A3的负输入端，放大器A2的输出端经电阻R4、电阻R7与放大器A3输出端相接，放大器A3的正输入端经电阻R6接地，放大器A3的负输入端接电阻R5，放大器A3的输出端经电阻R8接放大器A4的负输入端，放大器A3的输出端经电阻R8、电阻R10接放大器A4的输出端，放大器A3的输出端经电阻R8、电阻R10接滤波器U2输入端，放大器A4的正输入端经电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置，其特征在于：它具有测量管（１），在测量管段内设有涡街流量计的旋涡发生体（２），在涡街流量计的旋涡发生体的下游距旋涡发生体迎流端面０．２Ｄ～１．０Ｄ的测量管（１）上开有两个对称于测量管轴线的取压孔（３），在两个对称于测量管轴线的取压孔之间通过引压管（４）连接至差压传感器（５），差压传感器（５）与信号处理电路（６）相接，信号处理电路（６）为：恒流电源与差压传感器、程控放大器、自适应滤波器、Ａ／Ｄ转换器、单片机相接，单片机与程控放大器相接，单片机与自适应滤波器相接。

【技术特征摘要】
1、一种气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置，其特征在于：它具有测量管(1)，在测量管段内设有涡街流量计的旋涡发生体(2)，在涡街流量计的旋涡发生体的下游距旋涡发生体迎流端面0.2D～1.0D的测量管(1)上开有两个对称于测量管轴线的取压孔(3)，在两个对称于测量管轴线的取压孔之间通过引压管(4)连接至差压传感器(5)，差压传感器(5)与信号处理电路(6)相接，信号处理电路(6)为：恒流电源与差压传感器、程控放大器、自适应滤波器、A/D转换器、单片机相接，单片机与程控放大器相接，单片机与自适应滤波器相接。2、根据权利要求1所述的一种气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置，其特征在于：所述的程控放大器电路为：放大器A1第八引脚经数字电位器U1与放大器A1第一引脚相接，放大器A1正输入端与电阻R1相接，放大器A1正输入端经电容C1接地，放大器A1负输入端与电阻R2相接，放大器A1负输入端经电容C2接地，放大器A1输出端经电位器W1、电阻R3接地。3、根据权利要求1所述的一种气液两相泡状流流量与体积含气率测量装置，其特征在于：所述的自适应滤波器电路为放大器A2与放大器A3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏建，孙志强，项银杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]