专利名称：一种湿蒸汽流量测量装置和测量方法
技术领域：
本发明涉及的是蒸汽流量测量的技术领域，是一种湿蒸汽流量测量装置和测量方法。
二背景技术：
在工业生产和动力行业中广泛应用水蒸气，为了科学管理和生产控制，需要测量 水蒸气的质量流量。水蒸气分为过热蒸汽和湿蒸气这两类。对于过热蒸汽，通过流量 计、温度计和压力计，测量出过热蒸汽的体积流量、温度和压力这三个参数，由该温 度和压力，查水蒸气的物理性质，可得出过热蒸汽的密度，然后由过热蒸汽的体积流 量与密度的乘积，就得出了过热蒸汽的质量流量。但对于湿蒸汽，又称为饱和蒸汽， 由于它的温度和压力是相关的，由湿蒸汽的温度和压力，是得不出湿蒸汽的密度，既 使通过流量计、温度计和压力计，测量出饱和蒸汽的体积流量、温度和压力这三个参 数，也得不出湿蒸汽的质量流量。所以，如何测量湿蒸汽的质量流量是蒸汽测量领域 的一个重要课题，也是一个难题。
申请号为200710055286. 3的发明专利，公开了一种联合式湿蒸汽流量、干度测量 装置及其测量方法，该湿蒸汽流量测量装置的技术特征为在蒸汽管道上串联安装两 个流量计， 一个为孔板流量计，另一个为文丘利管流量计，通过采集这两个流量计的 前后流体压差，联立这两个流量计的流量公式，求解出湿蒸汽流量。然而，这种湿蒸 汽流量测量装置，所涉及的孔板流量计和文丘利管流量计，其流量测量原理是相似的， 都是通过采集流量计的前后流体压差，来推算蒸汽流量。由于这两种流量计的流量测 量原理是相同的，理论上是属于同一类的压差型流量计，其流量公式的相似性，导致 了在联立求解流量公式时，不能得出待求的湿蒸汽流量。虽然，该湿蒸汽流量测量装 置在这两种流量计的流量公式中引入了 "两相滑动比"这一参数，对这两种流量计的 流量公式进行了变形，使这两种流量公式在形式上有所不同，但这一措施并未改变这 两种流量计其流量测量本质的相似性，所以，从测量原理可知，这种湿蒸汽流量测量 装置，因选用了不恰当的两种流量计，导致其所测的蒸汽流量精度和测量的稳定性都 不高。
三、 发明内容为克服现有技术中存在的湿蒸汽流量的测量精度不高、稳定性较差的不足，本发 明提出了一种湿蒸汽流量测量装置和测量方法。
为实现上述目的，本发明采用内锥流量计和涡街流量计作为测量装置，并选用内 置有湿蒸汽流量处理程序的数显表。其中，将内锥流量计的出口端与涡街流量计的入 口端悍接起来，使之呈串联连接，并将其两端接入待测流量的蒸汽管道内；数显表固 定在内锥流量计和涡街流量计的近旁，并分别与内锥流量计和涡街流量计通信连接。 数显表通过采集内锥流量计所测的蒸汽压差、涡街流量计所测的旋涡发生频率，由内 置的湿蒸汽流量处理程序得出待测的湿蒸汽质量流量，并在该数显表上显示和存储。
本发明还提出了一种湿蒸汽质量流量测量方法，具体过程是
第一步、数显表采集内锥流量计所测的蒸汽压差AP，数显表采集涡街流量计所测 的旋涡发生频率/。
第二步、数显表由内锥流量计的蒸汽质量流量G公式
/1-"4 4
以及涡街流量计的蒸汽质量流量G公式 ;<formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 5</formula>(1)
<formula>formula see original document page 5</formula>(2)
联立求解，得出待测的湿蒸汽密度p
<formula>formula see original document page 5</formula>(3)
第三步、数显表再将(3)式代入(1)式，就得出了待测的湿蒸汽质量流量G <formula>formula see original document page 5</formula>其中内锥流量计的仪表系数^t由(l)式导出
<formula>formula see original document page 5</formula>涡街流量计的仪表系数S由(2)式导出
5 =
<formula>formula see original document page 5</formula>(4)
(<formula>formula see original document page 5</formula>5)
<formula>formula see original document page 5</formula>(6)
(1)式和(5)式中的等效直径比A为(2)式和(6)式中的旋涡发生体两侧弓形面积与蒸汽管道内横截面面积之比/"为
上述(1)一(8)式中，；r为圆周率，D为蒸汽管道内直径，A为内锥流量计中V 形锥体最大横截面直径，C为内锥流量计流出系数，s为蒸汽的可膨胀性系数，AP为 内锥流量计所测的蒸汽压差，p为待测的蒸汽密度；^为涡街流量计的旋涡发生体迎 面宽度，^为斯特劳哈尔数，/为涡街流量计的旋涡发生频率。
第四步、数显表将待测的湿蒸汽质量流量在该数显表上显示和存储。
本发明采用内锥流量计和涡街流量计作为测量装置，并选用内置有湿蒸汽流量处 理程序的数显表。其中，内锥流量计与涡街流量计串联焊接，并串联接入待测流量的 蒸汽管道上。数显表分别与内锥流量计和涡街流量计通信连接，数显表通过采集内锥 流量计所测的蒸汽压差、涡街流量计所测的旋涡发生频率，再将内锥流量计的质量流 量方程与涡街流量计的质量流量方程联立求解，得出待测的湿蒸汽质量流量，并将湿 蒸汽质量流量在该数显表上显示和存储。本发明的湿蒸汽流量测量装置，能够测量出 湿蒸汽的质量流量，具有测量精度高、稳定可靠、结构简单、制造成本低的优点。
四
附图1是一种湿蒸汽流量测量装置的结构示意图，其中 1.内锥流量计 2.数显表 3.涡街流量计 4.蒸汽管道
五具体实施例方式
现结合附图1对本发明作进一步描述
本实施例是一种湿蒸汽流量测量装置和测量方法的应用，测量蒸汽管道内的湿蒸通过法兰接入蒸汽管道内；数显表2固定在内锥流量计与涡街流量计之间的蒸汽管道 4上，并分别与内锥流量计和涡街流量计通信连接。数显表通过采集内锥流量计所测 的蒸汽压差、涡街流量计所测的旋涡发生频率，由内置的湿蒸汽流量处理程序得出待 测的湿蒸汽质量流量，并在该数显表上显示和存储。
在测量蒸汽管道的湿蒸汽质量流量时，具体过程是
第一步、数显表2采集内锥流量计1所测的蒸汽压差AP ，数显表2采集涡街流量 计3所测的旋涡发生频率/。
第二步、数显表2由内锥流量计1的蒸汽质量流量G公式
<formula>formula see original document page 7</formula>以及涡街流量计3的蒸汽质量流量G公式
<formula>formula see original document page 7</formula>[la]
<formula>formula see original document page 7</formula>[2a]
联立求解，得出待测的湿蒸汽密度p<formula>formula see original document page 7</formula>[3a]
第三步、数显表再将[3a]式代入[la]式，就得出了待测的湿蒸汽质量流量G
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中内锥流量计的仪表系数j由[la]式导出
<formula>formula see original document page 7</formula>
涡街流量计的仪表系数S由(2a)式导出式和[5a]式中的等效直径比/ 为
<formula>formula see original document page 7</formula>[2a]式和[6a]式中的旋涡发生体两侧弓形面积与蒸汽管道内横截面面积之比m为w = l」[i丄—(~ +siir'(^)] [8a]
上述[la] — [8a]中，；r为圆周率，D为蒸汽管道内直径，《为内锥流量计中V形 锥体最大横截面直径，C为内锥流量计流出系数，f为蒸汽的可膨胀性系数，AP为 内锥流量计所测的蒸汽压差，p为待测的蒸汽密度；^为涡街流量计的旋涡发生体迎 面宽度，^为斯特劳哈尔数，/为涡街流量计的旋涡发生频率。
第四步、数显表将待测的湿蒸汽质量流量在该数显表上显示和存储。
权利要求
1.一种湿蒸汽流量测量装置，以流量计作为测量装置，其特征在于还包括内置有湿蒸汽流量处理程序的数显表(2)，并且所采用的流量计为内锥流量计(1)和涡街流量计(3)；将内锥流量计的出口端与涡街流量计的入口端焊接起来，使之呈串联连接，并将其两端接入待测流量的蒸汽管道内；数显表固定在内锥流量计和涡街流量计的近旁，并分别与内锥流量计和涡街流量计通信连接。
2. —种利用权利要求l所述湿蒸汽流量测量装置的测量方法，其特征在于a. 数显表采集内锥流量计所测的蒸汽压差ap，数显表采集涡街流量计所测的旋涡发生频率/;b. 数显表由内锥流量计的蒸汽质量流量G公式 ，<formula>formula see original document page 2</formula>[1]以及涡街流量计的蒸汽质量流量G公式<formula>formula see original document page 2</formula>联立求解，得出待测的湿蒸汽密度p<formula>formula see original document page 2</formula>[2][3]c.数显表再将[3]式代入[1]式，就得出了待测的湿蒸汽质量流量G<formula>formula see original document page 2</formula>[4]其中内锥流量计的仪表系数^为<formula>formula see original document page 2</formula>[5]涡街流量计的仪表系数s为<formula>formula see original document page 2</formula>[6]上述[1]一[6]中，7T为圆周率，D为蒸汽管道内直径，《为内锥流量计中V形锥 体最大横截面直径，C为内锥流量计流出系数，s为蒸汽的可膨胀性系数，AP为内锥流量计所测的蒸汽压差，p为待测的蒸汽密度；、为涡街流量计的旋涡发生体迎面宽度'&为斯特劳哈尔数，/为涡街流量计的旋涡发生频率，/ 为内锥流量 计等效直径比，M为涡街流量计旋涡发生体两侧弓形面积与蒸汽管道内横截面面积 之比。
全文摘要
本发明是一种湿蒸汽流量测量装置和测量方法，包括内锥流量计(1)、涡街流量计(3)和内置有湿蒸汽流量处理程序的数显表(2)。将内锥流量计(1)的出口端与涡街流量计(3)的入口端焊接起来，并将其两端接入待测流量的蒸汽管道(4)内；数显表(2)固定在内锥流量计和涡街流量计近旁的蒸汽管道(4)上，并分别与内锥流量计(1)和涡街流量计(3)通信连接。数显表通过采集内锥流量计所测的蒸汽压差、涡街流量计所测的旋涡发生频率，并计算出待测的湿蒸汽质量流量，并将湿蒸汽质量流量在该数显表上显示和存储。本发明的湿蒸汽流量测量装置，能够测量出湿蒸汽的质量流量，具有测量精度高、稳定可靠、结构简单、制造成本低的优点。
文档编号G01F1/32GK101526380SQ20081001765
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月7日 优先权日2008年3月7日
发明者李世武, 陈安成 申请人:西北工业大学