专利名称：涡街质量流量的检测方法
技术领域：
本发明属流体测量技术领域，具体涉及一种涡街质量流量的检测方法。
背景技术：
随着科学技术的发展，人类逐步进入了信息社会，信息工业已显示出其强大的生命力。信息工业有三大支柱，检测技术、通讯技术和计算机技术，这三者缺一不可。与通讯和计算机技术相比，检测技术仍处于落后状态。从信息论的观点来看，检测技术是获得、转化各种信息的主要技术，是进行信息传递的基础。可以想象，如果最初获取的信息不可靠，即使后续处理技术再先进，所得到的结果也是毫无意义的。所以大力发展检测技术势在必行。而作为检测技术的重要组成部分，流量检测技术占有重要的地位。据统计，在大多数工业系统中，流量这一过程参数占所检测参数的30％～40％。就目前投入工业应用的流量计来看，大部分为体积流量计。即测量的是单位时间内流体流过的体积。而在生产实际中，如工业生产的配比和品质控制、物料和能量平衡以及贸易储运等方面，往往需要知道流体的质量流量。经过几十年的努力，人们开发了有工业实用价值的质量流量计。随着质量流量仪表进入工业实用阶段，石油、化工、食品、能源等部门纷纷选用质量流量仪表，以提高生产效率和经济效益。例如一台直接式质量流量计可以分别测量进入配比反应器的多种流体，提高配比率的精度，节约原料，又可取消多种流体各自管道上的流量仪表。又如在供热系统中，以质量流量计量比目前的体积流量计量更合理。
就整个流量仪表发展状况来看，气体的流量测量问题还远未解决，特别是气体质量流量的测量更急需发展。由其是大管径、大流量、高温介质的质量流量测量，以及带有两相流的双参数测量等均是非常急需而又没有很好解决的问题。本项目发展了一种流量计可进行大管径、大流量、高温介质的质量流量及气液两相流工况的测量，产品具有新颖性、实用性和独有性，有大量的市场需求，因而，市场前景非常好。
利用涡街方式测量气体质量流量是目前研究的热点之一[1，2，3]，其原因是涡街流量计具有量程比高，压力损失小，精度高等优点，主要的方法有如下几种(1)涡街差压法[1]，该法是利用涡街流离计测量测量体积流量，然后测量涡街前后的压差，经过换算得出工质的质量流量。这种方法的缺点是，涡街前后的压差较小(这是涡街流量计的优点)，使得压差读数很小，此外，测量系统的结构庞大，原因是涡街流量计前后要求一定的直管段，压差测点之间的距离必须大于这个直管段，一般情况下前后直管段长度为15倍的管径，这样这套测量系统必定很大。如遇到较大的管径，受场地的限制测量可能无法进行。
(2)利用涡街流量计加温度压力补偿的方法测量质量流量，这种方法的缺点与前一种方法类似，结构庞大，需有15倍左右的直管段要求，一般需两个测量仪表，也不能适应两相流工况。
(3)除利用涡街发生体外，还在涡街发生体内部设计了一个可动部件[3]，这个部件会随旋涡脱落压力的变化而移动，利用这个移动量反映流体压力的大小，这种方法是结构紧凑，但由于内部的可移动部件使得结构复杂，且移动部件对压力的响应有一定的误差，因此，测量精度也会受到影响，不能适应两相流工况。
发明内容
本发明的目的在于提出一种测量精度高、适用范围广的涡街质量流量检测方法。
本发明提出的涡街质量流量检测方法，其具体步骤如下将涡街发生体置于流体管道中，涡街发生器的正面迎着来流方向，用旋涡探测器探测涡街发生体发出的旋涡频率f和旋涡作用在探测器上的力，探测器由于流体密度的不同，旋涡作用在探测器上的力也不同，反映在输出信号上，探测器将输出带有一定幅值的周期性信号，其幅值FF与流速的关系用式(1)表示，而信号的频率与流速之间的关系用式(2)表示。
FF=12C1ρu2---(1)]]>式中FF为信号的幅值；u为来流速度，m/sC1为修正系数，由试验确定。
ρ为流体密度，kg/m3。
f=StuL---(2)]]>式中f为信号频率，单位为HzSt为斯托拉赫数，旋涡发生体确定后，其为常数u为来流速度，单位为m/sL为旋涡发生体特征尺度，(即迎流面宽度，)单位为m由式(1)和式(2)可得
M=ρu=2FFStC1fL---(3)]]>式中M为流体的质量流量，单位为kg/m3。
根据式(3)，在测得信号的幅值FF和信号的频率f后，即可得流体的质量流量M。
本发明是利用现有的旋涡探测器，同时检测出旋涡频率和旋涡力两个参数，然后利用式(3)，从而完成质量流量的测量。
本发明方法简单易行，测量精度高，适用范围广，并可用于两相流的检测。相应的检测装置结构简单，体积小巧，可用于高温质量流量的测量，测量温度可达到450℃。
图1为本发明方法的原理图示。
图中标号1为涡街发生体，2为涡街探测器。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步介绍本发明方法。
在内直径为50mm的管道内通有压力为1.208×105Pa的饱和蒸汽，蒸汽流速为28m/s。将锥台形涡街发生体1置于蒸汽管道中，迎流面对着来流方向，将旋涡探测置于涡街发生器的后面，见图1所示。由探测器1测量旋涡信号频率f和幅值FF如下f＝481FF＝251N其余参数值如下L＝14×10-3m(涡街发生体迎流面宽度)St＝0.24(涡街发生体确定后被确定)C1＝0.9(经验系数)根据式(3)可算得质量流量如下M=ρu=2FFStC1fL=2×251×0.240.9×481×14×10-3=19.88kg/s---(4)]]>实际工况为根据压力为1.208×105Pa的饱和蒸汽，查得密度ρ＝0.705kg/m3这样算得M＝ρu＝0.705×28＝19.73kg/s (5)式(4)和式(5)两这者非常接近，说明本方法切实可行。
参考文献1、姜仲霞，刘桂芳，蔡孝国，张川潮，差压型涡街质量流量计，实用新型专利，90211874.9，中国，19912、I.Itoh and S.Ohki，Mass flowmeter detecting fluctuations in lift generated by vortex shedding，Flow Meas.Instrum，1994，4(4)215～2233、Toru Mizuno，Aichi，Sinzi Nanba，Kariya，Mass flowmeter，United StatesPatent，4630484，Patonted，1986，12，23.
权利要求
1.一种涡街质量流量的检测方法，其特征在于将涡街发生体置于流体管道中，其正面迎着来流方向，用旋涡探测器探测涡街发生体发出的旋涡频率f和旋涡作用在探测器上的力，作用力反映在输出信号上为带有一定幅值的周期信号，再由下式计算流体的质量流量MM=2FFStC1fL]]>其中，f为旋涡信号频率，单位为Hz，FF为旋涡信号的幅值，L为涡街发生体的特征尺寸，单位为m，C1为修正系数，由经验确定，St为斯托拉赫数，旋涡发生体确定后为常数。
全文摘要
本发明属流体测量技术领域，具体为一种涡街质量流量的检测方法。本发明方法是利用旋涡探测器探测涡街发生体产生的旋涡信号频率和作用在探测器上的力，作用力反应上输出信号上为带有一定幅值的周期信号，根据测得的频率和幅值，利用算式M＝2F
文档编号G01F1/90GK1693856SQ200510025080
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月14日 优先权日2005年4月14日
发明者李永光 申请人:上海卡诺节能环境工程有限公司