专利名称：涡街组合式流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造涡街流量计的原理，工艺过程及温度、压力补偿原理和工艺所设计出的一体化产品－－－涡街组合式流量计。所谓涡街流量计是指利用卡曼涡街原理来测量流速或流量的仪表，它是利用至少一个插入流体流场并重直于流轴的旋涡发生体，当流体流经旋涡发生体时，在发生体两侧下游处产生交替的旋涡，其频率f正比于平均流速V。在发生体内部安装的传感器可检测到这一频率，从而获得平均流速V。平均流速V与管道流通面积A的乘积VA即流体的体积流量Q。
当测量气体或蒸汽流量时，比如测量空气，天然气，煤气，饱和蒸汽过热蒸汽时，被测介质的温度，压力以及密度变化会给测量带来误差。在这些测量中人们更关心的是质量流量而非体积流量，设被测介质的密度为ρ，则质量流量M为M＝ρ·Q①为解决质量流量M的测量，目前主要采用二种方法，一种是在测量体积流量的同时测出流体的温度T与压力P，利用气态方程M＝ρ·Q＝(ρ0· (P)/(PO) · (TO)/(T) · (ZO)/(Z) )·Q ②
式中Q——工作状态下的体积流量P——工作状态下的压力ρ0——标准状态下的密度 T——工作状态下的温度P0——标准状态下的压力 Z——介质的压缩系数T0——标准状态下的温度 Z0——介质的标准状态下压缩系数通过微机处理自动转换成质量流量，这一方法实质上就是对气体介质的体积流量进行温度、压力补偿、称为温压补偿法。
第二种方法是用测量体积流量与测量密度相结合的方法，通过计算体积流量与密度的乘积得质量流量。但由于目前采用的密度计测器件不仅昂贵，而且对被测介质的清洁度有苛刻要求，这大大限制了这一方法的使用范围，因此，这一办法在工业上还难于推广应用。
美国Fisher Porter公司生产的双柱形涡街流量计(见
图1)要点是利用第一个旋涡发生体来产生旋涡，用第二个旋涡发生体来增强第一个旋涡发生体所产生旋涡的强度并由封装在第二旋涡发生体内的力敏电阻检测出涡街频率信号来达到测量流体体积流量的目的。
仔细分析Fisher公司的涡街流量计可发现两个问题第一，作为第一旋涡发生体，其仅仅用来产生旋涡，而无它用。第二，此涡街流量计为整体结构，两发生体不能分离使用。
本发明的目的旨在用改进了的涡街流量计来实现质量流量的计测。目的在于既保留了涡街流量计的优良品质，又从发生体上构思出温度与压力的一体化检测，从而获得质量流量，本发明的总体构思是摒弃了Fisher公司涡街流量计只能用来单一地进行流体体积流量测量的方式和目前温、压补偿法中的温度，压力分离测试形式，采取了集流量，温度，压力传感器为一体的多功能流量计。特点是结构紧凑，各线信号集中传送，实现了工业过程控制和能源计量中的流量，温度，压力等热工参数的集中检测。技术措施在于1、采用了双柱体式涡街流量计的特点，在第一旋涡发生体内放置温度传感器，直接测取被测介质温度信号；在第一发生体前某管壁处开取导压孔并通过小型压力传感器，测取被测介质压力信号。
2、在第二旋涡发生体内放置频率检测元件，直接测取旋涡发生体所产生的旋涡频率信号。
3、温度、压力检测部分与旋涡频率检测部分为分体式结构，互相关联，又相互独立；即在需要温度、压力等参数条件下，可以配上前置表体；在只需测量流量一路信号条件下，可以单独使用流量表体部分作为涡街流量计来进行流量测量。
4、涡街组合式流量计的各独立部分均具有防爆功能，流量计整体设计上采取了本质安全型防爆措施。
综合计算上面的流量，温度，压力参数，就可获得流体的质量流量。
图2给出了涡街组合式流量计的示意图，其中3表体管段，D管径；4旋涡发生体，V平均流速；5静压取压孔；6压力传感器7温度传感器；8涡街传感器涡街组合式流量计采用了双柱体结构，第一旋涡发生体除了产生旋涡外，还在其内部放置了温度传感器来检测出流体温度信号以及在第一旋涡发生体前管壁设置取压孔检测出流体的压力信号。同时，涡街组合式流量计还采用了分体式结构，即表体前半段(用于测温度，压力)可以与表体的后半段(用于测流量)分离。分离位置根据表体口径不同而变化，如在φ40、φ50、φ100、φ150口径范围内，分离位置距第一旋涡发生体中心线为20－160mm不等。涡街组合式流量计中第一旋涡发生体上温度检测孔的孔径大小也从4－10mm不等。作为流量表体来说，旋涡发生体的迎流面宽度d也随不同表体口径范围在14－42mm范围内变化。
作为涡街流量计有下面关系Q＝ 1/(St) (1－1.25d／D)·d·A·f ③式中Q体积流量St斯特罗哈数d发生体迎流面宽度D管道直径A管道横截面积f旋涡频率作为温度压力传感器，由密度补偿公式有ρ－ρ(P，T)④式中ρ(P，T)是与温度压力有关的密度修正公式由③、④得 M＝ρ(P，T)·Q即为涡街组合式流量计测到的质量流量。本发明基于上述特征，可以一体化直接测量质量流量，体积流量以及温度、压力等热工参数。
综上所述本发明所述原理和方法，以及由此构思制作成的涡街组合式流量计，克服了双柱体涡街流量计只能用于测量体积流量和现有的流量仪表中温度、压力补偿系统分散的缺点与不足，作为一体化仪表，既能准确地测量出质量流量和温度、压力参数又保持了涡街流量计的特征和优良品质，它与现有技术相比，本发明可在较宽范围内测量气体，液体及蒸汽的质量流量，因此，它可以广泛地应用于石油、化工、冶金、电站等领域。
权利要求1.一种涡街组合式流量计，包括流体管道、两个以一定间距置于流体中的旋涡发行体、频率检测器、压力传感器、温度传感器，其特征在于在位于流体管道上游的旋涡发生体内装有检测流体温度的温度传感器，在位于管道下游的旋涡发生体内装有检测旋涡频率的传感器，在位于第一旋涡发生体前管壁某处装有检测流体压力的压力传感器，通过三个传感器对管道内流体热工参数的测量，可以得到管道内流体的质量流量。
2.根据权利要求1所述的涡街组合式流量计，其特征在于所述的两旋涡发生体外形为三角柱或梯形柱，其柱体长边一面为迎流面。
3.根据权利要求1所述的涡街组合式流量计，其特征在于在所述流体管道两个旋涡发生体之间某位置上构成可拆式连接，以形成分体式结构。
4.根据权利要求1所述的涡街组合式流量计，其特征在于在所述流体管道上开有一静压取压孔，该静压取压孔位于第一旋涡发生体前某管壁处，压力传感器装于管道外相应于该静压取压孔的位置上。
5.根据权利要求1所述的涡街组合式流量计，其特征在于根据温度、频率、压力三个传感器所测得的测量数据，由下式可得到流体的质量流量M＝ρ(P.T)× 1/(St) (1－1.25d／D)×d×A×f其中M为质量流量ρ(P.T)是与温度、压力有关的密度修正公式；St为斯特罗哈常数；d为旋涡发生体迎流面宽度；D为流体管道直径；A为流体管道截面积，f为旋涡频率。
专利摘要本装置涉及一种涡街组合式流量计，包括两旋涡发生体、温度、压力、频率检测用传感器。涡街组合式流量计整体结构可用来对流体进行质量流量测量，分体结构可用来对流体温度、压力和体积流量进行测量。；它通过装在第一旋涡发生体内的温度传感器检测出流体的温度，通过压力传感器检测出流体的压力，同时，由装在第二旋涡发生体内的频率检测器测出旋涡的频率。综合计算温度、压力、频率参数就可以求得流体的质量流量。
文档编号G01F1/34GK2124463SQ9222286
公开日1992年12月9日 申请日期1992年5月29日 优先权日1992年5月29日
发明者王京安, 何江川 申请人:北京博思达仪器仪表有限公司