本發(fā)明涉及一種流量計(jì)量裝置，尤其涉及一種濕蒸汽流量計(jì)量裝置及其計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

一次能源大多是轉(zhuǎn)化成蒸汽而加以利用，蒸汽分為飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽是由飽和蒸汽加熱升溫獲得，過(guò)熱蒸汽不含液滴或液霧，屬于實(shí)際氣體，過(guò)熱蒸汽在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離輸送后，隨著溫度、壓力的變化，特別是在過(guò)熱度不高的情況下，會(huì)因?yàn)闊崃繐p失，溫度降低而使其從過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，飽和蒸汽容易凝結(jié)，在傳輸過(guò)程中如有熱量損失，蒸汽中便有液滴或液霧形成，即變成濕飽和蒸汽，濕飽和蒸汽已不屬于嚴(yán)格意義上的氣體，其密度也發(fā)生了很大變化，而對(duì)于濕飽和蒸汽，計(jì)量不準(zhǔn)確一直是難以克服的難題，最主要的誤差來(lái)源于兩相蒸汽密度隨著工況條件的變化適時(shí)變化，不能準(zhǔn)確計(jì)算，目前，市場(chǎng)上流量計(jì)量裝置只能適用于單相過(guò)熱蒸汽，對(duì)濕飽和蒸汽測(cè)量時(shí)誤差很大。鑒于以上缺陷，實(shí)有必要設(shè)計(jì)一種濕蒸汽流量計(jì)量裝置及其計(jì)算方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于：提供一種濕蒸汽流量計(jì)量裝置及其計(jì)算方法，來(lái)解決由于濕飽和蒸汽密度適時(shí)變化導(dǎo)致計(jì)量誤差大的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種濕蒸汽流量計(jì)量裝置，包括噴嘴流量計(jì)、主管、進(jìn)氣管、回氣管、外保溫管、內(nèi)保溫管、加熱管、采樣進(jìn)管、第一溫度傳感器、壓力傳感器、連接管、第二溫度傳感器、文丘里管流量計(jì)、采樣回流管，所述的主管位于噴嘴流量計(jì)左側(cè)，所述的主管與噴嘴流量計(jì)螺紋相連，所述的進(jìn)氣管位于主管上端，所述的進(jìn)氣管與主管螺紋相連，所述的回氣管位于主管上端且位于進(jìn)氣管右側(cè)，所述的回氣管與主管螺紋相連且與進(jìn)氣管活動(dòng)相連，所述的外保溫管位于進(jìn)氣管上端且位于回氣管上端，所述的外保溫管與進(jìn)氣管螺紋相連且與回氣管螺紋相連，所述的內(nèi)保溫管位于外保溫管內(nèi)側(cè)，所述的內(nèi)保溫管與外保溫管焊接相連，所述的加熱管位于內(nèi)保溫管內(nèi)側(cè)，所述的加熱管與內(nèi)保溫管螺紋相連，所述的采樣進(jìn)管一端位于主管上端，所述的采樣進(jìn)管與主管螺紋相連，所述的采樣進(jìn)管另一端貫穿外保溫管且貫穿內(nèi)保溫管，所述的采樣進(jìn)管與外保溫管螺紋相連且與內(nèi)保溫管螺紋相連，所述的第一溫度傳感器固連于進(jìn)氣管，所述的壓力傳感器固連于進(jìn)氣管，所述的連接管位于外保溫管右側(cè)，所述的連接管與外保溫管螺紋相連，所述的連接管還設(shè)有第二溫度傳感器，所述的第二溫度傳感器與連接管螺紋相連，所述的文丘里管流量計(jì)位于連接管右側(cè)，所述的文丘里管流量計(jì)與連接管螺紋相連，所述的采樣回流管位于文丘里管流量計(jì)右側(cè)且位于主管上端，所述的采樣回流管與文丘里管流量計(jì)螺紋相連且與主管螺紋相連。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)如下：

進(jìn)一步的，所述的加熱管數(shù)量為4件，均布于內(nèi)保溫管。

進(jìn)一步的，所述的進(jìn)氣管還設(shè)有第一電磁閥，所述的第一電磁閥與進(jìn)氣管螺紋相連。

進(jìn)一步的，所述的回氣管還設(shè)有第二電磁閥，所述的第二電磁閥與回氣管螺紋相連。

進(jìn)一步的，所述的采樣進(jìn)管還設(shè)有第三電磁閥，所述的第三電磁閥與采樣進(jìn)管螺紋相連。

進(jìn)一步的，所述的采樣回流管還設(shè)有第四電磁閥，所述的第四電磁閥與采樣回流管螺紋相連。

本發(fā)明公開(kāi)了一種濕蒸汽流量計(jì)算方法，該計(jì)算方法包括如下步驟：

1)通過(guò)壓力傳感器、第一溫度傳感器測(cè)量濕蒸汽進(jìn)入采樣進(jìn)管時(shí)的壓力、溫度為P1和T1，文丘里管流量計(jì)和第二溫度傳感器測(cè)量加熱后濕蒸汽的狀態(tài)參數(shù)P2、T2及采樣蒸汽的瞬時(shí)流量m，設(shè)加熱管所產(chǎn)生的的加熱功率為Q；

2)設(shè)采樣進(jìn)管進(jìn)口段的比焓值h1，出口段的比焓值為h2，根據(jù)加熱段的能量守恒關(guān)系式

h1+(Q/m)＝h2 (1)

3)蒸汽的比焓值是獨(dú)立于溫度和壓力的一個(gè)重要參數(shù)，進(jìn)口段比焓值h1是飽和蒸汽比焓hg與飽和水比焓hL的加權(quán)平均。

h1＝xhg+(1-x)hL (2)

式中：x為濕蒸汽的干度值。

4)由公式(1)和(2)聯(lián)合計(jì)算出干度x:

x＝(hL+(Q/m)-h2)/(hL-hg) (3)

其中：hL和hg由溫度P1、T1確定，h2由溫度P2、T2確定。

5)由公式(3)得到的濕蒸汽的干度計(jì)算其密度ρ:

ρ＝xρg+(1-x)ρl (4)

其中：ρg表示飽和蒸汽的密度，ρl表示飽和水的密度。

6)由公式(4)得到的濕蒸汽密度ρ，計(jì)算主管的濕蒸汽流量：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該濕蒸汽流量計(jì)量裝置，工作時(shí)，濕蒸汽經(jīng)噴嘴流量計(jì)進(jìn)入主管，濕蒸汽經(jīng)采樣進(jìn)管進(jìn)入內(nèi)保溫管，加熱管對(duì)濕蒸汽進(jìn)行加熱，經(jīng)加熱后的過(guò)熱蒸汽先后經(jīng)連接管、文丘里管流量計(jì)和采樣回流管流回主管，同時(shí)，主管內(nèi)的蒸汽通過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入外保溫管和內(nèi)保溫管之間的空腔內(nèi)進(jìn)行保溫，隨后，經(jīng)回氣管流回主管，噴嘴流量計(jì)測(cè)量濕蒸汽流過(guò)噴嘴流量計(jì)時(shí)的差壓，第一溫度傳感器和壓力傳感器用于測(cè)量加熱前的濕蒸汽的溫度和壓力，第二溫度傳感器和用于測(cè)量加熱后過(guò)熱蒸汽的溫度，文丘里管流量計(jì)用于測(cè)量主管內(nèi)濕蒸汽壓力和壓差值，根據(jù)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)，即可計(jì)算出濕蒸汽流量。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)加熱濕蒸汽，使其轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽，無(wú)需進(jìn)行氣、液兩相分離，經(jīng)加熱后的濕蒸汽密度均勻，有效提高測(cè)量的精度。

附圖說(shuō)明

圖1示出本發(fā)明主視圖

噴嘴流量計(jì) 1 主管 2

進(jìn)氣管 3 回氣管 4

外保溫管 5 內(nèi)保溫管 6

加熱管 7 采樣進(jìn)管 8

第一溫度傳感器 9 壓力傳感器 10

連接管 11 第二溫度傳感器 12

文丘里管流量計(jì) 13 采樣回流管 14

第一電磁閥 301 第二電磁閥 401

第三電磁閥 801 第四電磁閥 1401

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種濕蒸汽流量計(jì)量裝置，包括噴嘴流量計(jì)1、主管2、進(jìn)氣管3、回氣管4、外保溫管5、內(nèi)保溫管6、加熱管7、采樣進(jìn)管8、第一溫度傳感器9、壓力傳感器10、連接管11、第二溫度傳感器12、文丘里管流量計(jì)13、采樣回流管14，所述的主管2位于噴嘴流量計(jì)1左側(cè)，所述的主管2與噴嘴流量計(jì)1螺紋相連，所述的進(jìn)氣管3位于主管2上端，所述的進(jìn)氣管3與主管2螺紋相連，所述的回氣管4位于主管2上端且位于進(jìn)氣管3右側(cè)，所述的回氣管4與主管2螺紋相連且與進(jìn)氣管3活動(dòng)相連，所述的外保溫管5位于進(jìn)氣管3上端且位于回氣管4上端，所述的外保溫管5與進(jìn)氣管3螺紋相連且與回氣管4螺紋相連，所述的內(nèi)保溫管6位于外保溫管5內(nèi)側(cè)，所述的內(nèi)保溫管6與外保溫管5焊接相連，所述的加熱管7位于內(nèi)保溫管6內(nèi)側(cè)，所述的加熱管7與內(nèi)保溫管6螺紋相連，所述的采樣進(jìn)管8一端位于主管2上端，所述的采樣進(jìn)管8與主管2螺紋相連，所述的采樣進(jìn)管8另一端貫穿外保溫管5且貫穿內(nèi)保溫管6，所述的采樣進(jìn)管8與外保溫管5螺紋相連且與內(nèi)保溫管6螺紋相連，所述的第一溫度傳感器9固連于進(jìn)氣管3，所述的壓力傳感器10固連于進(jìn)氣管3，所述的連接管11位于外保溫管5右側(cè)，所述的連接管11與外保溫管5螺紋相連，所述的連接管11還設(shè)有第二溫度傳感器12，所述的第二溫度傳感器12與連接管11螺紋相連，所述的文丘里管流量計(jì)13位于連接管11右側(cè)，所述的文丘里管流量計(jì)13與連接管11螺紋相連，所述的采樣回流管14位于文丘里管流量計(jì)13右側(cè)且位于主管2上端，所述的采樣回流管14與文丘里管流量計(jì)13螺紋相連且與主管2螺紋相連，所述的加熱管7數(shù)量為4件，均布于內(nèi)保溫管6，所述的進(jìn)氣管3還設(shè)有第一電磁閥301，所述的第一電磁閥301與進(jìn)氣管3螺紋相連，所述的第一電磁閥301用于控制進(jìn)氣管3的通斷，所述的回氣管4還設(shè)有第二電磁閥401，所述的第二電磁閥401與回氣管4螺紋相連，所述的第二電磁閥01用于控制回氣管4的通斷，所述的采樣進(jìn)管8還設(shè)有第三電磁閥801，所述的第三電磁閥801與采樣進(jìn)管8螺紋相連，所述的第三電磁閥801用于控制采樣進(jìn)管8的通斷，所述的采樣回流管14還設(shè)有第四電磁閥1401，所述的第四電磁閥1401與采樣回流管14螺紋相連，所述的第四電磁閥1401用于控制采樣回流管14的通斷。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種濕蒸汽流量計(jì)算方法，該計(jì)算方法包括如下步驟：

1)通過(guò)壓力傳感器、第一溫度傳感器測(cè)量濕蒸汽進(jìn)入采樣進(jìn)管時(shí)的壓力、溫度為P1和T1，文丘里管流量計(jì)和第二溫度傳感器測(cè)量加熱后濕蒸汽的狀態(tài)參數(shù)P2、T2及采樣蒸汽的瞬時(shí)流量m，設(shè)加熱管所產(chǎn)生的的加熱功率為Q；

2)設(shè)采樣進(jìn)管進(jìn)口段的比焓值h1，出口段的比焓值為h2，根據(jù)加熱段的能量守恒關(guān)系式

h1+(Q/m)＝h2 (1)

3)蒸汽的比焓值是獨(dú)立于溫度和壓力的一個(gè)重要參數(shù)，進(jìn)口段比焓值h1是飽和蒸汽比焓hg與飽和水比焓hL的加權(quán)平均。

h1＝xhg+(1-x)hL (2)

式中：x為濕蒸汽的干度值。

4)由公式(1)和(2)聯(lián)合計(jì)算出干度x:

x＝(hL+(Q/m)-h2)/(hL-hg) (3)

其中：hL和hg由溫度P1、T1確定，h2由溫度P2、T2確定。

5)由公式(3)得到的濕蒸汽的干度計(jì)算其密度ρ:

ρ＝xρg+(1-x)ρl (4)

其中：ρg表示飽和蒸汽的密度，ρl表示飽和水的密度。

7)由公式(4)得到的濕蒸汽密度ρ，計(jì)算主管的濕蒸汽流量：

該濕蒸汽流量計(jì)量裝置，工作時(shí)，濕蒸汽經(jīng)噴嘴流量計(jì)1進(jìn)入主管2，濕蒸汽經(jīng)采樣進(jìn)管8進(jìn)入5內(nèi)保溫管6，加熱管7對(duì)濕蒸汽進(jìn)行加熱，經(jīng)加熱后的過(guò)熱蒸汽先后經(jīng)連接管11、文丘里管流量計(jì)13和采樣回流管14流回主管2，同時(shí)，主管2內(nèi)的蒸汽通過(guò)進(jìn)氣管3進(jìn)入外保溫管5和內(nèi)保溫管6之間的空腔內(nèi)進(jìn)行保溫，隨后，經(jīng)回氣管4流回主管2，噴嘴流量計(jì)1測(cè)量濕蒸汽流過(guò)噴嘴流量計(jì)1時(shí)的差壓，第一溫度傳感器9和壓力傳感器10用于測(cè)量加熱前的濕蒸汽的溫度和壓力，第二溫度傳感器12和用于測(cè)量加熱后過(guò)熱蒸汽的溫度，文丘里管流量計(jì)13用于測(cè)量主管2內(nèi)濕蒸汽壓力和壓差值，根據(jù)測(cè)試得到的數(shù)據(jù)，即可計(jì)算出濕蒸汽流量。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)加熱濕蒸汽，使其轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽，無(wú)需進(jìn)行氣、液兩相分離，經(jīng)加熱后的濕蒸汽密度均勻，有效提高測(cè)量的精度。

本發(fā)明不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所做出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。