專利名稱：渦街組合式流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造渦街流量計(jì)的原理，工藝過程及溫度、壓力補(bǔ)償原理和工藝所設(shè)計(jì)出的一體化產(chǎn)品－－－渦街組合式流量計(jì)。所謂渦街流量計(jì)是指利用卡曼渦街原理來測量流速或流量的儀表，它是利用至少一個(gè)插入流體流場并重直于流軸的旋渦發(fā)生體，當(dāng)流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時(shí)，在發(fā)生體兩側(cè)下游處產(chǎn)生交替的旋渦，其頻率f正比于平均流速V。在發(fā)生體內(nèi)部安裝的傳感器可檢測到這一頻率，從而獲得平均流速V。平均流速V與管道流通面積A的乘積VA即流體的體積流量Q。
當(dāng)測量氣體或蒸汽流量時(shí)，比如測量空氣，天然氣，煤氣，飽和蒸汽過熱蒸汽時(shí)，被測介質(zhì)的溫度，壓力以及密度變化會(huì)給測量帶來誤差。在這些測量中人們更關(guān)心的是質(zhì)量流量而非體積流量，設(shè)被測介質(zhì)的密度為ρ，則質(zhì)量流量M為M＝ρ·Q①為解決質(zhì)量流量M的測量，目前主要采用二種方法，一種是在測量體積流量的同時(shí)測出流體的溫度T與壓力P，利用氣態(tài)方程M＝ρ·Q＝(ρ0· (P)/(PO) · (TO)/(T) · (ZO)/(Z) )·Q ②
式中Q——工作狀態(tài)下的體積流量P——工作狀態(tài)下的壓力ρ0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度 T——工作狀態(tài)下的溫度P0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力 Z——介質(zhì)的壓縮系數(shù)T0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度 Z0——介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓縮系數(shù)通過微機(jī)處理自動(dòng)轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量，這一方法實(shí)質(zhì)上就是對氣體介質(zhì)的體積流量進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償、稱為溫壓補(bǔ)償法。
第二種方法是用測量體積流量與測量密度相結(jié)合的方法，通過計(jì)算體積流量與密度的乘積得質(zhì)量流量。但由于目前采用的密度計(jì)測器件不僅昂貴，而且對被測介質(zhì)的清潔度有苛刻要求，這大大限制了這一方法的使用范圍，因此，這一辦法在工業(yè)上還難于推廣應(yīng)用。
美國Fisher Porter公司生產(chǎn)的雙柱形渦街流量計(jì)(見

圖1)要點(diǎn)是利用第一個(gè)旋渦發(fā)生體來產(chǎn)生旋渦，用第二個(gè)旋渦發(fā)生體來增強(qiáng)第一個(gè)旋渦發(fā)生體所產(chǎn)生旋渦的強(qiáng)度并由封裝在第二旋渦發(fā)生體內(nèi)的力敏電阻檢測出渦街頻率信號來達(dá)到測量流體體積流量的目的。
仔細(xì)分析Fisher公司的渦街流量計(jì)可發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問題第一，作為第一旋渦發(fā)生體，其僅僅用來產(chǎn)生旋渦，而無它用。第二，此渦街流量計(jì)為整體結(jié)構(gòu)，兩發(fā)生體不能分離使用。
本發(fā)明的目的旨在用改進(jìn)了的渦街流量計(jì)來實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的計(jì)測。目的在于既保留了渦街流量計(jì)的優(yōu)良品質(zhì)，又從發(fā)生體上構(gòu)思出溫度與壓力的一體化檢測，從而獲得質(zhì)量流量，本發(fā)明的總體構(gòu)思是摒棄了Fisher公司渦街流量計(jì)只能用來單一地進(jìn)行流體體積流量測量的方式和目前溫、壓補(bǔ)償法中的溫度，壓力分離測試形式，采取了集流量，溫度，壓力傳感器為一體的多功能流量計(jì)。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，各線信號集中傳送，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)過程控制和能源計(jì)量中的流量，溫度，壓力等熱工參數(shù)的集中檢測。技術(shù)措施在于1、采用了雙柱體式渦街流量計(jì)的特點(diǎn)，在第一旋渦發(fā)生體內(nèi)放置溫度傳感器，直接測取被測介質(zhì)溫度信號；在第一發(fā)生體前某管壁處開取導(dǎo)壓孔并通過小型壓力傳感器，測取被測介質(zhì)壓力信號。
2、在第二旋渦發(fā)生體內(nèi)放置頻率檢測元件，直接測取旋渦發(fā)生體所產(chǎn)生的旋渦頻率信號。
3、溫度、壓力檢測部分與旋渦頻率檢測部分為分體式結(jié)構(gòu)，互相關(guān)聯(lián)，又相互獨(dú)立；即在需要溫度、壓力等參數(shù)條件下，可以配上前置表體；在只需測量流量一路信號條件下，可以單獨(dú)使用流量表體部分作為渦街流量計(jì)來進(jìn)行流量測量。
4、渦街組合式流量計(jì)的各獨(dú)立部分均具有防爆功能，流量計(jì)整體設(shè)計(jì)上采取了本質(zhì)安全型防爆措施。
綜合計(jì)算上面的流量，溫度，壓力參數(shù)，就可獲得流體的質(zhì)量流量。
圖2給出了渦街組合式流量計(jì)的示意圖，其中3表體管段，D管徑；4旋渦發(fā)生體，V平均流速；5靜壓取壓孔；6壓力傳感器7溫度傳感器；8渦街傳感器渦街組合式流量計(jì)采用了雙柱體結(jié)構(gòu)，第一旋渦發(fā)生體除了產(chǎn)生旋渦外，還在其內(nèi)部放置了溫度傳感器來檢測出流體溫度信號以及在第一旋渦發(fā)生體前管壁設(shè)置取壓孔檢測出流體的壓力信號。同時(shí)，渦街組合式流量計(jì)還采用了分體式結(jié)構(gòu)，即表體前半段(用于測溫度，壓力)可以與表體的后半段(用于測流量)分離。分離位置根據(jù)表體口徑不同而變化，如在φ40、φ50、φ100、φ150口徑范圍內(nèi)，分離位置距第一旋渦發(fā)生體中心線為20－160mm不等。渦街組合式流量計(jì)中第一旋渦發(fā)生體上溫度檢測孔的孔徑大小也從4－10mm不等。作為流量表體來說，旋渦發(fā)生體的迎流面寬度d也隨不同表體口徑范圍在14－42mm范圍內(nèi)變化。
作為渦街流量計(jì)有下面關(guān)系Q＝ 1/(St) (1－1.25d／D)·d·A·f ③式中Q體積流量St斯特羅哈數(shù)d發(fā)生體迎流面寬度D管道直徑A管道橫截面積f旋渦頻率作為溫度壓力傳感器，由密度補(bǔ)償公式有ρ－ρ(P，T)④式中ρ(P，T)是與溫度壓力有關(guān)的密度修正公式由③、④得 M＝ρ(P，T)·Q即為渦街組合式流量計(jì)測到的質(zhì)量流量。本發(fā)明基于上述特征，可以一體化直接測量質(zhì)量流量，體積流量以及溫度、壓力等熱工參數(shù)。
綜上所述本發(fā)明所述原理和方法，以及由此構(gòu)思制作成的渦街組合式流量計(jì)，克服了雙柱體渦街流量計(jì)只能用于測量體積流量和現(xiàn)有的流量儀表中溫度、壓力補(bǔ)償系統(tǒng)分散的缺點(diǎn)與不足，作為一體化儀表，既能準(zhǔn)確地測量出質(zhì)量流量和溫度、壓力參數(shù)又保持了渦街流量計(jì)的特征和優(yōu)良品質(zhì)，它與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可在較寬范圍內(nèi)測量氣體，液體及蒸汽的質(zhì)量流量，因此，它可以廣泛地應(yīng)用于石油、化工、冶金、電站等領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種渦街組合式流量計(jì)，包括流體管道、兩個(gè)以一定間距置于流體中的旋渦發(fā)行體、頻率檢測器、壓力傳感器、溫度傳感器，其特征在于在位于流體管道上游的旋渦發(fā)生體內(nèi)裝有檢測流體溫度的溫度傳感器，在位于管道下游的旋渦發(fā)生體內(nèi)裝有檢測旋渦頻率的傳感器，在位于第一旋渦發(fā)生體前管壁某處裝有檢測流體壓力的壓力傳感器，通過三個(gè)傳感器對管道內(nèi)流體熱工參數(shù)的測量，可以得到管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦街組合式流量計(jì)，其特征在于所述的兩旋渦發(fā)生體外形為三角柱或梯形柱，其柱體長邊一面為迎流面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦街組合式流量計(jì)，其特征在于在所述流體管道兩個(gè)旋渦發(fā)生體之間某位置上構(gòu)成可拆式連接，以形成分體式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦街組合式流量計(jì)，其特征在于在所述流體管道上開有一靜壓取壓孔，該靜壓取壓孔位于第一旋渦發(fā)生體前某管壁處，壓力傳感器裝于管道外相應(yīng)于該靜壓取壓孔的位置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦街組合式流量計(jì)，其特征在于根據(jù)溫度、頻率、壓力三個(gè)傳感器所測得的測量數(shù)據(jù)，由下式可得到流體的質(zhì)量流量M＝ρ(P.T)× 1/(St) (1－1.25d／D)×d×A×f其中M為質(zhì)量流量ρ(P.T)是與溫度、壓力有關(guān)的密度修正公式；St為斯特羅哈常數(shù)；d為旋渦發(fā)生體迎流面寬度；D為流體管道直徑；A為流體管道截面積，f為旋渦頻率。
專利摘要本裝置涉及一種渦街組合式流量計(jì)，包括兩旋渦發(fā)生體、溫度、壓力、頻率檢測用傳感器。渦街組合式流量計(jì)整體結(jié)構(gòu)可用來對流體進(jìn)行質(zhì)量流量測量，分體結(jié)構(gòu)可用來對流體溫度、壓力和體積流量進(jìn)行測量。；它通過裝在第一旋渦發(fā)生體內(nèi)的溫度傳感器檢測出流體的溫度，通過壓力傳感器檢測出流體的壓力，同時(shí)，由裝在第二旋渦發(fā)生體內(nèi)的頻率檢測器測出旋渦的頻率。綜合計(jì)算溫度、壓力、頻率參數(shù)就可以求得流體的質(zhì)量流量。
文檔編號G01F1/34GK2124463SQ9222286
公開日1992年12月9日 申請日期1992年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月29日
發(fā)明者王京安, 何江川 申請人:北京博思達(dá)儀器儀表有限公司