[其他]皮托管型流體測量裝置的改進以及在液/氣兩相或多相系統(tǒng)中安裝該裝置的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000008279
• 申請日: 1985-10-17
• 公開（公告）號: CN1004301B
• 公開（公告）日: 1989-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 達雷爾·弗朗西斯·科爾曼;莫里斯·梅爾文·邦德
• 申請（專利權(quán)）人: 迪特里希標準器公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 曹永來;李曉舒

本發(fā)明涉及一種用于管道中的皮托管型流動測量儀，特征是一個大體上方形的傳感部分構(gòu)成一離流體的非流線體，包括一較大圓角前緣，其上設(shè)有３個以上的沖擊孔，一對平面部分從其向后分開延伸到一對橫向分開的小圓角側(cè)緣，再與非流線體的面對出流端部分作用，構(gòu)成一能在很寬流動范圍條件下穩(wěn)定流動系數(shù)的流動分離區(qū)，分離區(qū)的長度至少是半徑的５倍。本發(fā)明還包括一種在兩相或多相流動系統(tǒng)中安裝探頭的方法。

本發(fā)明涉及一種皮托管型流體測量裝置，該裝置包括一個非圓型截面的管狀體（18）;把管狀殼體與一個導管連接的裝置，使殼體一部分在導管內(nèi)，另一部分在導管外;一個在管狀體內(nèi)把該管狀體分成兩個增壓腔的隔墻;以及在上述另一部分中把增壓腔連接到測量儀器上的通道;在管狀體上的若干孔，至少有一個孔對著導管的進流端，一個孔對著導管的出流端。

在US-A-4154100中，皮托管型流體測量裝置最重要的特性是具有一個所謂“非流線體”形狀，分割在管道中流動的流體，并在其兩側(cè)建立精確的流體分離區(qū)。依靠建立這些區(qū)域，以及將處于其下游的管體做成使液流能在很寬流體狀況范圍不與管體重新附著。由兩個或多個進流端孔測到的平均動態(tài)流體壓力，和另外出流端孔在流過探頭尾部的流體中測到的參照壓力或出流端壓力之間的壓差，用一修正因數(shù)（流動系數(shù)）修正，由此確定的壓力比沒有這種特性的皮托管型流量計更為精確和可靠。

測量流體流量的皮托管型流量計多年來得到了廣泛應用，其中某些早期裝置本世紀初已經(jīng)獲得了專利。從表面看來它們具有結(jié)構(gòu)簡單的特點，但實際上它們相當復雜并且還應當更深入研究怎樣改進它們的靈敏性以及在更寬的流體狀況下能夠?qū)⑵渲谱鞯酶_。例如，用于在一根管道中測量多種流體，多種氣體，甚至兩相流體的裝置，必然比在例如承受流動流體（空氣）的飛機機翼前緣上，其流動特性接近理想的或良好的薄層流動特性處所用的裝置更復雜，這是因為有管道對流體特性的影響。低壓范圍的流動被證明為最難精確測量，這是由于正是在此范圍內(nèi)，有些因素有很深的影響，譬如，對著進流端的孔的非準直性，使其不能檢測“滯點壓力”。此處流體速度基本為零，或探頭上孔本身之間壓差引起流體在其之間流動，這在動態(tài)壓力讀數(shù)上視作錯誤。所有最普通的流體之一的流動速率，即蒸汽的速率被認為為很難精確確定，在其它流體，甚至在某些兩相系統(tǒng)中產(chǎn)生良好效果的皮托管型探頭在蒸汽中也不能正常工作，至少不能在長時間正常工作。

如US-A-4154100中所示，如果垂直于流體流動的非流線型管體的側(cè)緣被制成銳利的，裝置的精確度以及一定雷諾數(shù)的信號強度得以改善。銳利拐角這種效果的原因是，當流體圍繞光滑連續(xù)管體流動時，將隨管體輪廓流動直到流體中慣性力使流體脫離管體表面并使流體或多或少地沿直線流動。但是，當流體開始脫離管體表面時，進流端和對著出流端表面之間壓差的變化就不再與靠近管體的流速有關(guān)。因此，如果這樣的管體用作流體檢測裝置，所獲得的信號不能與一定流速下的流率成比例關(guān)系。如果流體靠某些方法，如尖銳側(cè)緣，使其以非常低的速度離開管體，進流端和出流端表面之間壓差將保持與流體速度成比例，這樣也就和流率成比例。

事實上，這些探頭的側(cè)緣并不一定是“刀刃”狀的鋒利，而是在其銳利度和非流線型管體橫向?qū)挾戎g存在一種關(guān)系，該橫向?qū)挾葘⒁粋€這樣的側(cè)緣從另一個側(cè)緣分開，如果遵守這種關(guān)系將使儀器在其整個可操作和實際應用范圍內(nèi)保持精度。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種關(guān)系可以表示如下：

r/b₀＜0.2

其中“r”為側(cè)緣的半徑，b₀為非流線型管體橫向?qū)挾龋矗喊霃絩等于零或這些側(cè)緣為銳利的時候這些側(cè)緣分開的距離。

使液流沿確定的分離線脫離非流線型管體并且不再返回該處在流動分離區(qū)探頭出流端的整個表面產(chǎn)生相當均勻低壓。這個低壓使對取向不那么敏感而且還使對著出流端的出流端壓力檢測孔的定位精度要求降低。