[实用新型]一种双锥流量计辅以相关超声波流量计的气液两相流测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气液两相流测量装置，尤其是涉及采用一种双锥流量计辅以相关超声波流量计的气液两相流测量装置。

背景技术

双锥流量计是一种新型是差压式流量计，它是在V锥流量计的结构基础上提出的一种新型节流装置。双锥流量计改变了传统节流件将流体迅速收缩到管道轴线附近的设计理念，而是利用V形的前部尖锥角将流体慢慢节流收缩到管道内壁。这一改变使得双锥流量计较其他传统的差压式流量计而言具有许多独特的优点：压损小、抗扰动能力强、直管段要求短等。双锥流量计相比于其前身V锥流量计，在锥体结构上进行了改进，通过一段圆柱体连接一个同角度的锥体，形成了一个双锥，使流通面积经过一段距离稳定后再逐渐扩大。该结构对尾部的流体有一定的导流，可以起到防止流动分离，减少漩涡等的作用，可进一步减小压损。

根据现有文献大量的研究，差压、体积流量及气相含率瞬时值满足一定的函数关系，即：式中ΔP为所测得的差压，Q_v为体积流量，μ为气相体积含率，若可以准确测得差压ΔP和体积流量Q_v，就可以准确求得气相体积含率。

相关流速测量技术是以随机过程的相关理论和信息理论为基础发展起来的一种流动参数检测技术。随着相关流速测量技术的完善与发展，越来越显示出它在解决困难流体的参数测量，特别是两相（气/液、气/固和液/固）流体以及多相流体的参数测量问题上所具有的巨大潜力，并已被证明是解决两相管流检测问题的一个强有力的技术工具。

与其它两相流体流动参数测量技术相比较，相关流速测量技术有着许多突出的优点：它可直接利用被测流体内部存在的随机流动噪声现象产生对传感器的调制作用来提取有用的流动噪声信号，无须在流体中投入示踪物；其超声波换能器部分可作成夹钳式结构，无可动部件，对被测流体不会产生阻碍作用等等。

流体的流动过程中一定会伴有流动噪声，相关超声波流量计就是对这种噪声予以检测，并通过适当的处理，提取出所期望的流速信息的有用噪声，从而准确测得流体的流速，弥补差压式流量计在两相流体积流量测量精度上的不足，提高气相体积含率的测量精度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种双锥流量计辅以相关超声波流量计的气液两相流测量装置，提高两相流体积流量及气相体积含率的测量精度。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括双锥流量计，相关超声波流量计，相关超声波流量计信号处理电路和双锥流量计信号处理电路；双锥流量计安装在测量管道一端，由一对上游超声波换能器和一对下游超声波换能器组成的相关超声波流量计安装在测量管道另一端，安装有双锥流量计的测量管道一端通过法兰与进口管道连接，安装有相关超声波流量计的测量管道的一端通过另一法兰与出口管道连接。

双锥流量计信号处理电路：包括差压传感器、滤波放大电路、MSP430单片机和输出显示电路；测量管道壁上的第一取压孔和第二取压孔分别与差压传感器的两个取压管道连接后，差压传感器的输出信号经滤波放大电路、MSP430单片机与液晶显示电路连接。

相关超声波流量计信号处理电路：有两路结构相同的滤波放大电路，滤波放大电路的一端分别与上游超声波换能器和下游超声波换能器的接收端连接，滤波放大电路的另一端分别通过各自的AD转换电路后与S3C2410单片机连接，S3C2410单片机通过I/O口与MSP430单片机连接。

所述双锥流量计，包括第一取压孔、第二取压孔、第三取压孔和双锥节流件；第一取压孔位于上游流体收缩前处；第二取压孔位于节流件喉部正中间最小流通面积处；第三取压孔位于下游流体恢复时处；双锥节流件由前后两个同为45°锥角的锥体和中间带有支撑件的圆柱体组成。

所述双锥流量计信号滤波放大电路，包括放大器和RC滤波电路；仪用放大器AD620的2、3两脚与差压传感器的输出相接；仪用放大器AD620的第6管脚与RC滤波电路相接；RC滤波电路由一个电阻和电容组成。

所述MSP430单片机，采用msp430f5438，为德州仪器公司生产的430系列16位超低功耗微控制器；输出显示电路采用12864点阵带汉字液晶模块。