[发明专利]用于确定多相流体流的相组分的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于确定多相流体流的相组分的方法和装置。具体而言，本发明公开了一种确定流体管路中的多相流体流的相组分的方法，所述方法包括：使用振动传感器22来获取来自流体流的振动信号，所述振动传感器22包括设置于所述流体流中的靶，所述靶响应于流体管路中的流体流而振动。分析所述振动信号以确定在第一频带内的与所述振动信号的能量相关的第一能量参数和在第二频带内的与所述振动信号的能量相关的第二能量参数；并且使用所述第一和第二能量参数来确定与所述流体流的相组分相关的相组分参数(例如干度参数)。本发明还公开了一种用于确定流体管路中的多相流体流的相组分的装置。

本申请是申请日为2013年9月13日，名称为“用于确定多相流体流的相组分的方法和装置”，申请号为201310618423.5的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于确定多相流体流的相组分的方法和装置，具体来说，但不排他地，涉及用于确定湿蒸汽(steam)的干度(dryness)的方法和装置。

背景技术

在工业过程中使用蒸汽作为加热媒介是非常普遍的。大多数过程与加热蒸汽系统使用饱和的湿蒸汽，该湿蒸汽是包含蒸汽作为第一相和冷凝物作为第二相的两相流体。

通常有必要知道湿蒸汽的干度或品质(quality)。蒸汽品质是流体即蒸气(vapour)的质量百分比，因此饱和蒸汽具有100％的蒸汽品质，而饱和液体具有0％的蒸汽品质。

一些工业过程对蒸汽品质有着特定的要求。例如，在消毒系统中蒸汽品质必须在95％-100％之间。在标准BS EN 285中陈述了这一点，该标准规定了主要用于卫生保健的大型蒸汽消毒器的要求和相关测试。目前，蒸汽品质一般使用节流量热法来测量。GB190612615中公开了使用节流量热计来测量蒸汽品质的装置和方法的示例。尽管节流量热法可用来成功地确定蒸汽品质，但过程耗时并且装置相对复杂。

因此期望能提供用于确定多相流体流的相组分的改进的方法和装置。

发明内容

本发明限定在所附独立权利要求中，现在对其进行参照。进一步地，可在其从属权利要求中找到优选的特征。

在宽泛的方面中，本发明涉及根据从流体流获取的一个或多个振动信号的特性来确定多相流体流(例如湿蒸汽)的相组分(其可以是干度)的方法和装置。

根据本发明的一方面，提供了一种确定流体管路中多相流体流的相组分(其可以是干度)的方法，该方法包括：使用振动传感器来获取来自流体流的振动信号，振动传感器包括设置于流体流中的靶(target)，靶响应于流体管路中的流体流而振动；分析振动信号以确定在第一频带内与振动信号的能量相关的第一能量参数和在第二频带内与振动信号的能量相关的第二能量参数；以及使用第一和第二能量参数来确定与流体流的相组分(其可以是干度)相关的相组分参数(其可以是干度参数)。可根据第一和第二能量参数来经验性地确定该相组分参数。

靶可以是膜片(diaphragm)。振动传感器可进一步包括用于将靶的振动转换为振动信号的电气转换器。该电气转换器可包括压电换能器。第一和/或第二频带可以是单个频率或一组频率(a range of frequencies)。第一和/或第二能量参数可以是根据振动信号而导出或确定的任何适合的参数并且其可联系在一起以得出流体流的相组分/干度。

在一些实施例中，但不必在全部实施例中，靶可以响应于流体流对靶的冲击而振动。靶可被配置为在一个或多个共振频率处共振。可分析振动信号以确定第一和/或第二能量参数，该第一和/或第二能量参数是振动信号的一个或多个共振频率的幅度。

可以在振动传感器的上游对流体流进行搅拌(mix)。这可以有助于确保管路中流动的流体是基本均匀的。

振动传感器可在时域中测量振动信号。分析振动信号可包括将振动信号从时域变换至频域。可使用快速傅里叶变换(FFT)将振动信号从时域变换至频域。