專利名稱：蒸汽計量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸汽檢測裝置，特別涉及一種工業(yè)管道中在線測量溫蒸汽多參量的檢測裝置。
目前工業(yè)上測量管道中濕蒸汽的流量儀器很多，但這些儀器在設(shè)計原理上都將被測蒸汽假定為是干燥的，并將干燥氣體的理想密度來換算或計算管道的質(zhì)量流量，這與蒸汽的密度隨濕蒸汽的含濕量不同而變化的實際情況不符，故現(xiàn)有的濕蒸汽流量儀器所檢測的結(jié)果不精確，有重大的誤差和失真。
例如，通常用于氣體流量檢測的孔板節(jié)流式流量計，其計算原理按拍努利方程推導(dǎo)如下M =C1△P0· ρ0(1)]]>式中M-于汽的質(zhì)量流量△P0-孔板二端的差壓ρ0-孔板入口前的干汽密度C1-儀表系數(shù)從式(1)可以看到，質(zhì)量流量M在一定壓力下由差壓△p和密度ρ0決定，且密度ρ0僅是一個固定不變的理論值。但實際上，由于蒸汽中含濕量的變化將導(dǎo)致密度發(fā)生重大變化，而一個固定不變的密度理論值ρ0來代替變化著的密度，測量的結(jié)果肯定有誤差，并且該誤差與密度變化的大小呈正向變化關(guān)系。因此測出密度的正確值，是得到正確的質(zhì)量流量M的先決條件。遺憾的是目前為止尚未有能測出該密度實際值的方法，因此也沒有能測出濕蒸汽密度的儀器。
本發(fā)明的目的是要提供一種精確測出蒸汽密度的儀表和利用這一儀表制成的在線精確計量工業(yè)管道中濕蒸汽多參量的檢測裝置。
本發(fā)明的目的是通過如下方式來實現(xiàn)的。一種工業(yè)管道上在線測量濕蒸汽多參量的蒸汽計量儀，其發(fā)明的特征在于，設(shè)置在濕蒸汽管道上的測速裝置，測量管;測速裝置測出的濕蒸汽壓力差通過一差壓變送器送到一處理運(yùn)算顯示器;上述測量管設(shè)置在上述測速裝置的下游，上述測量管內(nèi)設(shè)有臨界流噴嘴，它將所測得的入口前的壓力值通過一壓力變送器送到上述處理運(yùn)算顯示器。最后由該處理運(yùn)算顯示器按一定公式運(yùn)算出所需的各種結(jié)果。具體公式如下所述人們知道，流過臨界噴嘴的氣體質(zhì)量流量qm的一般式為qm=A*· C · CrP · ρ(2)]]>式中A＊-臨界流文丘里噴嘴喉部面積C-流出系數(shù)Cr-真實氣體的臨界流系數(shù)ρ-臨界流噴嘴入口氣流遲滯狀況下的密度p-臨界流噴嘴入口氣流遲滯狀況下的壓力式中一定范圍內(nèi)，A＊、C、Cr均視為常數(shù)，而密度ρ與壓力P有關(guān)，故給定壓力P后，含濕量下濕蒸汽通過臨界流噴嘴的濕蒸汽質(zhì)量流量qm是一個穩(wěn)定值。它可以通過式(2)計算和實驗求得。在知道濕蒸汽質(zhì)量qm是一個穩(wěn)定值。它可以通過式(2)計算和實驗求得。在知道濕蒸汽質(zhì)量qm后，據(jù)式(1)可推導(dǎo)出新的經(jīng)驗式。即，qm=M · (1+ay)△P1△P0·ρ1ρ0(3)]]>式中，△p1-孔板二端的濕蒸汽差壓ρ1-孔板入口處濕蒸汽密度y-濕蒸汽的濕度a-校正系數(shù)式中，因△p0和ρ0均為理想值，是一常數(shù)，而M可以根據(jù)式(1)得出;濕蒸汽密度ρ1與濕蒸汽壓力P1有關(guān)，故只要知道濕蒸汽差壓△p1和濕蒸汽壓力P1后，就可以根據(jù)式(3)得出濕蒸汽的濕度y。
然而，根據(jù)濕蒸汽平均密度的計算原理，可以給出下式。
1ρ1=1-yρ0+yρ2(4)]]>式中，ρ2-濕蒸汽中飽和水的密度。
將從式(3)得出的y代入式(4)，便可求出濕蒸汽中飽和水的密度ρ2。顯然，只要測出濕蒸汽中的差壓△P和壓力P，通過處理運(yùn)算顯示器按照上述4式，以及其它有關(guān)常用的計算公式，便可求出被測濕蒸汽的密度、濕度、質(zhì)量流量、壓力和溫度等。
本發(fā)明通過在被測濕蒸汽的管道上設(shè)置測速裝置例如孔板和臨界流噴嘴，測出濕蒸汽的差壓△P和濕蒸汽的壓力P，然后經(jīng)運(yùn)算處理顯示器計算顯示所需測量的密度、濕度、質(zhì)量流量、壓力和溫度等參數(shù)。
另外，運(yùn)算顯示器，還可根據(jù)下列熱力學(xué)方程，算出濕蒸汽的熱值Q。
Q＝ql+(1-y)R(5)式中ql-液體熱，R-汽化潛熱ql和R均為常數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，測速裝置可以采用孔板，或電動金屬轉(zhuǎn)子流量計或漩渦流量計;臨界流噴嘴可以采用臨界流文丘利噴嘴。
下面將結(jié)合實施例和附圖進(jìn)一步說明本實用新型的原理。


圖1是本發(fā)明的第一實施例的裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明的第二實施例的示意圖。
參照圖1。本實施例在蒸汽管道10上設(shè)置有一個孔板式節(jié)流裝置，在孔板式節(jié)流裝置1的下游設(shè)置一個管內(nèi)設(shè)有臨界流文丘利噴嘴5的測量管4?？装迨焦?jié)流裝置1測出的差壓△P由差壓變送器2轉(zhuǎn)換成電信號輸入處理運(yùn)算顯示器6;臨界流文丘利噴嘴5測出的壓力P通過壓力變送器輸入處理運(yùn)算顯示器6，處理運(yùn)算顯示器6根據(jù)輸入的差壓△P和壓力P信號以及上述式(1)、(2)、(3)、(4)和(5)，便可按照需要分別計算顯示出濕蒸汽的密度、濕度、質(zhì)量流量、壓力、濕度線熱值。
參見圖2，本實施例的測量管4和臨界流文丘利噴嘴5的位置和工作原理同圖1所示的實施例，所不同的是用電動金屬轉(zhuǎn)子流量計2a代替孔板式節(jié)流裝置1。臨界流文丘利噴嘴5測出的壓力P通過電氣壓力變送器3a將壓力P轉(zhuǎn)化成電信號輸入處理運(yùn)算顯示器6;電流金屬轉(zhuǎn)子流量計2a將測出的流速V轉(zhuǎn)換的電信號直接輸入運(yùn)算處理顯示器6。
根據(jù)流體力學(xué)，人們知道流速V和差壓△P有相應(yīng)的關(guān)系，但其轉(zhuǎn)換和計算方式十分繁瑣，本實施例采用十分簡便的方法來解決該問題。即，采用標(biāo)定裝置首先將圖1所示實施例的孔板式節(jié)流裝置1測出的不同流量下的差壓△P的電信號標(biāo)定出來，然后，將孔板式節(jié)流裝置1換成本實施例的電動金屬轉(zhuǎn)子流量計2a，將電動金屬轉(zhuǎn)子流量計2a在不同流量下測出的流速V的電信號調(diào)整到與孔板式節(jié)流裝置1測出的所對應(yīng)的不同流量下的電信號相同的信號參量，由于該信號參量相當(dāng)于差壓△P的電信號，故在運(yùn)算處理顯示器中，該信號參量可作為△p電信號運(yùn)用前面所述的公式計算、顯示出所需要的濕蒸汽的密度、濕度、質(zhì)量流量、壓力和溫度以及熱值等。
當(dāng)然本實施例也可采用一系列的計算公式，將流速V換算成差壓△P再進(jìn)行計算所需的各種參量。
根據(jù)本實施例2采用電動金屬轉(zhuǎn)子流量計2a作為測量差壓△P的裝置的原理以及流速V和差壓△P的換算出公式，本實施例所用的電動金屬轉(zhuǎn)子流量計可以推廣到一切可以測出流速的裝置，如漩渦流量計等。
本發(fā)明的裝置除用于濕蒸汽的檢測外，還可用于各種流體的密度、質(zhì)量流量、濕度、熱值流量等。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)管道上在線測量濕蒸汽多參量的蒸汽計量儀，其特征在于，包括設(shè)置在濕蒸氣管道上的測速裝置，測量管；上述測量管設(shè)置在上述測速裝置的下游，在上述測量管內(nèi)設(shè)有上述臨界流噴嘴；還包括一處理運(yùn)算顯示器；一連接在測述裝置和處理運(yùn)算顯示器之間的差壓變送器，一連接在測量管與處理運(yùn)算顯示器之間的壓力變送器。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸汽計量儀，其特征在于，上述臨界流噴嘴的臨界流文丘利噴嘴。
3.如權(quán)利要求1或2所述的蒸汽計量儀，其特征在于，上述測速裝置是孔板或金屬轉(zhuǎn)子流量計或漩渦流量計等。
4.權(quán)利要求1或2所述的蒸汽計量儀，其特征在于，該蒸汽計量儀可以用于測量各種流體的密度、質(zhì)量流量、濕度、熱值流量。
全文摘要
一種工業(yè)管道中在線測量濕蒸汽多參量的檢測裝置。該裝置由一個臨界流文丘利噴嘴、一個電氣壓力變送器、一個測速裝置(例如孔板式節(jié)流裝置)、一個電氣差壓變送器和一個處理運(yùn)算顯示器組成。將檢測裝置利用濕蒸汽在一定壓力下通過臨界流文丘利噴嘴時在單位時間內(nèi)通過的質(zhì)量為一穩(wěn)定值，并在通過測速裝置時所產(chǎn)生的差壓大小隨密度增大而減小的特點，用于精確測量濕蒸汽的壓力、溫度、密度、含濕量、質(zhì)量流量和熱值等。
文檔編號G01D21/02GK1076273SQ9210165
公開日1993年9月15日 申請日期1992年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月11日
發(fā)明者王穎 申請人:王穎