專利名稱：用于監(jiān)測(cè)和/或測(cè)量分布的顆粒和/或液滴流的渦流測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分中限定的渦流測(cè)量裝置以及監(jiān)測(cè)和/或測(cè)量在管線內(nèi)流動(dòng)且至少有時(shí)具有至少兩相的介質(zhì)的方法，至少兩相中的第一相，尤其是氣態(tài)第一相，具有第一密度，而第二相，尤其是顆粒或液滴形式的相，具有與第一密度不同的第二密度。該方法通過(guò)伸進(jìn)流動(dòng)介質(zhì)內(nèi)的阻流體和尤其放置在阻流體下游或阻流體內(nèi)的渦流傳感器來(lái)實(shí)施。
背景技術(shù)：
渦流測(cè)量裝置常常應(yīng)用于測(cè)量管線內(nèi)流體、尤其是高溫范圍內(nèi)的氣流或蒸氣流的流量。在這種渦流測(cè)量裝置的情況下，阻流物設(shè)置在流路徑內(nèi)，使得流體可在阻流物兩側(cè)上流過(guò)。在該情況下，在阻流物兩側(cè)上形成漩渦。在寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，在這種情況下，漩渦交替地形成在阻流物的任一側(cè)上，從而產(chǎn)生漩渦的交錯(cuò)布置。漩渦的交錯(cuò)布置稱為卡門渦街。在這種渦流測(cè)量裝置中，利用的原理是在寬雷諾數(shù)范圍內(nèi)，形成這些漩渦的漩渦脫落頻率與各流體的流速成比例。因而，可從記錄的漩渦的渦流脫落頻率(在下文中稱為渦流頻率)和用于各類型渦流測(cè)量裝置的特征校準(zhǔn)因子確定流速。通常，渦流測(cè)量裝置在該情況下具有測(cè)量管，在其流路徑中布置有阻流體作為阻流物。在該情況下，阻流體優(yōu)選地完全沿直徑方向延伸或在測(cè)量管的內(nèi)部橫截面的相當(dāng)大部分上延伸，使得特定流體可流過(guò)阻流體的兩側(cè)。在該情況下，通常阻流體在兩側(cè)上具有至少兩個(gè)脫落邊緣，該至少兩個(gè)脫落邊緣在給定情況下也可以被倒圓。脫落邊緣支持漩渦的脫落?？刹僮鞯?，測(cè)量管應(yīng)用在將測(cè)量其流體流量的管線內(nèi)，從而流體流過(guò)測(cè)量管并至少部分地對(duì)抗阻流體。此外，渦流測(cè)量裝置通常包括至少一個(gè)渦流傳感器，該渦流傳感器響應(yīng)于由漩渦產(chǎn)生的壓力波動(dòng)。渦流傳感器布置在兩個(gè)脫落邊緣的下游。在該情況下，渦流傳感器可尤其是作為單獨(dú)的部件布置在阻流體內(nèi)或阻流體下游。由渦流傳感器記錄的壓力波動(dòng)被轉(zhuǎn)換成電測(cè)量信號(hào)，其頻率與流體的流速成正比。此外，如果流體的密度是確定或已知的，則可從速度和密度來(lái)計(jì)算流體的質(zhì)量流量。所述類型的渦流測(cè)量裝置首先應(yīng)用于測(cè)量單相介質(zhì)，尤其是流體(液體、氣體)， 例如蒸汽流或液體流。但是，在特殊應(yīng)用中，可能發(fā)生的是，在流體流中有第二或又一其它相。為了簡(jiǎn)化目的，在下文中討論在管線內(nèi)流動(dòng)的兩相或多相介質(zhì)的第一相和第二相，其中第一相和第二相代表具有最大質(zhì)量流量分量的兩個(gè)主要的相。其它相可尤其包含在一個(gè)或兩個(gè)相內(nèi)，尤其作為固體顆粒。在這種情況下流動(dòng)的兩相或多相介質(zhì)的第一相和第二相可以是相同材料的不同聚集狀態(tài)，通常情況是例如在蒸汽中的水細(xì)流，或也可以是兩種不同材料，諸如液體中夾帶的沙等。優(yōu)選的是，在每種情況下，第一相和第二相都是流體(液體、 氣體)。在該情況下，液滴/顆粒流又可包括多于僅一種物質(zhì)，尤其是兩種不同材料。以下描述的其它改進(jìn)中的每個(gè)改進(jìn)，即使沒(méi)有每次清楚地指出(通過(guò)“至少第二相”的陳述指出)，也屬于該變型。本發(fā)明尤其適用于兩相混合物，其中兩相之間的密度差高，并且兩相不混合或僅輕微混合，使得第二相以顆?；蛞旱涡问接傻谝幌嗔鲓A帶。已知，在渦流測(cè)量裝置中，出現(xiàn)兩相或多相導(dǎo)致從渦流頻率確定的流速的誤差?；旧?，存在至少第二相可被攜帶在諸如氣流的第一相流內(nèi)的不同方式。至少第二相可尤其作為相對(duì)均勻分布在第一相內(nèi)的顆粒和/或液滴被攜帶在第一相流中。此外， 第二相也可作為沿相關(guān)管線的管壁的壁流、尤其是細(xì)流流動(dòng)。第二相以及還有第三相的這些類型的流能夠取決于應(yīng)用而平行(至少三相)或僅單獨(dú)(至少兩相)地發(fā)生。發(fā)生兩種不同相的實(shí)例是在氣體管線內(nèi)發(fā)生液體聚集。該情況尤其在其中水能夠形成為第二相的蒸氣管線(蒸汽線路)的情況中相關(guān)。如上所述，在這種情況下的液體聚集可作為分布液滴流被攜帶在第一相(這里氣體)內(nèi)，但是，液體聚集也可交替地或補(bǔ)充地作為沿相關(guān)管線的管壁的壁流流動(dòng)。除了前述流動(dòng)形式，諸如沙或更大顆粒的固體可例如也在氣體管線內(nèi)的液體流或氣體流內(nèi)運(yùn)輸。在該情況下，尤其是當(dāng)固體是細(xì)粒時(shí)夾帶的固體(在給定情況下與第一相的一部分混合)作為沿各管線的管壁的壁流流動(dòng)。替代地或補(bǔ)充地，夾帶的固體可作為相對(duì)均勻地分布在管的橫截面上的顆粒流而至少部分地在第一相流內(nèi)攜帶。在該情況下，對(duì)于多種應(yīng)用理想的是，可靠地并且基本上沒(méi)有增加成本地檢測(cè)第一相流內(nèi)的第二相的發(fā)生，且在給定情況下，還確定第二相的分量，尤其是其質(zhì)量流量。在長(zhǎng)距離輸送蒸汽的應(yīng)用中尤其如此。在管線內(nèi)供應(yīng)熱蒸汽用在尤其用于提供能量的工業(yè)設(shè)備中，其中為此需要對(duì)應(yīng)于低分量液體水的高蒸汽質(zhì)量。尤其在該情況下，通常要求蒸汽質(zhì)量大于95%。在該情況下，蒸汽質(zhì)量被給出為蒸汽分量的質(zhì)量流量與由蒸汽和冷凝水組成的總質(zhì)量流量的比率。在管線內(nèi)傳輸?shù)臒嵴羝策m用于石油生產(chǎn)領(lǐng)域。本發(fā)明主要涉及提供可靠且近時(shí)地監(jiān)測(cè)和測(cè)量在管線內(nèi)流動(dòng)的尤其是氣態(tài)第一相的第一相流內(nèi)的至少第二相的顆粒和/或液滴流的問(wèn)題。US4，674，337描述了一種用于確定攜帶在預(yù)定流率的流體流內(nèi)的顆粒的數(shù)量和質(zhì)量的設(shè)備。在該情況下，該設(shè)備包括大致上平坦的撞擊區(qū)域，該撞擊區(qū)域布置在流體流中，使得預(yù)定分量的顆粒在各種情況下以大致相同的角度撞擊該撞擊區(qū)域，從而防止顆粒積聚在該撞擊區(qū)域上。顆粒在撞擊時(shí)產(chǎn)生聲信號(hào)，該聲信號(hào)與顆粒的動(dòng)能成比例。此外， 該設(shè)備包括將聲信號(hào)引出流之外的裝置以及然后將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。然后通過(guò)電子器件評(píng)估電信號(hào)，從而從其獲得各個(gè)顆粒的總數(shù)量和質(zhì)量的估計(jì)。在該情況下，用 US4, 674，337中描述的設(shè)備檢測(cè)顆粒要求提供單獨(dú)的設(shè)備，該設(shè)備必須插入或安裝在相應(yīng)管線內(nèi)。這導(dǎo)致增加的成本和人工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種渦流測(cè)量裝置以及可靠地且沒(méi)有顯著成本地監(jiān)測(cè)在管線內(nèi)流動(dòng)的至少有時(shí)兩相介質(zhì)的方法；該介質(zhì)具有尤其是氣態(tài)第一相并具有第一密度的第一相，以及尤其是液態(tài)第二相并具有與第一密度不同的第二密度的第二相；其中第二相主要以顆粒/液滴流形式流動(dòng)，優(yōu)選地均勻分布在管的橫截面上。該目的通過(guò)如權(quán)利要求1所限定的渦流測(cè)量裝置以及權(quán)利要求15限定的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它有益改進(jìn)由從屬權(quán)利要求闡述。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種渦流測(cè)量裝置，用于至少有時(shí)監(jiān)測(cè)和/或測(cè)量在管線內(nèi)流動(dòng)的兩相或多相介質(zhì)；其中該介質(zhì)具有尤其為氣態(tài)第一相且具有第一密度的第一相和尤其為液態(tài)第二相的作為顆粒和/或液滴分布在第一相內(nèi)并具有第二密度的第二相。渦流測(cè)量裝置包括可插入管線內(nèi)的至少一個(gè)測(cè)量管、阻流體和響應(yīng)于壓力波動(dòng)的渦流傳感器；其中阻流體橫向于流動(dòng)方向延伸到測(cè)量管內(nèi)，從而在阻流體兩側(cè)上形成流路徑；且至少兩個(gè)脫落邊緣形成在阻流體(8)的兩側(cè)上，使得在使用期間卡門漩渦在兩個(gè)脫落邊緣上脫落。關(guān)于安裝位置，渦流傳感器布置在脫落邊緣下游。根據(jù)本發(fā)明，渦流測(cè)量裝置還包括聲換能器，該聲換能器一體形成在渦流測(cè)量裝置的部件內(nèi)，尤其是形成在阻流體內(nèi)，該阻流體伸入測(cè)量管內(nèi)的流路徑內(nèi)，或者聲換能器聲耦合到該部件，使得由第二相的顆粒和/或液滴撞擊在該部件上產(chǎn)生的聲信號(hào)由聲換能器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?；谶@些考慮，本發(fā)明提供一種渦流測(cè)量裝置，該渦流測(cè)量裝置在使用時(shí)通過(guò)可使用由渦流傳感器記錄的卡門漩渦的渦流頻率確定可流動(dòng)的兩相或多相介質(zhì)中第一相的流速，同時(shí)還幾乎實(shí)時(shí)(即在線)檢測(cè)分布顆粒和/或液滴流形式的至少第二相的發(fā)生。在該情況下，不需要其它裝置來(lái)檢測(cè)呈分布顆粒和/或液滴流形式的第二相。因而，部件的數(shù)量和相關(guān)成本可保持較少。當(dāng)伸入測(cè)量管內(nèi)的流路徑內(nèi)的渦流測(cè)量裝置的(現(xiàn)有)部件同時(shí)用作第一相內(nèi)顆粒和/或液滴流的一部分的撞擊區(qū)域時(shí)，實(shí)現(xiàn)了分布顆粒和/或液滴流的檢測(cè)。因而，不要求用于提供適當(dāng)撞擊區(qū)域的單獨(dú)的部件，從而可保持成本和結(jié)構(gòu)較小。然后由第二相的顆粒和/或液滴撞擊在部件上產(chǎn)生的聲信號(hào)可由聲換能器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使得這些信號(hào)通過(guò)渦流測(cè)量裝置(尤其是通過(guò)渦流測(cè)量裝置的相應(yīng)形成的電子器件)可被電處理和利用。在這種情況下，可通過(guò)例如渦流測(cè)量裝置的電子器件進(jìn)行檢測(cè)，使得當(dāng)超出電信號(hào)的預(yù)定值限值或從其推導(dǎo)出的被測(cè)變量時(shí)，電子器件檢測(cè)到第二相的顆粒和/或液滴流。在該情況下，本發(fā)明的渦流測(cè)量裝置還使得聲換能器能夠整合到渦流傳感器的傳感器布置內(nèi)，且相關(guān)電子器件整合到渦流測(cè)量裝置的電子器件(已經(jīng)存在)內(nèi)，從而可進(jìn)一步節(jié)省成本。此外，可設(shè)置成在由渦流測(cè)量裝置檢測(cè)到至少第二相的顆粒和/或液滴流和/或增加的顆粒和/或液滴流的情況下輸出警告或錯(cuò)誤報(bào)告。在該情況下，第一相和(至少)第二相可為相同材料的不同聚集狀態(tài)，例如蒸汽內(nèi)的水滴或它們也可以是兩種不同材料，諸如液體或氣體中夾帶的固體顆粒(例如沙)。本發(fā)明的實(shí)施例涉及下述組合，其中第一相是氣體，而第二相是液體，第二相至少部分地作為分布在流動(dòng)氣體中的液滴而被攜帶。本發(fā)明尤其涉及下述組合，其中第二相是水(至少部分分布為水滴而被攜帶)且第一相是蒸汽。在該情況下，顆粒和/或液滴可由一種以上介質(zhì)形成，尤其是由至少兩種不同材料的顆粒形成。以下描述的其它改進(jìn)中的每個(gè)改進(jìn)，即使沒(méi)有每次清楚地指出(通過(guò)“至少第二介質(zhì)或第二相”的陳述指出)，也屬于該變型。在該情況下“分布的顆粒和/或液滴流”通常是指這樣的流，其中至少第二介質(zhì)或第二相(至少部分)作為顆粒和/或液滴分布在第一相中并由第一相攜帶。除了本文明確提到的具體特征之外，渦流測(cè)量裝置可基本上如本領(lǐng)域公知的那樣以不同方式構(gòu)成。特別地，渦流測(cè)量裝置的基本構(gòu)造可對(duì)應(yīng)于引言中所解釋的渦流測(cè)量裝置。關(guān)于渦流傳感器的布置和構(gòu)造，不同的變型都是可能的，例如阻流體的一體部分或單獨(dú)部分作為葉片布置在阻流體的下游。
術(shù)語(yǔ)“聲換能器”是指換能器或傳感器，其記錄進(jìn)來(lái)的聲信號(hào)并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成與相應(yīng)聲信號(hào)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。作為變型，例如聲換能器可實(shí)施為在第二相的顆粒和/或液滴撞擊部件的位置直接整合在部件內(nèi)，且聲換能器可直接記錄產(chǎn)生的聲信號(hào)。此外，聲換能器可替代地形成在遠(yuǎn)離撞擊位置的位置，或者整合在該部件內(nèi)或與該部件分開。在后一種情況下，必須聲聯(lián)接至該部件，使得在顆粒或液滴撞擊部件的位置處的各聲信號(hào)(聲波)可傳播到聲換能器。尤其是，聲換能器也可布置在測(cè)量管的外部。在另一有利改進(jìn)中，渦流測(cè)量裝置的部件，尤其是阻流體包括大致垂直于流動(dòng)方向定向的撞擊區(qū)域。該撞擊區(qū)域面向在渦流測(cè)量裝置的安裝位置內(nèi)的流。這樣，顆粒和/ 或液滴流直接流入撞擊區(qū)域內(nèi)，且可簡(jiǎn)單確定撞擊區(qū)域的大小與測(cè)量管的內(nèi)部橫截面的總面積的比率。此外，顆粒和/或液滴基本上以統(tǒng)一的角度撞擊撞擊區(qū)域。這些性質(zhì)不僅對(duì)于顆粒和/或液滴流形式的第二相的可靠檢測(cè)是有利的。而且還便于計(jì)算以定量估算測(cè)量管的總內(nèi)部橫截面上的顆粒和/或液滴流。優(yōu)選地，在聲記錄顆粒和/或液滴流的撞擊的情況下，該部件由渦流測(cè)量裝置的阻流體形成。但是，替代地，為此目的可應(yīng)用另一部件，另一部件例如形成為與阻流體分開的渦流傳感器的葉片。阻流體具有這樣的優(yōu)點(diǎn)通常，阻流體是三角形(或Δ形)橫截面， 且阻流體的面積垂直于流動(dòng)方向取向并面向流。在該情況下，該面向面積形成用于來(lái)流顆粒和/或液滴的具有限定尺寸的撞擊區(qū)域。因而，可簡(jiǎn)單地確定其與測(cè)量管的內(nèi)部橫截面的比率，從而定量確定顆粒和/或液滴流。兩個(gè)另外的表面沿流方向彼此接合，使得阻流體的寬度沿流動(dòng)方向呈錐形。形成到撞擊區(qū)域的兩側(cè)上的各側(cè)表面的過(guò)渡的兩個(gè)脫落邊緣也可以是倒圓的。除了已經(jīng)提到的具有三角形橫截面的阻流體形狀，也存在替代形式的阻流體，其同樣非常適于用作聲記錄顆粒和/或液滴流的撞擊的部件。應(yīng)用阻流體的另一優(yōu)點(diǎn)是在阻流體前方的區(qū)域通過(guò)在阻流體處交替的渦流脫落影響來(lái)流。這導(dǎo)致不精確垂直地撞擊阻流體的撞擊區(qū)域。相反地，以交替?zhèn)?對(duì)應(yīng)于渦流脫落的頻率)上的輕微傾斜進(jìn)行撞擊。這樣，有效地防止顆粒和/或液滴沉積在阻流體的撞擊區(qū)域上?；旧?，可以不同方式通過(guò)聲換能器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在有利的另一改進(jìn)中，聲換能器形成為壓電或電容換能器。在有利的另一改進(jìn)中，聲換能器布置在測(cè)量管外部，并聲聯(lián)接到渦流測(cè)量裝置的部件，尤其是阻流體。這樣，聲換能器與過(guò)程溫度和過(guò)程壓力大大去耦合，從而其運(yùn)行不受到這些變量或僅很少地受到這些變量的影響。在有利的另一改進(jìn)中，渦流測(cè)量裝置的電子器件形成為由聲換能器提供的電信號(hào)通過(guò)電子器件基于預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)通過(guò)電信號(hào)的特征性質(zhì)(例如在超過(guò)預(yù)定信號(hào)電平的情況下)檢測(cè)顆粒和/或液滴流時(shí)，可尤其用預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。在該情況下，電子器件可整合在已經(jīng)設(shè)置用于評(píng)估渦流傳感器的測(cè)量信號(hào)的渦流測(cè)量裝置的電子器件(已經(jīng)存在)中。“電子器件”這里指處理信號(hào)，尤其是電信號(hào)的模擬電子電路，以及數(shù)字處理電信號(hào)的數(shù)字電路或處理器。這兩種形式也尤其可組合地使用。在有利的另一改進(jìn)中，渦流測(cè)量裝置的電子器件形成為由聲換能器提供的電信號(hào)通過(guò)電子器件濾波至待評(píng)估的帶寬。這樣，可防止由于頻率在相關(guān)頻率范圍之外的擾動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致的誤差。同時(shí)，可進(jìn)行其它信號(hào)處理，例如濾波之前或之后的電信號(hào)的放大。在有利的另一改進(jìn)中，渦流測(cè)量裝置的電子器件形成為電子器件通過(guò)譜信號(hào)處理和/或從由聲換能器提供的電信號(hào)的統(tǒng)計(jì)評(píng)估來(lái)確定被測(cè)變量。然后使用預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)估被測(cè)變量。例如，對(duì)于這種被測(cè)變量，可以將限值確定為在超過(guò)該限值的情況下，將關(guān)于存在顆粒和/或液滴流的警告報(bào)告和/或相應(yīng)報(bào)告(通過(guò)例如顯示器)輸出給用戶。此外， 基于這種被測(cè)變量，如下文參照另一些改進(jìn)所解釋的，可進(jìn)行其它計(jì)算，從而能夠產(chǎn)生關(guān)于顆粒和/或液滴流形式的第二相的定量信息。在有利的另一改進(jìn)中，渦流測(cè)量裝置的電子器件形成為電子器件從由聲換能器提供的在給定情況下被濾波的隨時(shí)間記錄的電信號(hào)的值產(chǎn)生RMS值(RMS 均方根；二次平均值)，并評(píng)估這些值作為被測(cè)變量。已經(jīng)實(shí)驗(yàn)地發(fā)現(xiàn)RMS值非常適于用作進(jìn)一步評(píng)估的被測(cè)變量。例如，如果考慮在N 個(gè)不同時(shí)間ti (i = 1至N)記錄的電信號(hào)S (ti)(這里被濾波)的N個(gè)值來(lái)計(jì)算RMS值S， 則可使用以下等式獲得RMS值
權(quán)利要求
1.一種渦流測(cè)量裝置，用于監(jiān)測(cè)和/或測(cè)量在管線內(nèi)流動(dòng)的至少有時(shí)兩相或多相的介質(zhì)；其中該介質(zhì)具有第一密度的第一相，尤其為氣態(tài)第一相，和具有第二密度并作為顆粒和 /或液滴分布在第一相內(nèi)的第二相，尤其為液態(tài)第二相；其中所述渦流測(cè)量裝置至少包括能夠插入管線內(nèi)的測(cè)量管G)、阻流體(8)以及用于響應(yīng)壓力波動(dòng)的渦流傳感器04)；其中所述阻流體(8)橫向于流方向(6)延伸到所述測(cè)量管內(nèi)，使得在所述阻流體 (8)的兩側(cè)上形成流路徑；且至少兩個(gè)脫落邊緣(14、16)形成在所述阻流體(8)的兩側(cè)上使得在使用期間卡門漩渦在這些脫落邊緣上脫落；并且其中所述渦流傳感器04)的安裝位置在所述脫落邊緣(14、16)的下游；其特征在于，聲換能器(20)，所述聲換能器OO) —體地形成在伸入所述測(cè)量管(4)內(nèi)的流路徑的部件(8)內(nèi)，尤其是阻流體(8)內(nèi)，或聲聯(lián)接到該部件(8)，使得通過(guò)第二相的顆粒和/或液滴在所述部件(8)上的撞擊而產(chǎn)生的聲信號(hào)能夠由所述聲換能器OO)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，所述渦流測(cè)量裝置的所述部件 (8)，尤其是所述阻流體(8)，具有在所述渦流測(cè)量裝置的安裝位置的基本垂直于所述流方向(6)并面向流的撞擊區(qū)域(10)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，所述聲換能器OO)由壓電或電容換能器形成。
4.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，所述聲換能器OO)布置在所述測(cè)量管(4)外部并聲聯(lián)接到所述渦流測(cè)量裝置的所述部件(8)，尤其是所述阻流體 ⑶。
5.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，形成所述渦流測(cè)量裝置的電子器件，使得由所述聲換能器OO)提供的電信號(hào)通過(guò)所述電子器件根據(jù)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)估。
6.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，形成所述渦流測(cè)量裝置的電子器件，使得由所述聲換能器OO)提供的電信號(hào)通過(guò)所述電子器件濾波至待評(píng)估的帶寬。
7.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，形成所述渦流測(cè)量裝置的電子器件，使得使用由所述聲換能器OO)提供的電信號(hào)的頻譜信號(hào)處理和/或統(tǒng)計(jì)評(píng)估來(lái)確定被測(cè)變量，并基于預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估所述被測(cè)變量。
8.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，形成所述渦流測(cè)量裝置的電子器件，使得所述電子器件根據(jù)所述聲換能器所提供的對(duì)時(shí)間記錄的濾波電信號(hào)的值產(chǎn)生RMS值(RMS 均方根；二次平均值)；且所述電子器件評(píng)估該RMS值作為被測(cè)變量。
9.如權(quán)利要求7或8所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，形成所述渦流測(cè)量裝置的所述電子器件，使得所述電子器件根據(jù)使用由校準(zhǔn)確定的傳遞因子的被測(cè)變量和顆粒和/或液滴流的速度確定各個(gè)顆粒和/或液滴的數(shù)量和質(zhì)量或顆粒和/或液滴流的質(zhì)量流量；所述傳遞因子使各個(gè)顆粒和/或液滴的動(dòng)能或所述顆粒和/或液滴流的動(dòng)能與所述被測(cè)變量相互關(guān)聯(lián)。
10.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，形成所述渦流傳感器(24)使得在使用期間記錄壓力波動(dòng)并把所述壓力波動(dòng)轉(zhuǎn)換成電測(cè)量信號(hào)；其中形成所述渦流測(cè)量裝置的電子器件使得所述電子器件根據(jù)所記錄的壓力波動(dòng)確定渦流頻率并基于所述渦流頻率確定所述多相介質(zhì)的第一相的流速。
11.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，相對(duì)于所述流方向(6) 在所述渦流測(cè)量裝置的所述部件(8)的前方布置用于使所述第二相的顆粒和/或液滴流均勻化的至少一個(gè)隔膜，尤其是篩形、穿孔或網(wǎng)格形隔膜；且所述聲換能器00) —體地形成在所述部件(8)內(nèi)或聲聯(lián)接到所述部件(8)。
12.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，所述渦流傳感器04)具有敏感部分(沈)，所述敏感部分06)響應(yīng)壓力波動(dòng)并布置為至少部分地與所述測(cè)量管的管壁鄰接，用于檢測(cè)在管線內(nèi)流動(dòng)的多相介質(zhì)的沿管壁流動(dòng)的壁流形式的第二相或第三相，尤其是細(xì)流形式的第二相或第三相，其中所述流動(dòng)介質(zhì)的第一相——尤其是氣態(tài)第一相——具有比所述第二相或第三相低的密度；所述渦流測(cè)量裝置被形成使得在使用期間由所述敏感部分06)記錄的壓力波動(dòng)被轉(zhuǎn)換成電測(cè)量信號(hào)；以及形成在使用期間用來(lái)處理電測(cè)量信號(hào)的渦流測(cè)量裝置的電子器件，使得在記錄表征沿所述測(cè)量管的管壁流動(dòng)的多相介質(zhì)的第二或第三相的壁流與所述渦流傳感器04)的所述敏感部分06)相互作用的測(cè)量信號(hào)時(shí)，推斷所述測(cè)量管內(nèi)的第二或第三相的壁流的存在。
13.如權(quán)利要求12所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，形成所述渦流測(cè)量裝置的所述電子器件，使得其中與所述第一相的純單相流相比由所述渦流傳感器04)記錄的優(yōu)選窄帶濾波測(cè)量信號(hào)的幅值隨時(shí)間的波動(dòng)增加的測(cè)量信號(hào)表征了沿所述測(cè)量管的管壁流動(dòng)的第二相或第三相的壁流與所述渦流傳感器04)的所述敏感部分06)的相互作用。
14.如權(quán)利要求12或13所述的渦流測(cè)量裝置，其特征在于，形成所述渦流測(cè)量裝置的所述電子器件，使得所述電子器件根據(jù)測(cè)量信號(hào)可確定作為所述渦流傳感器04)所記錄的優(yōu)選窄帶濾波測(cè)量信號(hào)的幅值的波動(dòng)的度量的統(tǒng)計(jì)變量；以及參照其中多相介質(zhì)的預(yù)定第二相或第三相的壁流的已知質(zhì)量流量、從所述測(cè)量信號(hào)對(duì)于所述多相介質(zhì)的第一相的不同流速確定的渦流頻率、以及所述統(tǒng)計(jì)變量的相關(guān)確定值在校準(zhǔn)情況中設(shè)置為彼此相關(guān)的相互關(guān)系；所述電子器件根據(jù)所述渦流測(cè)量裝置從所述測(cè)量信號(hào)確定的渦流頻率和從所述測(cè)量信號(hào)確定的統(tǒng)計(jì)變量可確定所述預(yù)定第二相或第三相的質(zhì)量流量。
15.一種通過(guò)渦流測(cè)量裝置( 監(jiān)測(cè)和/或測(cè)量在管線內(nèi)流動(dòng)的至少有時(shí)兩相或多相的介質(zhì)的方法；其中該介質(zhì)具有第一密度的第一相，尤其為氣態(tài)第一相，和具有不同于第一密度的第二密度的第二相，尤其為顆?；蛞旱蔚挠行螤畹牡诙?；其中所述渦流測(cè)量裝置(2)至少包括可插入管線內(nèi)的測(cè)量管G)、阻流體(8)以及響應(yīng)于壓力波動(dòng)的渦流傳感器04)；其中所述阻流體(8)橫向于流方向(6)延伸到所述測(cè)量管內(nèi)，使得在所述阻流體 (8)的兩側(cè)上形成流路徑；且至少兩個(gè)脫落邊緣(14、16)形成在所述阻流體(8)的兩側(cè)上使得卡門漩渦在所述脫落邊緣(14、16)上脫落；以及其中所述渦流傳感器04)布置在所述脫落邊緣(14、16)的下游，其特征在于以下步驟A)通過(guò)聲換能器00)記錄聲信號(hào)，所述聲信號(hào)通過(guò)所述第二相的顆粒和/或液滴撞擊在所述渦流測(cè)量裝置O)的部件(8)上——尤其是所述阻流體(8)上——而產(chǎn)生，所述部件⑶伸入所述測(cè)量管⑷的流路徑內(nèi)；以及B)通過(guò)所述聲換能器OO)把所述聲換能器OO)記錄的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)和/或測(cè)量在管線內(nèi)流動(dòng)的至少有時(shí)兩相介質(zhì)的渦流測(cè)量裝置(2)，該介質(zhì)包括具有第一密度的第一相，尤其是氣態(tài)第一相，以及具有不同于第一密度的第二密度的第二相，尤其是顆?；蛞旱蔚挠行螤畹牡诙?，其中渦流測(cè)量裝置(2)包括可插入管線內(nèi)的至少一個(gè)測(cè)量管(4)、阻流體(8)以及響應(yīng)于壓力波動(dòng)的渦流傳感器(24)。渦流測(cè)量裝置(2)還包括聲換能器(20)，該聲換能器(20)一體地形成在伸入測(cè)量管(4)的流路徑內(nèi)的部件(8)內(nèi)，尤其是阻流體(8)內(nèi)，或聲聯(lián)接到所述部件(8)使得通過(guò)第二相的顆粒和/或液滴在部件(8)上的撞擊而產(chǎn)生的聲信號(hào)可由聲換能器(20)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
文檔編號(hào)G01F1/32GK102348959SQ201080011697
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者克里斯托弗·戈斯魏勒, 德克·聚特林, 皮特·利馬謝, 賴納·霍克 申請(qǐng)人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司