用于监测和/或测量在管线内流动的两相或多相介质的壁流的方法和涡流测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种监测和/或测量在管线内流动的至少有时两相的介质的方法；其中该介质具有第一密度的第一相，尤其为气态第一相，和具有不同于第一密度的第二密度的第二相，尤其为液态第二相。所述方法使用涡流测量装置(2)，该涡流测量装置(2)包括插入管线内的至少一个测量管(4)、阻流体(8)以及涡流传感器(14)。涡流传感器(14)包括敏感部分(16)，该敏感部分(16)响应于压力波动并布置为至少部分邻接测量管(4)的壁。在公开的方法中，当涡流传感器(14)记录包含沿测量管(4)的壁流动的第二相的流动介质的壁流与第一涡流传感器(14)的敏感部分(16)相互作用的特征的测量信号时，涡流测量装置(2)检测到两相或多相介质的第二相的壁流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种监测和/或测量在管线内流动的至少有时两相的介质的方法；其中该介质具有第一密度的第一相尤其为气态第一相，且具有不同于第一密度的第二密度的第二相尤其为液态第二相。该方法通过伸进流动介质内的阻流体和尤其放置在阻流体下游或阻流体内的涡流传感器来实施。本专利技术还涉及一种相应地实施的涡流测量装置。
技术介绍
涡流测量装置常常应用于测量管线内流体、尤其是高温范围内的气流或蒸气流的流量。在这种涡流测量装置中，阻流物设置在流动路径内，使得流体可在阻流物两侧上流过。在这类情况下，漩涡在阻流物两侧上脱落。在宽的雷诺数范围内，在这种情况下，漩涡交替地在阻流物的两侧上脱落，从而产生漩涡的交错布置。该漩涡的交错布置称为卡门涡街。在这样的情况下，在这种涡流测量装置中，利用的原理是形成这些漩涡的漩涡脱落频率 (所谓的涡流频率)在宽雷诺数范围内与相应流体的流速成比例。因而，可从记录的涡流脱落频率(在下文中称为涡流频率)和用于特定类型涡流测量装置的特征校准因子确定流速。在这样的情况下，涡流测量装置通常具有测量管，在其流动路径中布置有阻流体作为阻流物。在该情况下，阻流体通常在直径方向上完全跨过或者在测量管的内部横截面的相当大部分上延伸，使得流体可流过阻流体的两侧。在该情况下，通常支持漩涡脱落的至少两个脱落边缘形成在阻流体的两侧上。在使用期间，测量管插入应测量其流体流的管线内，从而流体流流过测量管并至少部分地反抗阻流体。此外，涡流测量装置通常包括至少一个涡流传感器，该涡流传感器响应于由漩涡产生的压力波动。该涡流传感器布置在两个脱落边缘的下游。在该情况下，涡流传感器可尤其是作为单独的部件布置在阻流体内或阻流体下游。由涡流传感器记录的压力波动被转换成电测量信号，该电测量信号的频率与流体的流速成正比。如果流体的密度是另外确定或如果是已知的，则可从流速和密度来计算流体的质量流量。上述类型的涡流测量装置首先用于测量单相的介质，尤其是流体(液体、气体)。 然而，在特定应用中，也能够发生在流动测量中存在两种或更多种材料，尤其是不同密度和成分的两种或更多种流体。在该情况下，这可包括同时以两相或聚集状态存在的相同材料 (例如水)。为了简化的目的，在下文中讨论在管线内流动的两相或多相介质的第一相和第二相，其中第一相和第二相代表具有最大质量流量分量的两个主要的相。其它相可包含在一个或两个相内，尤其是作为固体颗粒。在这种情况下流动的两相或多相介质的第一相和第二相可以分别是相同材料的不同聚集状态，例如在蒸汽中的水冷凝，或者也可以是两种不同材料，诸如液体中夹带的沙等。第一相和第二相尤其均为流体(液体、气体)。在该情况下，壁流还可由多于仅一种物质，尤其是两种不同材料形成。以下描述的其它改进情况中，在每种情况下参照该变型，即使没有每次清楚地指出(通过“至少第二相”的陈述指出)。本专利技术尤其可应用于两相的这种混合的情况，在该情况下，两相不(或仅轻微)混合，且两相之间的密度差非常大，从而在通过管线的流动的情况下，在以水平或倾斜方式延伸的管线的情况下，第二相至少部分地作为尤其沿下部管壁部分的壁流流动。本专利技术尤其涉及第二相是在底部上流动的流体且第一相是气体的情况下的这种组合。已知，在涡流测量装置中，出现两种或多种介质致使从涡流频率确定的流速的测量误差。发生管线内流动的具有两种不同相的介质的实例是在气体管线内形成液体细流。 在该情况下，作为壁流沿相应管线的壁流动的液体称为液体细流，或通常称为细流。该情况还尤其与蒸气管线(蒸汽管线)相关，其中水组成的壁流可形成为第二相。但是，除了气体管线内的液体细流，也可携带能够在液体流中流动的固体(诸如沙)，使得沙流(与液体混合)沿各管线的壁流动，类似于上述液体细流的情况。如果流过的管线水平或倾斜(相对于重力方向)布置，且壁流(第二相的壁流)具有比在管线内传送的第一相高的密度，则壁流通常沿管线的壁的下部流动。在这样的情况下，对于多种应用，理想的是可靠而没有显著增加成本地检测第一相流内的第二相的发生，且在给定情况下，还确定第二相的比例，尤其是其质量流量。特别是在较长距离输送蒸汽的应用中。在管线内供应热蒸汽用在尤其用于提供能量的工业厂房中，其中为此目的，要求对应于低分量的液体水的高蒸汽量。在该情况下，尤其常常要求蒸汽质量大于95%。在该情况下，蒸汽质量被给出为蒸汽分量的质量流量与由蒸汽和冷凝水组成的总质量流量的比值。在管线内传输的热蒸汽也适用于石油输送领域。存在可在管线内传输可流动的两相或多相介质的第二相的各种基础方法。如已经解释的，第二相也作为沿相关管线的壁的壁流(尤其是细流)。此外，第二相也可作为液滴或颗粒被携带在相对均勻地分布在第一相中的流中。两种类型的第二相流根据环境也可同时发生或每一个仅单独发生。除了这两个流状态，也有其它已知状态，诸如柱塞流或泡状流。如随后更详细解释的，本专利技术主要涉及沿管线的壁流动的第二可流动相的壁流的可靠和迅速的检测的问题，尤其是细流的检测。在公开US2006/0217899A1中，描述了一种用于通过布置在管线内的流测量装置监测管线内流体流的方法。在这种情况下，在信号的宽带频率范围分析信号性质(本质上是RMS值(均方根))，以便于检测两相流的发生。在这种情况下，在不同类型的流之间不进行区分，尤其是上述两种类型的流。在公开US2006/0217899A1中，尤其指出，为了确定第二相，明确地考虑不在想要的信号频率范围内的那些波动，且传统上为了更好地记录想要的信号而抑制那些波动。具体来说，在公开US2006/0217899A1中，确定利用涡流测量装置的高频信号分量计算作为宽带区域的信号频谱的RMS值的信号幅值随着第二相流的增加而减小。因而，在校准的背景下，提出使从频谱确定的宽带RMS值、记录的涡流频率与第二相的流率相互关联，以便于能够在使用期间从测量的信号幅值和记录的涡流频率确定第二相的流率。公开US2006/0217899A1中描述的方法的缺点在于，在给定情况下，通常以振动形式发生的干扰可强烈地破坏宽带RMS值，且第二相的确定检测随之而不确定。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法以及涡流测量装置，通过该方法和涡流测量装置可可靠地、迅速地且在无需显著成本的情况下监测在管线内流动的至少有时两相的介质，其中该介质具有第一密度的第一相，尤其是气态的第一相，；以及具有与第一密度不同的第二密度，尤其是液态的第二相；其中第二相主要以壁流的形式，尤其是细流形式沿管线的壁流动。该目的通过如权利要求1限定的方法以及权利要求15限定的涡流测量装置来实现。本专利技术的其它有益改进由从属权利要求阐述。在本专利技术中，提供一种监测和/或测量在管线内流动的至少有时两相的介质的方法；其中该介质具有第一密度的第一相，尤其为气态第一相，和具有不同于第一密度的第二密度的第二相，尤其为液态第二相。该方法借助于伸进流动介质内的阻流体和尤其放置在阻流体下游或阻流体内的涡流传感器来实施。本专利技术还包括与涡流传感器匹配的涡流测量装置。该方法还包括以下步骤a)借助于至少在涡流传感器附近的阻流体在流动介质内产生卡门漩涡，其中漩涡通过阻流体以取决于流动介质的瞬时流速的涡流脱落频率(涡流频率)脱落；b)允许流动介质的第二相的至少一部分沿涡流传感器附近的壁流动；c)本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于监测和／或测量在管线内流动的至少有时两相的介质的方法，所述两相介质具有第一密度的第一相，尤其为气态第一相，和具有不同于所述第一密度的第二密度的第二相，尤其为液态第二相，其中所述方法通过伸入所述流动介质内的阻流体并通过涡流传感器来基于所述想要的信号分量的幅值曲线的标准偏差和／或基于所述想要的信号分量的峰度，检测所述流动介质的所述第二相的存在。量，所述想要的信号分量具有频率带，尤其是包含所述涡流脱落频率的窄频率带、尤其是具有小于瞬时涡流脱落频率的５０％的相对带宽的频率带，其中所述瞬时涡流脱落频率对应于所述频率带的中心频率；以及ｅ）利用从所述传感器信号选择的所述想要的信号分量，尤其（涡流频率）脱落；ｂ）允许流动介质的所述第二相的至少一部分沿所述涡流传感器附近的壁流动；ｃ）借助于所述涡流传感器记录由所述流动介质内所述卡门漩涡产生的周期压力波动，使得产生对应于所述压力波动的传感器信号；ｄ）从所述传感器信号选择想要的信号分执行，所述涡流传感器尤其为放置在所述阻流体下游或所述阻流体内的涡流传感器，其中所述方法包括以下步骤：ａ）借助于所述阻流体至少在所述涡流传感器附近的流动介质内产生卡门漩涡，其中所述漩涡通过所述阻流体以取决于所述流动介质的瞬时流速的涡流脱落频率...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖纳·霍克，皮特·利马谢，德克·聚特林，克里斯托弗·戈斯魏勒，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH