CN112964323B - 一种饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置以及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置以及测量方法。该测量装置具体是在管道内设置阻流体，阻流体为截面呈类等腰梯形的中空柱状体结构；在阻流体内设置有用于将阻流体内腔分隔为全压腔和静压腔的隔板；在阻流体的迎流面上开有四个全压孔，在阻流体的背流面上开有两个静压孔；在位于阻流体下游左右两侧的管壁上开有两个取压孔。本发明中阻流体既作为涡街发生体，又作为均速管管体。本发明实现了涡街均速管一体化，利用双差压方法同时测量平均差压和频率两路信号，进而求得质量流量和干度，这一创新会避免多点测量带来的测量误差，为饱和湿蒸汽的测量提供了一种新的思路。

Description

一种饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置以及测量方法

技术领域

本发明涉及两相流检测技术领域，具体地说是一种饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置以及测量方法。

背景技术

目前，湿蒸汽质量流量及干度检测的方法有人工化验方法、热力学法(节流法、加热法、相分离法、凝结法等)、光学测量法、微波测量法、放射法、示踪法等。

人工化验法是应用较早的一种湿蒸汽干度测量方法，通过取样并根据水中盐与石蕊试液接触会变色的原理测得盐含量，进而求得干度。这种方法简单易操作，但分析时间滞后，不能及时反映现场生产情况。

热力学方法主要包含节流法、加热法、相分离法和凝结法。节流法通过孔板与临界流量节流器测量湿蒸汽质量流量及干度。加热法采用特定装置将湿蒸汽加热成过热蒸汽，通过测量压力、温度、湿蒸汽质量以及所需热量计算蒸汽干度值，该方法精确度较高。相分离方法主要通过分离液相和气相测量各相流体的质量流量和干度，这种方法的不足是不能完全做到将气液两相流完全分离，有一定的测量误差。凝结法是使待测蒸汽在绝热间壁式冷却器中与冷却水换热凝结成水，根据热力学原理及能量平衡方程计算干度值，该方法由于冷却水量等的参与，会给测量结果带来一定的误差。

光学测量法根据光线对湿蒸汽折射率的响应，通过对蒸汽中气液两相折射率采样、分析，得到气液两相比例、密度，进而得到干度值，为之后的湿蒸汽的测量奠定了基础。

微波测量法通过谐振腔内介质介电常数变化引起腔内谐振频率变化的原理测量蒸汽干度。

放射法利用氢密度对中子的衰减性以及热中子散射敏感性较高的原理测量蒸汽干度值，该方法通过中子密度计与流量计进行测量，缺点是操作复杂、成本较高，测量精度随中子辐射积累的影响下降。

示踪法有两种，分别是化学离子示踪法和放射性元素示踪法。示踪法的测量原理是利用蒸汽干度与水中添加物与冷凝器中添加物的浓度之间的比例关系来计算湿蒸汽干度值。该方法误差较小，操作复杂，造价较高。

目前，段小维和李世武利用冷凝式湿蒸汽干度测量方法，研制湿蒸汽质量流量、干度测量装置检测台，通过电热蒸汽锅炉产生蒸汽，采用调节阀调节湿蒸汽流量，通过一级换热器调控湿蒸汽干度，由二级换能器将蒸汽冷凝为凝结水，通过测凝结水的质量计算湿蒸汽的质量流量，确定湿蒸汽的干度。缺点就是该测量方法对野外条件的适应性不理想。宁德亮等人利用电容法测量湿度原理设计一种同轴式圆筒形电容式传感器，实现蒸汽湿度在线测量。杜义鹏等人利用双涡街联合法测量两相流或多相流流动过程，采用两个涡街传感器分别测量流体的平均流速和涡街升力，实现了对湿饱和蒸汽的流量、密度和干度的测量。蒲城等人采用涡街流量计、V椎流量计、差压变送器、温度传感器的联合式测量装置产生的频率信号和锥形流量计产生的差压信号得到湿蒸汽实际密度，进而代入涡街或V椎的流量公式得到实际质量流量，通过测量管道温度、压力求得饱和湿蒸汽的干密度，进而得到饱和湿蒸汽的干度。这种联合测量装置存在的不足是装置较为复杂，并且进行多点测量会引起较大的测量误差。

发明内容

本发明的目的就是提供一种饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置以及测量方法，以解决现有联合测量装置较为复杂、且进行多点测量会引起较大测量误差的问题。

本发明是这样实现的：一种饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置，在管道内中心轴线上设置有阻流体，所述阻流体是截面呈类等腰梯形的中空的柱状体，所述阻流体中心处的高与管道内径相等；所述阻流体上下两端与管道内壁相接并与管道形成整体结构；所述阻流体的前侧面为迎流面，所述阻流体的后侧面为背流面；在所述阻流体内中心位置处设有与迎流面和背流面均平行的隔板，所述隔板将所述阻流体的内腔分隔为前面的全压腔和后面的静压腔；在阻流体迎流面的中心轴线上由上至下依次开有四个与全压腔相连通的全压孔，在阻流体背流面的中心轴线上由上至下依次开有两个与静压腔相连通的静压孔，通过四个全压孔和两个静压孔可以测量阻流体内全压腔与静压腔的平均差压信号；饱和湿蒸汽流经阻流体时，自阻流体左右两侧绕流并在阻流体左右两侧产生两列旋转方向相反、交替出现的非对称漩涡；在位于阻流体下游左右两侧的管壁上开有两个取压孔，通过取压孔可以测量漩涡的差压波动信号，根据漩涡的差压波动信号可得到漩涡频率，根据漩涡频率和平均差压即可计算得出饱和湿蒸汽的质量流量及干度。

阻流体截面的类等腰梯形的具体结构是：所述类等腰梯形包括上底、下底、两腰以及两段直边；所述下底的两端分别通过两段直边与对应两腰相连接；所述下底对应阻流体迎流面的宽，所述上底对应阻流体背流面的宽。

上述四个全压孔由上至下依次为第一全压孔、第二全压孔、第三全压孔和第四全压孔；第一全压孔和第二全压孔分别位于管道横截面半径方向的0.866R和0.5R处，R为管道半径；且第三全压孔与第二全压孔关于迎流面呈中心对称结构，第四全压孔与第一全压孔关于迎流面呈中心对称结构。上述两个静压孔由上至下依次为第一静压孔和第二静压孔，第一静压孔位于管道横截面半径方向的0.866R处，R为管道半径；第二静压孔与第一静压孔关于背流面呈中心对称结构。

在管道外阻流体的上方设置有第一差压传感器和第二差压传感器；所述第一差压传感器用于通过全压孔和静压孔测量阻流体内全压腔与静压腔的平均差压信号；所述第二差压传感器用于通过两个取压孔测量阻流体下流漩涡的差压波动信号；两个差压传感器所测信号均发送至数据处理单元，数据处理单元根据第二差压传感器所发送的信号可计算得到漩涡频率，再结合第一差压传感器所发送的信号可计算得出饱和湿蒸汽的质量流量及干度。

所述数据处理单元包括单片机、第一信号分析电路和第二信号分析电路；所述第一信号分析电路包括第一模拟放大电路和低通滤波器，所述第一模拟放大电路的输入端连接第一差压传感器的输出端，所述第一模拟放大电路的输出端连接低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的输出端与单片机相接；所述第二信号分析电路包括第二模拟放大电路、信号平均值分离电路、信号频率分离电路以及自适应滤波器；所述第二模拟放大电路的输入端连接第二差压传感器的输出端，所述第二模拟放大电路的输出端分别连接信号平均值分离电路和信号频率分离电路的输入端，信号平均值分离电路的输出端与单片机相接，信号频率分离电路的输出端通过所述自适应滤波器与单片机相接。

所述单片机为AT89C51单片机。

采用上述测量装置对饱和湿蒸汽质量流量及干度进行测量时，具体测量方法如下：

a、饱和湿蒸汽在管道内流动，首先流经阻流体的迎流面，流速减小，压力增大；饱和湿蒸汽绕经阻流体左右两侧时，会产生两列旋转方向相反、交替出现的非对称漩涡；绕过阻流体后，流速增大，压力降低；

b、由第一差压传感器通过阻流体迎流面的全压孔与阻流体背流面的静压孔测量阻流体内全压腔与静压腔的平均差压信号，并把所测平均差压信号发送至数据处理单元；

c、由第二差压传感器通过处于阻流体下游左右两侧的取压孔测量漩涡的差压波动信号，并把所测差压波动信号发送至数据处理单元；

d、数据处理单元根据第二差压传感器所测差压波动信号计算得出漩涡频率f，同时结合第一差压传感器所测平均差压信号，根据如下公式(6)和(9)计算饱和湿蒸汽质量流量q_m以及干度x；

上面两式中，q_m为饱和湿蒸汽质量流量，x为饱和湿蒸汽干度；ΔP₁为第一差压传感器所测饱和湿蒸汽流经阻流体时全压腔与静压腔之间的平均差压，ε为饱和湿蒸汽的膨胀系数；K₁为经补偿修正后的涡街流量计的仪表系数，K₂为经校正后的均速管流量计的流量系数，K₁与K₂均通过标定得到；f为漩涡频率；ρ_m是饱和湿蒸汽的平均密度，ρ_l是饱和水的密度，ρ_g是饱和蒸汽的密度；

ρ_m的计算公式如下：

本发明利用流体经过阻流体振荡产生漩涡频率原理与均速管差压式流量计相结合，实现了涡街、均速管一体化，能够使两相湿蒸汽经过阻流体时的平均密度达到一致，减小了在管壁开孔外接差压传感器的流体密度以及差压不平均带来的测量误差。同时通过使用一体化均速管代替以往的联合装置避免了多点测量带来的测量误差。运用涡街阻流体和均速管流量计的特性设计成一种新型均速管，在不影响涡街阻流体产生的频率信号的情况下测得差压信号，利用相关运算可以得到湿蒸汽的质量流量及干度，为饱和湿蒸汽的测量提供了一种新的思路。

本发明通过对联合测量装置进行优化设计，设计了一种基于涡街阻流体原理的新型均速管测量湿蒸汽的装置，该装置相比现有的联合装置更加简洁，且通过对装置的特性参数进行研究，发现其符合技术标准要求。

本发明实现了涡街均速管一体化，利用双差压方法同时测量平均差压和频率两路信号，进而求得质量流量和干度。这个创新点会避免多点测量带来的测量误差，因此本发明是一种新型的测量装置和测量方法。

附图说明

图1是本发明中饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置的结构示意图。

图2是图1中阻流体的A-A向剖视图。

图3是图1所示测量装置的侧视图。

图4是本发明中数据处理单元的结构框图。

图中：1、管道；2、迎流面；3、背流面；4、隔板；5、第一全压孔；6、第二全压孔；7、第三全压孔；8、第四全压孔；9、第一静压孔；10、第二静压孔；11、第一取压孔；12、第二取压孔；13、直边。

具体实施方式

由于在饱和湿蒸汽检测过程中，两相流体的复杂多变与温度、压力的补偿对相关参数的测量存在不可忽视的影响。针对这一情况，本发明设计了一种基于涡街阻流体原理的均速管设计装置，通过设计一种同时具有涡街流量计和均速管流量计的工作原理及功能的一体化测量装置，实现对饱和湿蒸汽的质量流量和干度的测量，为两相饱和湿蒸汽质量流量及干度的测量提供了一种新方法。

本发明根据涡街流量计和均速管流量计的结构和工作原理设计了一体化的饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置，这里的一体化指的是将涡街流量计中的阻流体进行改造，并在阻流体下游管壁上设两个取压孔，从而形成一种新型均速管。

如图1-3所示，本发明在管道1内设置有阻流体，阻流体是横截面为类等腰梯形(见图2)的柱状体，这里之所以说是类等腰梯形，是因为其不仅仅包括上底、下底以及两个腰，还包括两小段与下底垂直的直边13，下底的两端分别通过两小段直边13与两个腰相接。两小段直边13的设置是为了对流体起缓冲作用。阻流体的上下两端(即柱状体的上下两端)分别与管道1内壁的上下两端紧密固接，因此，阻流体的上下两端是与管道1内壁上下对应弧面相吻合的弧形结构。阻流体通过其上下两端的弧形结构与管道1连接形成一个整体。阻流体中心位置处的高度与管道1的内径相同，即阻流体位于管道1中心，或者说阻流体在管道1内沿管道长度方向的轴心线与管道1的轴心线重合。阻流体的左右两侧距管道1内壁的左右两侧的距离相等，结合图3，流体在流经阻流体时，可通过阻流体的左右两侧绕流过去。

图1中，流体流过阻流体时，首先接触阻流体的前侧面，即迎流面2，结合图2，迎流面2的宽对应的是阻流体横截面类等腰梯形的下底，阻流体横截面类等腰梯形的上底对应的是阻流体的背流面3(即阻流体的后侧面)所对应的宽。本发明通过设置阻流体的尺寸，使管道内径与阻流体迎流面的宽度之比为0.28，避免阻流体宽度过大影响流通面积，宽度过小影响漩涡产生。本发明实施例中，迎流面2的宽为14mm，迎流面2与背流面3之间的距离(即类等腰梯形的高)为16.2mm，类等腰梯形中的两小段直边13的长度为2mm，两腰之间的夹角为36°。

阻流体的内部为中空的腔体结构，在阻流体的内部中心位置处设有隔板4，隔板4与迎流面2和背流面3均平行，且隔板4距迎流面2和背流面3的距离相等。因此，隔板4将阻流体的内腔分隔为两个空腔，隔板4与迎流面2之间的腔称为全压腔，隔板4与背流面3之间的腔称为静压腔。

本发明中，一方面，阻流体作为涡街发生体，流体流经阻流体后交替产生两列不对称漩涡，由差压传感器检测到差压波动信号，进而可计算得到漩涡脱落频率。另一方面，阻流体还作为均速管管体。由于阻流体内腔被隔板4分为了全压腔和静压腔，因此湿蒸汽流经阻流体上游时全压腔的全压力与湿蒸汽流经阻流体下游时静压腔的静压力之间会产生差压信号。本发明通过测得的差压信号和频率(即漩涡脱落频率)信号即可计算饱和湿蒸汽质量流量和干度。

为了测得差压信号和频率信号，在湿蒸汽经过阻流体的迎流面2按等环面法设置两对全压孔，利用内圆外环法将管道截面分成四个面积相等的部分，在部分面积等分处确定开孔位置，在背流面3以截面中心对称位置设置两个静压孔，使开孔位置与尺寸一方面保证能够得到流体经过迎流面时的平均全压信号，另一方面不会影响阻流体阻挡湿蒸汽产生的漩涡。在阻流体的下游左右两侧的管壁上设置两个取压孔，两个取压孔与阻流体相隔一段距离，既保证漩涡频率信号的产生，又避免影响均速管流量计所测差压信号的稳定性。

具体地，在迎流面2的轴对称线上由上至下依次开有四个孔，分别为第一全压孔5、第二全压孔6、第三全压孔7和第四全压孔8。这四个全压孔按照等环面法设置，即利用内圆外环法将管道横截面分成四个面积相等的部分，在部分面积等分处确定全压孔的位置。本发明中，第一全压孔5距迎流面2中心的距离为0.866R，R为管道1的半径，第二全压孔6距迎流面2中心的距离为0.5R，或者说，第一全压孔5和第二全压孔6分别位于管道横截面半径方向的0.866R和0.5R处。第三全压孔7与第二全压孔6关于迎流面2中心对称，第四全压孔8与第一全压孔5关于迎流面2中心对称。在背流面3的轴对称线上由上至下依次开有两个孔，分别是第一静压孔9和第二静压孔10，第一静压孔9和第二静压孔10均位于管道横截面半径方向的0.866R处。

在管道1外设有仪表，仪表表体宽度与管道内径比为5:1，表体两侧用法兰连接固定，表体上侧为差压传感器和二次显示仪表。差压传感器有两个，分别为第一差压传感器和第二差压传感器，第一差压传感器用于测量阻流体内全压腔的压力

(即阻流体迎流面流体压力)与静压腔的压力P_静(即阻流体背流面流体压力)之差ΔP₁。由于ΔP₁是阻流体内全压腔与静压腔之间的差压，故由此得到均速管流量计的平均差压信号。在阻流体的下游且位于阻流体的左右两侧对应的管道1侧壁上分别开有第一取压孔11和第二取压孔12，第一取压孔11和第二取压孔12的连线中点位于管道1的轴心线上。第一取压孔11和第二取压孔12通过两个导压管与第二差压传感器相接，第二差压传感器用于通过第一取压孔11和第二取压孔12测量管道1同一截面处第一取压孔11和第二取压孔12之间的差压ΔP₂(ΔP₂＝P₁-P₂)，根据由此产生的差压波动信号可以计算漩涡脱落频率f(简称漩涡频率或频率)。

流体流经阻流体迎流面的全压孔时流速减小，压力增大，通过四个全压孔即可计算平均全压

待流体自左右两侧绕过阻流体后，流速增大，压力降低；通过两个差压传感器得到的差压输送到数据处理单元即可得到漩涡频率f和平均差压ΔP₁。

饱和湿蒸汽经过阻流体后，使得湿蒸汽发生绕流分离，产生一定规律的漩涡和压力损失，利用差压波动信号可得到漩涡频率f，通过全压孔与静压孔可测量平均差压ΔP₁信号。

利用涡街流量计和均速管流量计计算湿蒸汽质量流量的计算式如下：

式中：

q_m——由本发明中新型均速管测得的湿蒸汽质量流量，kg/s；

ρ_m——流经新型均速管的湿蒸汽平均密度，kg/m³；

f——新型均速管采集的漩涡频率，Hz；

ε——新型均速管内被测介质的膨胀系数，对于气体、蒸汽等可压缩流体，ε<1；ε可查表得出；

ΔP₁——阻流体内全压腔与静压腔的平均差压，Pa；

K₁——经补偿修正后的涡街流量计仪表系数；

K₂——校正后的均速管流量计流量系数；

其中K₁与K₂的值需要在实验过程中标定得到。

湿蒸汽质量流量q_m与频率f以及差压ΔP₁的计算式如下：

由式(3)得到湿蒸汽平均密度：

由式(4)与式(5)得到湿蒸汽质量流量：

由式(5)与式(6)得到：

假设饱和湿蒸汽的干度值为x，建立饱和湿蒸汽干度与平均密度计算式，如下：

上面式中：

ρ_g——饱和蒸汽的密度；

ρ_l——饱和水的密度；

x——饱和湿蒸汽的干度；

根据现场温度、压力的修正通过查表法获得饱和蒸汽以及饱和水的密度。

本发明将阻流体作为新型均速管的管体，在阻流体的迎流面上按照等环面法设置两对全压孔，在背流面设置两个静压孔，阻流体内用隔板分成两个腔，分别为全压腔和静压腔，通过差压传感器可以测量全压腔和静压腔的平均差压信号。在阻流体下游左右两侧管道外壁的同一截面取一对取压孔，用于测量漩涡频率。在管道外阻流体的上方装有检测元件、差压传感器。

差压传感器所采集的差压信号由数据处理单元进行处理。如图4所示，数据处理单元包括AT89C51单片机、与均速管流量计对应的第一信号分析电路(对应图4右侧部分)以及与涡街流量计对应的第二信号分析电路(对应图4左侧部分)。第一信号分析电路包括第一模拟放大电路和低通滤波器，第一模拟放大电路的输入端连接第一差压传感器的输出端，第一模拟放大电路的输出端连接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端与AT89C51单片机相接。第二信号分析电路包括第二模拟放大电路、信号平均值分离电路、信号频率分离电路以及自适应滤波器。第二模拟放大电路的输入端连接第二差压传感器的输出端，第二模拟放大电路的输出端分别连接信号平均值分离电路和信号频率分离电路的输入端，信号平均值分离电路的输出端与AT89C51单片机相接，信号频率分离电路的输出端通过自适应滤波器与AT89C51单片机相接。AT89C51单片机连接显示接口、通信接口和按键接口。第一差压传感器和第二差压传感器由恒流源进行供电。

涡街流量计利用阻流体原理进行信号处理，对应图4中左侧部分，即：第二差压传感器所采集到的阻流体下游左右两侧管道同一截面处两个取压孔之间的差压信号ΔP₂，该差压信号ΔP₂经第二模拟放大电路后分为两路，一路经信号平均值分离电路后被送入AT89C51单片机，另一路经信号频率分离电路以及自适应滤波器后被送入AT89C51单片机，这两路信号在AT89C51单片机内经AD转换器转换后由AT89C51单片机进行处理。均速管流量计利用阻流体迎流面上全压孔以及阻流体背流面上静压孔的流速与压力的变化原理对信号进行处理，对应图4右侧部分，即：第一差压传感器所采集到的全压腔与静压腔的差压信号ΔP₁，该差压信号ΔP₁依次经第一模拟放大电路和低通滤波器后被送入AT89C51单片机，在AT89C51单片机内经AD转换器转换后由AT89C51单片机进行处理。AT89C51单片机对两个信号分析电路输出的信号进行处理后，可得到漩涡频率f和平均差压ΔP₁，进而可根据公式(6)和(9)计算得出饱和湿蒸汽质量流量以及干度。

本发明将涡街流量计和均速管流量计设计成一体化装置，能够避免由两种流量计分别放置在管道不同位置带来的不同质量流量和不同密度的误差。因此本发明可以通过新设计的装置同时测得频率信号和差压信号，进而计算饱和湿蒸汽的质量流量及干度。

本发明基于涡街流量计的测量原理，利用经过阻流体后产生漩涡，在漩涡脱落处测得差压波动信号，进而求得漩涡频率信号，结合均速管测得的差压信号计算饱和湿蒸汽的质量流量和干度值。

利用本发明中测量装置进行测量时，具体测量方法如下：

a、饱和湿蒸汽在管道内流动，首先流经阻流体的迎流面，流速减小，压力增大；饱和湿蒸汽绕经阻流体左右两侧时，会产生两列旋转方向相反、交替出现的非对称漩涡；绕过阻流体后，流速增大，压力降低。

b、由第一差压传感器通过阻流体迎流面的全压孔与阻流体背流面的静压孔测量阻流体内全压腔与静压腔的平均差压信号，并把所测平均差压信号发送至数据处理单元。

c、由第二差压传感器通过处于阻流体下游左右两侧的取压孔测量漩涡的差压波动信号，并把所测差压波动信号发送至数据处理单元。

d、数据处理单元根据第二差压传感器所测差压波动信号计算得出漩涡频率f，同时结合第一差压传感器所测平均差压(ΔP₁)信号，根据公式(6)和(9)计算饱和湿蒸汽质量流量以及干度。

Claims (3)

1.一种饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置，其特征是，在管道内中心轴线上设置有阻流体，所述阻流体是截面呈类等腰梯形的中空的柱状体，所述阻流体中心处的高与管道内径相等；所述阻流体上下两端与管道内壁相接并与管道形成整体结构；所述阻流体的前侧面为迎流面，所述阻流体的后侧面为背流面；在所述阻流体内中心位置处设有与迎流面和背流面均平行的隔板，所述隔板将所述阻流体的内腔分隔为前面的全压腔和后面的静压腔；在阻流体迎流面的中心轴线上由上至下依次开有四个与全压腔相连通的全压孔，在阻流体背流面的中心轴线上由上至下依次开有两个与静压腔相连通的静压孔，通过四个全压孔和两个静压孔可以测量阻流体内全压腔与静压腔的平均差压；饱和湿蒸汽流经阻流体时，自阻流体左右两侧绕流并在阻流体左右两侧产生两列旋转方向相反、交替出现的非对称漩涡；在位于阻流体下游左右两侧的管壁上开有两个取压孔，通过取压孔可以测量漩涡的差压波动信号，根据漩涡的差压波动信号可得到漩涡频率，根据漩涡频率和平均差压即可计算得出饱和湿蒸汽的质量流量及干度；

所述类等腰梯形包括上底、下底、两腰以及两段直边；所述下底的两端分别通过两段直边与对应两腰相连接；所述下底对应阻流体迎流面的宽，所述上底对应阻流体背流面的宽；

四个全压孔由上至下依次为第一全压孔、第二全压孔、第三全压孔和第四全压孔；第一全压孔和第二全压孔分别位于管道横截面半径方向的0.866R和0.5R处，R为管道半径；且第三全压孔与第二全压孔关于迎流面呈中心对称结构，第四全压孔与第一全压孔关于迎流面呈中心对称结构；

两个静压孔由上至下依次为第一静压孔和第二静压孔，第一静压孔位于管道横截面半径方向的0.866R处，R为管道半径；第二静压孔与第一静压孔关于背流面呈中心对称结构；

在管道外阻流体的上方设置有第一差压传感器和第二差压传感器；所述第一差压传感器用于通过全压孔和静压孔测量阻流体内全压腔与静压腔的平均差压信号；所述第二差压传感器用于通过两个取压孔测量阻流体下流漩涡的差压波动信号；两个差压传感器所测信号均发送至数据处理单元，数据处理单元根据第二差压传感器所发送的信号可计算得到漩涡频率，再结合第一差压传感器所发送的信号可计算得出饱和湿蒸汽的质量流量及干度；

所述数据处理单元包括单片机、第一信号分析电路和第二信号分析电路；所述第一信号分析电路包括第一模拟放大电路和低通滤波器，所述第一模拟放大电路的输入端连接第一差压传感器的输出端，所述第一模拟放大电路的输出端连接低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的输出端与单片机相接；所述第二信号分析电路包括第二模拟放大电路、信号平均值分离电路、信号频率分离电路以及自适应滤波器；所述第二模拟放大电路的输入端连接第二差压传感器的输出端，所述第二模拟放大电路的输出端分别连接信号平均值分离电路和信号频率分离电路的输入端，信号平均值分离电路的输出端与单片机相接，信号频率分离电路的输出端通过所述自适应滤波器与单片机相接。

2.根据权利要求1所述的饱和湿蒸汽质量流量及干度测量装置，其特征是，所述单片机为AT89C51单片机。

3.一种饱和湿蒸汽质量流量及干度测量方法，其特征是，该测量方法采用了权利要求1所述测量装置，具体步骤如下：

a、饱和湿蒸汽在管道内流动，首先流经阻流体的迎流面，流速减小，压力增大；饱和湿蒸汽绕经阻流体左右两侧时，会产生两列旋转方向相反、交替出现的非对称漩涡；绕过阻流体后，流速增大，压力降低；

b、由第一差压传感器通过阻流体迎流面的全压孔与阻流体背流面的静压孔测量阻流体内全压腔与静压腔的平均差压信号，并把所测平均差压信号发送至数据处理单元；

c、由第二差压传感器通过处于阻流体下游左右两侧的取压孔测量漩涡的差压波动信号，并把所测差压波动信号发送至数据处理单元；

d、数据处理单元根据第二差压传感器所测差压波动信号计算得出漩涡频率f，同时结合第一差压传感器所测平均差压信号，根据如下公式（6）和（9）计算饱和湿蒸汽质量流量q _m 以及干度x；

（6）

（9）

上面两式中，q _m 为饱和湿蒸汽质量流量，x为饱和湿蒸汽干度；△P₁为第一差压传感器所测饱和湿蒸汽流经阻流体时全压腔与静压腔之间的平均差压，ε为饱和湿蒸汽的膨胀系数；K ₁为经补偿修正后的涡街流量计的仪表系数，K ₂为经校正后的均速管流量计的流量系数，K ₁与K ₂均通过标定得到；f为漩涡频率；ρ _m 是饱和湿蒸汽的平均密度，ρ _l 是饱和水的密度，ρ _g 是饱和蒸汽的密度；

ρ _m 的计算公式如下：

（7）。

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