專(zhuān)利名稱(chēng)：一種差壓流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體計(jì)量?jī)x表，尤其涉及一種帶有溫度補(bǔ)償功能的差壓 式流體計(jì)量裝置。
背景技術(shù)：
流量計(jì)廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、以及日常生活等領(lǐng)域。隨著 國(guó)家西氣東輸工程的進(jìn)行，油氣田事業(yè)的發(fā)展以及城市天然氣及煤氣的 大面積普及，流量測(cè)試范圍從簡(jiǎn)單的液態(tài)流體擴(kuò)展到天然氣、石油以及 其他形態(tài)流體的測(cè)量。流量計(jì)有許多種類(lèi)，差壓流量計(jì)是其中的一種最 經(jīng)典并且運(yùn)用最廣泛的流體計(jì)量?jī)x表。
從一般結(jié)構(gòu)上看，目前市場(chǎng)銷(xiāo)售的差壓流量計(jì)可分為以下兩類(lèi)第
一類(lèi)為帶引流管的差壓式流量計(jì)；另一類(lèi)不帶引流管的差壓式流量計(jì)。
前者的優(yōu)點(diǎn)在于維護(hù)與更換時(shí)不影響流體的正常傳輸，但其結(jié)構(gòu)零件多， 體積相對(duì)較大，不易安裝，壓力在引流管中的損失比較大，故計(jì)量誤差
相對(duì)較大；后者結(jié)構(gòu)緊湊，但因留給傳感器安裝的位置較小，通常都不 安裝溫度傳感器，而將溫度、壓力對(duì)流體密度的影響和節(jié)流件的特性等 都?xì)w結(jié)成一個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，初次標(biāo)定后就不再變化。事實(shí)上流體的流量受 諸多環(huán)境因素的影響，眾所周知，流體溫度、壓力發(fā)生變化時(shí)，其密度 也隨之變化，尤其是受溫度的影響較大，同時(shí)，差壓式流量計(jì)節(jié)流裝置 的結(jié)構(gòu)對(duì)流體壓力的影響也比較大，需要就近測(cè)量壓力差能得到較為準(zhǔn) 確的結(jié)果，因此，上述兩類(lèi)結(jié)構(gòu)均存在一定的計(jì)量誤差。針對(duì)差壓流量 計(jì)的集成化和智能化和高精度計(jì)量的應(yīng)用需求，國(guó)內(nèi)外已有相當(dāng)多的研 究成果與應(yīng)用實(shí)例，如實(shí)用新型專(zhuān)利"溫、壓一體化智能差壓流量計(jì)
4(ZL02244278.2)"就是一種帶有帶溫度補(bǔ)償流量計(jì)，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用 渦流式流量傳感器；實(shí)用新型專(zhuān)利" 一 種智能流量計(jì)
(ZL200620104194.0)"其內(nèi)部采用的是流量變換器測(cè)量流體，兩者均價(jià) 格較昂貴，且不易加工；實(shí)用新型專(zhuān)利"一體化智能差壓流量計(jì)
(ZL0222484.5)"采用的是具有引流管的結(jié)構(gòu)，帶來(lái)壓力損失；已受理 的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)"智能型氣體流量計(jì)(申請(qǐng)?zhí)?2117499. 7)"專(zhuān)門(mén)針對(duì) 氣體的流量測(cè)量，不適應(yīng)于多種流體的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種差壓流量計(jì)，解決現(xiàn)有流量計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴 的問(wèn)題，用于流體的流量測(cè)量。
本發(fā)明的一種差壓流量計(jì)，包括節(jié)流管、傳感器以及信號(hào)處理電路， 所述節(jié)流管為內(nèi)孔具有隔板的圓筒，其外管壁上開(kāi)有用于安裝信號(hào)處理
電路的槽，隔板中心開(kāi)有錐形、倒錐形或者拋物面形的孔；其特征在于
所述傳感器包括貼片式壓力傳感器及貼片式溫度傳感器，所述貼片 式壓力傳感器分別安裝在隔板兩側(cè)腔室內(nèi)，所述貼片式溫度傳感器安裝
在隔板一側(cè)或者兩側(cè)腔室內(nèi)；所述貼片式壓力傳感器和貼片式溫度傳感 器輸出信號(hào)送至信號(hào)處理電路進(jìn)行處理；
所述的信號(hào)處理電路，包括壓力信號(hào)處理模塊、溫度信號(hào)處理模塊、 積算模塊及電源；
所述的壓力信號(hào)處理模塊，根據(jù)所設(shè)定的工作頻率定時(shí)采樣貼片式 壓力傳感器的輸出電壓，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，再與基準(zhǔn)電壓比較，獲得壓力 值；
所述的溫度信號(hào)處理模塊，根據(jù)所設(shè)定的工作頻率定時(shí)采樣貼片式 溫度傳感器的輸出電壓，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，再與基準(zhǔn)電壓比較，獲得溫度
5所述的積算模塊，根據(jù)壓力、溫度信號(hào)處理模塊得到的壓力、溫度
值，進(jìn)行流量積算和補(bǔ)償積算，依據(jù)下述公式，給出計(jì)量結(jié)果；
式中Q為流體的流量，單位kg/h; A和^分別為隔板左右兩側(cè)的壓力
值，單位Pa; ^為流體密度，單位kg/m3;
4和4分別為隔板左右兩側(cè)流體的截面積，單位m2 ;
流量系數(shù)^根據(jù)隔板上孔的長(zhǎng)徑比/ ，查找計(jì)量測(cè)試技術(shù)手冊(cè)的 典型節(jié)流裝置流量系數(shù)變化圖得到。
所述的差壓流量計(jì)，其特征在于
所述每個(gè)貼片式壓力傳感器和貼片式溫度傳感器之上裝有套筒，防
止流體對(duì)其沖刷而脫落；所述每個(gè)貼片式溫度傳感器的套筒上還焊接有
防護(hù)帽，進(jìn)一步保證傳感器的可靠工作。
所述的差壓流量計(jì)，其進(jìn)一步特征在于-所述的信號(hào)處理電路還具有遠(yuǎn)程控制模塊，接收遠(yuǎn)程控制信號(hào)，改 變信號(hào)處理電路的工作頻率，并將所述積算模塊的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行遠(yuǎn)程傳
輸；遠(yuǎn)程控制模塊采用滿(mǎn)足IEEE802. 15協(xié)議的無(wú)線射頻信號(hào)傳輸芯片， 實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸；或者采用具有RS485接口的傳輸芯片，實(shí)現(xiàn)有 線連接的遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸。
本發(fā)明可針對(duì)氣體、流動(dòng)性強(qiáng)的液體以及流動(dòng)性弱的液體等不同特 質(zhì)的流體選用不同的節(jié)流管，利用貼片式溫度傳感器實(shí)現(xiàn)流量測(cè)試的溫 度補(bǔ)償，通過(guò)兩組貼片式壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)差壓運(yùn)算，在信號(hào)處理電路中選用不同的節(jié)流管所對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償公式，提高測(cè)量精度；并通過(guò)遠(yuǎn)程控 制模塊或數(shù)顯模塊實(shí)現(xiàn)差壓流量計(jì)的遠(yuǎn)程化、智能化讀表，整體體積小，
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易安裝，零部件加工成本低；


圖1為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖2為本發(fā)明信號(hào)處理電路結(jié)構(gòu)示意圖3為《計(jì)量測(cè)試技術(shù)手冊(cè)》的典型節(jié)流裝置流量系數(shù)變化圖； 圖4為本發(fā)明局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括節(jié)流管l、傳感器以及信號(hào)處理電路3，所 述節(jié)流管1為內(nèi)孔具有隔板的圓筒，其外管壁上開(kāi)有用于安裝信號(hào)處理 電路3的槽，隔板中心開(kāi)有錐形、倒錐形或者拋物面形的孔；傳感器包 括貼片式壓力傳感器2及貼片式溫度傳感器10，貼片式壓力傳感器2分 別安裝在隔板兩側(cè)腔室內(nèi)，貼片式溫度傳感器10安裝在隔板一側(cè)或者兩 側(cè)腔室內(nèi)；貼片式壓力傳感器和貼片式溫度傳感器輸出信號(hào)送至信號(hào)處 理電路3進(jìn)行處理。
信號(hào)處理電路3通過(guò)節(jié)流管1外管壁上槽內(nèi)的電路板安裝基座5與 節(jié)流管1固接。節(jié)流管1上隔板的節(jié)流孔可采用孔板式、文丘里式、噴 嘴式等多種差壓實(shí)現(xiàn)裝置。
節(jié)流管1通過(guò)螺栓固接在被測(cè)流體輸入管道4和被測(cè)流體輸出管道6 之間。
如圖2所示，信號(hào)處理電路，包括壓力信號(hào)處理模塊、溫度信號(hào)處 理模塊、積算模塊及電源，還可以具有遠(yuǎn)程控制模塊或者本地?cái)?shù)顯模塊;信號(hào)處理電路的壓力信號(hào)處理模塊、溫度信號(hào)處理模塊、積算模塊 采用高性能低功耗單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，電源可采用紐扣電池，正常情況下，
其工作時(shí)間大于一年，安裝尺寸不大于25 mm X30ram。
遠(yuǎn)程控制模塊采用低功耗近距離無(wú)線射頻信號(hào)傳輸芯片，工作頻率 高，抗干擾能力強(qiáng)，如CC2340無(wú)線射頻芯片，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程讀表的功能， 或采用RS485模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離有線傳輸。不僅如此，本發(fā)明也可將遠(yuǎn)程 控制模塊替換為本地?cái)?shù)顯模塊，實(shí)現(xiàn)本地直接數(shù)字顯示。
具體測(cè)試及信號(hào)處理與傳輸過(guò)程如圖2所示，上下游貼片式壓力傳 感器感應(yīng)流體的壓力值，并通過(guò)導(dǎo)線將流體上下游壓力信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào) 處理電路中；貼片式傳感器分別感應(yīng)上下游流體的溫度，通過(guò)導(dǎo)線傳送 到信號(hào)處理電路，信號(hào)處理電路依照事先確定的工作頻率，對(duì)壓力和溫 度進(jìn)行測(cè)量；為使壓力和溫度轉(zhuǎn)化結(jié)果中的噪聲效應(yīng)降至最低，可以采 用"過(guò)采樣"技術(shù)，獲取較多的冗余數(shù)據(jù)，并進(jìn)行平滑處理及平均。本 次測(cè)量計(jì)算結(jié)果送至積算模塊，根據(jù)所選定的補(bǔ)償公式-
對(duì)流體的實(shí)際流量進(jìn)行求解運(yùn)算，公式中流量系數(shù)^根據(jù)隔板上孔 的長(zhǎng)徑比/ ，查找計(jì)量測(cè)試技術(shù)手冊(cè)的典型節(jié)流裝置流量系數(shù)變化圖得 到。計(jì)量測(cè)試技術(shù)手冊(cè)可參閱林宗虎.《計(jì)量測(cè)試技術(shù)手冊(cè)》，第六巻[z]. 北京中國(guó)計(jì)量出版社，1996,11;有關(guān)流量系數(shù)變化圖，由該手冊(cè)第40 頁(yè) 63頁(yè)所提供的各種取壓方式所對(duì)應(yīng)的流量系數(shù)表繪制而成，見(jiàn)圖3。 圖中，^值在各條曲線上方給出，橫軸是流體的雷諾數(shù)Re，縱軸為流量 系數(shù)^ 。其積算出來(lái)的數(shù)字量通過(guò)遠(yuǎn)程控制模塊中的低功耗近距離無(wú)線 射頻信號(hào)傳輸芯片將信號(hào)傳送到遠(yuǎn)方的控制室中顯示，實(shí)現(xiàn)流量計(jì)控制 的遠(yuǎn)程化、智能化管理，或通過(guò)本地?cái)?shù)顯模塊直接在流量計(jì)上顯示，整 個(gè)電路由電池供電，正常工作時(shí)間大于一年。
圖4表示貼片式壓力傳感器及貼片式溫度傳感器安裝及密封結(jié)構(gòu)的
8局部視圖。其中，貼片式壓力傳感器2及貼片式溫度傳感器10安裝尺寸 不大于3 mm X3mm;每個(gè)貼片式壓力傳感器和貼片式溫度傳感器之上裝 有套筒7，套筒7與節(jié)流管1的管壁焊接，套筒7內(nèi)填充密封膠9，實(shí)現(xiàn) 對(duì)貼片式壓力傳感器2及貼片式溫度傳感器10的固定及密封；所述每個(gè) 貼片式溫度傳感器的套筒7上還焊接有防護(hù)帽8。
權(quán)利要求
1. 一種差壓流量計(jì)，包括節(jié)流管、傳感器以及信號(hào)處理電路，所述節(jié)流管為內(nèi)孔具有隔板的圓筒，其外管壁上開(kāi)有用于安裝信號(hào)處理電路的槽，隔板中心開(kāi)有錐形、倒錐形或者拋物面形的孔；其特征在于所述傳感器包括貼片式壓力傳感器及貼片式溫度傳感器，所述貼片式壓力傳感器分別安裝在隔板兩側(cè)腔室內(nèi)，所述貼片式溫度傳感器安裝在隔板一側(cè)或者兩側(cè)腔室內(nèi)；所述貼片式壓力傳感器和貼片式溫度傳感器輸出信號(hào)送至信號(hào)處理電路進(jìn)行處理；所述的信號(hào)處理電路，包括壓力信號(hào)處理模塊、溫度信號(hào)處理模塊、積算模塊及電源；所述的壓力信號(hào)處理模塊，根據(jù)所設(shè)定的工作頻率定時(shí)采樣貼片式壓力傳感器的輸出電壓，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，再與基準(zhǔn)電壓比較，獲得壓力值；所述的溫度信號(hào)處理模塊，根據(jù)所設(shè)定的工作頻率定時(shí)采樣貼片式溫度傳感器的輸出電壓，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，再與基準(zhǔn)電壓比較，獲得溫度值；所述的積算模塊，根據(jù)壓力、溫度信號(hào)處理模塊得到的壓力、溫度值，進(jìn)行流量積算和補(bǔ)償積算，依據(jù)下述公式，給出計(jì)量結(jié)果；式中Q為流體的流量，單位kg/h；p1和p2分別為隔板左右兩側(cè)的壓力值，單位Pa；ρ為流體密度，單位kg/m3；A1和A2分別為隔板左右兩側(cè)流體的截面積，單位m2；溫壓補(bǔ)償系數(shù)流量系數(shù)Cd根據(jù)隔板上孔的長(zhǎng)徑比β，查找計(jì)量測(cè)試技術(shù)手冊(cè)的典型節(jié)流裝置流量系數(shù)變化圖得到。
2. 如權(quán)利要求1所述的差壓流量計(jì)，其特征在于所述每個(gè)貼片式壓力傳感器和貼片式溫度傳感器之上裝有套筒；所述每個(gè)貼片式溫度傳感器的套筒上還焊接有防護(hù)帽。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的差壓流量計(jì)，其進(jìn)一步特征在于所述的信號(hào)處理電路還具有遠(yuǎn)程控制模塊，接收遠(yuǎn)程控制信號(hào)，改 變信號(hào)處理電路的工作頻率，并將所述積算模塊的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸；遠(yuǎn)程控制模塊采用滿(mǎn)足IEEE802. 15協(xié)議的無(wú)線射頻信號(hào)傳輸芯片， 實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸；或者采用具有RS485接口的傳輸芯片，實(shí)現(xiàn)有 線連接的遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸。
全文摘要
一種差壓流量計(jì)，屬于流體計(jì)量?jī)x表，解決現(xiàn)有流量計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴的問(wèn)題，用于流體的流量測(cè)量。本發(fā)明包括節(jié)流管、貼片式壓力傳感器、貼片式溫度傳感器以及信號(hào)處理電路，節(jié)流管為內(nèi)孔具有隔板的圓筒，隔板中心開(kāi)有錐形、倒錐形或者拋物面形的孔，貼片式壓力、溫度傳感器分別安裝在隔板兩側(cè)腔室內(nèi)；貼片式壓力、溫度傳感器輸出信號(hào)送至信號(hào)處理電路進(jìn)行處理；信號(hào)處理電路，包括壓力信號(hào)處理模塊、溫度信號(hào)處理模塊、積算模塊及電源。本發(fā)明可針對(duì)不同流體，在信號(hào)處理電路中選用補(bǔ)償公式，提高測(cè)量精度；并通過(guò)遠(yuǎn)程控制模塊或數(shù)顯模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化、智能化讀表，整體體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易安裝，零部件加工成本低。
文檔編號(hào)G01F15/00GK101504300SQ20091006088
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者馮丹鳳, 異 宋, 曦 李 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)