流體流量測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流體流量測量裝置，屬于流體測量【技術領域】。包括文丘里管流量計節(jié)流件（1），以及設置于所述文丘里管流量計節(jié)流件（1）的圓筒形喉部（C）上的超聲波流量計傳感器傳感器（2）。該流量測量裝置的量程比達到500-1000倍，精度達到1%內，解決了現(xiàn)有流量計量程比較低，精度較低的技術問題。特別適用于小區(qū)總表、大型企業(yè)總表、區(qū)域計量及城市管網(wǎng)監(jiān)控等量程比要求較高的流量測量場合。
【專利說明】流體流量測量裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體流量測量裝置，屬于流體流量測量【技術領域】。
【背景技術】
[0002]由于清潔能源的開發(fā)和廣泛應用、清潔能源的貿(mào)易結算需求和清潔能源管網(wǎng)傳輸過程中的安全監(jiān)控催生了對大量程流量計的迫切需求。它要求流量計能夠長期、安全、穩(wěn)定、無故障地運行。目前市場上用于流量測量的的儀表及工作原理如下:
1.氣體渦輪流量計
當流體進入管道時推動渦輪葉片，葉片與流體移動方向成一定角度，葉片克服摩擦力和流體阻力后開始旋轉，在一定的流量范圍內渦輪旋轉的角速度與流體體積流量成正比。
[0003]2.旋進漩渦流量計
在管道內中心位置安裝一個錐形旋轉體。當流體通過時會產(chǎn)生漩渦，漩渦氣流撞擊壓力傳感器產(chǎn)生脈沖信號，流體的流速與脈沖頻率成正比。
[0004]3.潤街流量計
在氣流管道內插入梯形阻擋模塊、當氣流流經(jīng)梯形阻擋模塊時，模塊兩側交替產(chǎn)生隨氣流向下游移動的氣流漩渦，各個氣流漩渦經(jīng)過壓力傳感器時撞擊壓力傳感器所產(chǎn)生脈沖信號的頻率與流速成正比。
[0005]4.羅茨流量計
也稱腰輪流量計。在流量計殼體內有一個固定體積的計量室，室內有一對可相對旋轉，且相互嚙合的腰輪、齒輪。當流體通過計量室時，流體的動壓力使進出口形成壓力差而推動腰輪旋轉，腰輪帶動齒輪每轉動一個周期，通過計量室的流體流量是固定的。羅茨流量計利用機械測量元件將連續(xù)不斷的流體分割成多個已知體積部分。根據(jù)計量室逐次重復充滿和排放過程來測量流量體積的總量。
[0006]5.差壓流量計
差壓流量計一般采用孔板、噴嘴或文丘里管結構。其原理均為流體在經(jīng)過結構阻擋后上下游間會產(chǎn)生靜差壓。如計量裝置與國標GB/T 2624所規(guī)定的裝置具有幾何相似性，且使用條件相同，則根據(jù)靜差壓的實測值、流體特性環(huán)境數(shù)據(jù)以及計量裝置的幾何數(shù)據(jù)代入公式確定流量值。差壓流量計由于測量原理的缺陷，對流量的流動狀態(tài)有一個限制范圍，特別是低雷諾數(shù)(〈5000)情況下所測精度很難保證，特別是小流量時甚至無法感應到信號，這是差壓流量計發(fā)展上的主要弱點。
[0007]6.超聲流量計
超聲流量計在管壁上有一對相對的且與管道中心線呈一定夾角的超聲換能器，其中任意一個超聲換能器發(fā)射的超聲波能被另一個所接收。根據(jù)超聲波發(fā)出后由于流體流動所造成兩個方向上超聲波傳遞tl、t2時間差可計算得到流體速度及流量。超聲流量計由于測量原理的原因，極易受到干擾而使流量信號檢測出錯，特別是在介質流速高時(約大于30米/秒)，流體自身所產(chǎn)生的噪聲會破壞或干擾正常的超聲信號，導致無法測量。
[0008]現(xiàn)存各種流量測量技術所能夠檢測的流量范圍較小。除羅茨流量計所能檢測的最大流量與最小流量量程比可達到5(Γ100倍外，一般均小于10倍，無法滿足城市管網(wǎng)監(jiān)控及許多貿(mào)易結算方面的需求。
[0009]為了提高流量計的檢測范圍，現(xiàn)有流量計通常采用兩個流量計組合的方式實現(xiàn)較寬量程的測量，例如中國專利文獻CN102183274B公開一種寬量程雙渦街流量計，它包括設于測量管上游的超聲渦街流量傳感器和設于測量管下游的應力渦街流量傳感器，該申請采用了兩種不同的渦街流量傳感器，并通過流量轉換器進行切換控制，實現(xiàn)了寬范圍的氣體流量檢測，而這種流量計的量程比最大只能達到150:1。對于要求更大量程比的城市管網(wǎng)監(jiān)控及許多貿(mào)易結算方面的需求，這種渦街式流量計則無法實現(xiàn)。
【發(fā)明內容】
[0010]為此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于現(xiàn)有流量計的量程比較低、精度不夠高，進而提供一種精度較高，且量程比更高的流量計量裝置。
[0011]為解決上述技術問題，本發(fā)明的一種流體流量測量裝置，包括文丘里管流量計節(jié)流件，以及設置于所述文丘里管流量計節(jié)流件的圓筒形喉部上的超聲波流量計傳感器。
[0012]上述流體流量測量裝置中，所述文丘里管流量計節(jié)流件的入口圓筒段的長度與其直徑相等，圓錐收縮段的錐角為20-22°，圓錐擴散段的錐角7-15°，所述圓筒形喉部的長度為其直徑的1.3-1.7倍。
[0013]上述流體流量測量裝置中，所述圓筒形喉部的管壁上開設用于安裝所述超聲波流量計傳感器的發(fā)射端及接收端的安裝孔，所述超聲波流量計傳感器的發(fā)射端及接收端插入所述安裝孔并伸入至所述圓筒形喉部的內腔。
[0014]上述流體流量測量裝置中，所述超聲波流量計傳感器與所述圓筒形喉部之間的夾角為30-60°。本發(fā)明的上述夾角是指超聲波流量計傳感器發(fā)射端與接收端的軸心連線與所述圓筒形喉部的軸線之間的夾角。
[0015]上述流體流量測量裝置中，優(yōu)選的，所述超聲波流量計傳感器與所述圓筒形喉部之間的夾角為45°。
[0016]上述流體流量測量裝置中，所述入口圓筒段設置壓力傳感器，所述圓筒形喉部設置溫度傳感器，所述入口圓筒段與所述圓筒形喉部上設置差壓傳感器。
[0017]本發(fā)明的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:
(I)本發(fā)明的流量計量裝置通過將超聲波流量計傳感器設置于改良的文丘里管流量計節(jié)流件的圓筒形喉部上，同時又在節(jié)流件圓筒段A和圓筒形喉部C上設置差壓傳感器，在電子部件和計算機軟件配合下進行流量測量和計算，超聲波流量計傳感器設置于文丘里管流量計節(jié)流件的節(jié)流小管徑段中，此區(qū)域為壓縮變徑區(qū)，根據(jù)流體的流動特性，此區(qū)域的流體流場均勻穩(wěn)定，在此安裝超聲波流量計傳感器對于低流速小流量的測量非常有利，可以大大提高小流量的測量準確度及穩(wěn)定性，同時避免在文丘里管流量計節(jié)流件的上游或下游設置流量傳感器對文丘里管流量計測量帶來的干擾，使文丘里管流量計的大流量測量精度控制在一定范圍，保證了整個流量計的精度控制在1%的誤差范圍，兩種流量計組合實現(xiàn)流量計量裝置量程比達到500-1000倍。當入口圓筒段直徑為200mm，圓筒形喉部直徑為10mm時，超聲波流量計最小可測量流量可達2m3/h，文丘里管流量計節(jié)流件最大可測量流量可達2000 m3/h，使該流體流量測量裝置的量程比達到1000倍。
[0018](2 )本發(fā)明的文丘里管流量計節(jié)流件的入口圓筒段A、圓錐收縮段B以及圓錐擴散段D的尺寸符合GB/T2624，圓筒形喉部C的長度為該段直徑的1.3-1.7倍，這種尺寸比例的文丘里管可以使該流量計在低壓力輸送時能耗較低，保證文丘里管流量計精度的同時利于超聲波傳感器的安裝。
[0019](3)本發(fā)明可采用接觸式超聲波流量計傳感器，即超聲波流量計傳感器的發(fā)射端及接收端插入文丘里管的圓筒形喉部的內腔，由于接觸式超聲波流量計的靈敏度高、發(fā)射功率小、信號大易處理，進一步提高了流量測量裝置的測量精度，降低了處理難度。
[0020](4)本發(fā)明的所述超聲波流量計傳感器與所述圓筒形喉部之間的夾角為30-60°，此安裝角度具有在高流速下可更好保障計量精度的優(yōu)點，且加工、安裝更為方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]為了使本發(fā)明的內容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中
圖1是本發(fā)明的流體流量測量裝置的結構示意圖；
圖中附圖標記表示為:1-文丘里管流量計節(jié)流件，2-超聲波流量計傳感器，A-入口圓筒段，B-圓錐收縮段，D-圓錐擴散段，C-圓筒形喉部。
【具體實施方式】
[0022]以下將結合附圖，使用以下實施例對本發(fā)明進行進一步闡述。
[0023]圖1為本發(fā)明公開的流體流量測量裝置，其包括文丘里管流量計節(jié)流件1，以及設置于所述文丘里管流量計節(jié)流件I的圓筒形喉部C上的超聲波流量計傳感器2。超聲波流量計傳感器2設置于所述文丘里管流量計節(jié)流件I的節(jié)流段，此區(qū)域為壓縮變徑區(qū)，用于測量小流量，根據(jù)流體的流動特性，此區(qū)域的流體流場均勻穩(wěn)定，在此安裝超聲波流量計傳感器對于低流速小流量的測量非常有利；文丘里管流量計節(jié)流件I的入口圓筒段A與圓筒形喉部C上設置的差壓傳感器則用于測量大流量。該流量測量裝置在保證精度控制在1%的誤差范圍的前提下，量程比可達500-1000倍。所述文丘里管流量計節(jié)流件I與所述超聲波流量計傳感器2的電子部件連接至同一控制器上，并通過顯示器顯示，實現(xiàn)差壓流量測量。
[0024]以上為本發(fā)明的核心技術方案，具體地，本實施方式中，所述文丘里管流量計節(jié)流件I的入口圓筒段A的長度與其直徑相等，圓錐收縮段B的錐角為21°，圓錐擴散段D的錐角為10°，所述圓筒形喉部C的長度為其直徑的1.5倍。即文丘里管的入口圓筒段A、圓錐收縮段B、圓錐擴散段D段的尺寸符合國家標準GB/T2624，文丘里管流量計節(jié)流件I的圓筒形喉部C加長安裝所述超聲波流量計傳感器2，上述文丘里管流量計節(jié)流件可以使該流量計在低壓力輸送時能耗較低，保證文丘里流量計精度的同時利于超聲波傳感器的安裝。
[0025]為了進一步提高流量測量裝置的精度，本實施方式中，所述圓筒形喉部C的管壁上開設用于安裝所述超聲波流量計傳感器2的發(fā)射端及接收端的安裝孔，所述超聲波流量計傳感器2的發(fā)射端及接收端插入所述安裝孔并伸入至所述圓筒形喉部C的內腔。由于接觸式超聲波流量計的靈敏度高、發(fā)射功率小、信號大易處理，可以使該流量測量裝置的測量精度提高，降低了處理難度。
[0026]所述超聲波流量計傳感器傳感器2與所述圓筒形喉部C之間的夾角為30-60°。本實施方式中，兼顧加工方便性以及測量精度，所述超聲波流量計傳感器2與所述圓筒形喉部C之間的夾角為45°。
[0027]所述入口圓筒段A設置壓力傳感器，所述圓筒形喉部C設置溫度傳感器，通過測量流體的工作壓力和溫度，能夠對壓力和溫度進行補償運算，提高流量測量的精確度。
[0028]實施例2
本實施例是在實施例1中的流體流量測量裝置的基礎上的結構變形，其主要區(qū)別點在于:本實施例中，所述文丘里管流量計節(jié)流件I的入口圓筒段A的長度與其直徑相等，圓錐收縮段B的錐角為22°，圓錐擴散段D的錐角為15°，所述圓筒形喉部C的長度為其直徑的1.7倍。
[0029]實施例3
本實施例是在實施例1中的流體流量測量裝置的基礎上的結構變形，其主要區(qū)別點在于:所述文丘里管流量計節(jié)流件I的入口圓筒段A的長度與其直徑相等，圓錐收縮段B的錐角為21°，圓錐擴散段D的錐角為15°，所述圓筒形喉部C的長度為其直徑的1.3倍。
[0030]其他實施方式中，所述文丘里管流量計節(jié)流件I的結構還可以為:所述入口圓筒段A的長度與其直徑相等，圓錐收縮段B的錐角在20-22°，圓錐擴散段D的錐角為7-15°，所述圓筒形喉部C的長度為其直徑的1.3-1.7倍。
[0031]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種流體流量測量裝置，其特征在于:包括文丘里管流量計節(jié)流件(I)，以及設置于所述文丘里管流量計節(jié)流件(I)的圓筒形喉部(C)上的超聲波流量計傳感器(2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的流體流量測量裝置，其特征在于:所述文丘里管流量計節(jié)流件(I)的入口圓筒段(A)的長度與其直徑相等，圓錐收縮段(B)的錐角為20-22°，圓錐擴散段(D)的錐角為7-15°，所述圓筒形喉部(C)的長度為其直徑的1.3-1.7倍。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的流體流量測量裝置，其特征在于:所述圓筒形喉部(C)的管壁上開設用于安裝所述超聲波流量計傳感器(2)的發(fā)射端及接收端的安裝孔，所述超聲波流量計傳感器(2)的發(fā)射端及接收端插入所述安裝孔并伸入至所述圓筒形喉部(C)的內腔。
4.根據(jù)權利要求3所述的流體流量測量裝置，其特征在于:所述超聲波流量計傳感器傳感器(2)與所述圓筒形喉部(C)之間的夾角為30-60°。
5.根據(jù)權利要求4所述的流體流量測量裝置，其特征在于:所述超聲波流量計傳感器(2)與所述圓筒形喉部(C)之間的夾角為45°。
6.根據(jù)權利要求2-5任一所述的流體流量測量裝置，其特征在于:所述入口圓筒段(A)設置壓力傳感器，所述圓筒形喉部(C)設置溫度傳感器，所述入口圓筒段(A)與所述圓筒形喉部(C)上設置差壓傳感器。
【文檔編號】G01F1/66GK104251724SQ201410496456
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權日:2014年9月25日
【發(fā)明者】虞明 申請人:上海瑋軒電子科技有限公司