CN106500802A - 测量装置 - Google Patents

Abstract

本公开内容提供了一种用于低温流体的测量装置，该测量装置包括：流量计；外壳，该流量计容纳在该外壳内部；以及适配管，该适配管构造成延伸穿过该外壳的侧壁且与该外壳的侧壁密封地联接，并且，该适配管与该流量计密封地联接，其中，该外壳内部的空间处于真空状态。

Description

测量装置

技术领域

本公开内容涉及用于低温流体的测量装置。

背景技术

本部分的内容仅提供了与本公开内容相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

通常，在使用测量装置、比如流量计(这种流量计可以是科里奥利流量计、超声波流量计或电磁流量计)对密封输送的液态的低温流体或介质、比如在常压下深冷至-196℃的液氮、在常压下深冷至-162℃的LNG(液态天然气)、液化石油气及液氧等的流体特性(例如，质量流量和/或体积流量和/或密度和/或温度)进行测量时，由于流量计处于环境空气中，因而低温流体或介质经由流量计及管道与环境空气发生热交换，这会使低温流体或介质从环境空气吸收热量并且其温度会随之上升而发生气化，这导致低温流体在流过流量计时呈现气液两相的状态而使其密度降低，这进而导致测量结果、比如流体的密度或质量流量或体积流量出现偏差。此外，在流量计及其两端的连接处以及与流量计连接的管道表面会出现结霜现象。

此外，通常需要对流体管线中的流量计进行周期性的检验和校准，以便确保流量计提供特定精度要求范围内的流量测量数据。通常，通过将标准流量计(即，已被校准到预定精度要求的流量计)与流体管线中的流量计串联而使流体管线内的低温流体顺序流过待校准的流量计和标准流量计(也被称为流量计校准装置)而同时进行流量测量来校准流体管线中的流量计。

然而，在使用流量计校准装置时，由于其在联接于流体管线中的情况下也暴露于环境空气，因而流体管线内的低温流体在流过流量计校准装置时低温流体也经由流量计校准装置及流体管线与环境空气发生热交换，这也会使低温流体从环境空气吸收热量并且其温度会随之上升而发生气化，这导致低温流体在流过流量计校准装置时也呈现气液两相的状态而使其密度降低，这进而也导致流量计校准装置的测量结果出现偏差，最终将导致流量计校准装置对流体管线中的流量计的校准发生偏差，从而影响对流体管线中的流量计的校准结果(或流量计校准因子)。此外，在流量计校准装置及其两端的连接处以及与流量计校准装置连接的流体管线表面出现结霜现象。

因而，存在对低温流体具有更高测量准确性或更高测量精度的测量装置以及对流体管线中的流量计具有更高校准准确性或更高校准精度的流量计校准装置的需求。

发明内容

根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于低温流体的测量装置，该测量装置包括：流量计；外壳，该流量计容纳在该外壳内部；以及适配管，该适配管构造成延伸穿过该外壳的侧壁且与该外壳的侧壁密封地联接，并且，该适配管与该流量计密封地联接，其中，该外壳内部的空间处于真空状态。

通过本文提供的说明，其他的应用领域将变得明显。应该理解，本部分中描述的特定示例和实施方式仅出于说明目的而不是试图限制本公开内容的范围。

附图说明

这里所描述的附图仅是出于说明目的而并非意图以任何方式限制本公开内容的范围，附图并非按比例绘制，可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。在附图中：

图1是根据本公开内容的实施方式的测量装置的斜视立体图，其中，为了便于观察测量装置的内部而将前盖与测量装置的其余部分分开。

图2是根据本公开内容的实施方式的测量装置的正视立体图，其中，前盖和后盖均被移除。

图3是根据本公开内容的实施方式的测量装置的分解立体图。

图4是根据本公开内容的实施方式的测量装置的剖视图，其中前盖和后盖均被移除，并且，虚线包围的区域为包覆有防热辐射材料的区域。

图5是图4中圆圈部分A的放大视图，其示出了测量装置的保持组件。

图6是沿图5中的线B-B截取的剖视图。

图7是根据本公开内容的实施方式的测量装置的第一适配管的放大剖视图。

图8是图4中圆圈部分C的放大视图，其中为了更清楚地示出密封圈而将两个法兰示出为分开。

具体实施方式

下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开内容、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相应的参考数字指示相似的或相应的零件及特征。

下面将参照图1至图8描述根据本公开内容的实施方式的用于低温流体的测量装置的基本构造。

如图1、图2和图3所示，根据本公开内容的实施方式的测量装置1基本上包括流量计10、外壳20和适配管30，其中，流量计10容纳在外壳20内部。适配管30构造成延伸穿过外壳20的侧壁23且与外壳20的侧壁23密封地联接，并且，适配管30与流量计10密封地联接。外壳20内部的空间处于真空状态。

这种真空状态例如是在将流量计10、适配管30和外壳20组装好后通过对外壳20内部的空间进行抽真空来实现的。尽管未在图中示出，但在外壳20上设置有用于进行抽真空的端口，该端口在完成抽真空后被密封地封闭。

如上所述，在根据本公开内容的实施方式的用于低温流体的测量装置1中，通过使测量装置1的流量计10设置在处于真空状态的空间中，减少了测量低温流体时流量计与空气环境的热传递(或热交换)，这一方面防止了低温流体的气化，进而有效地提高了测量装置的对流体特性、比如流量和密度的测量结果和测量精度，并在一定程度上提高了流量测试的范围、例如可以测量更加低温的流体，另一方面防止了流量计及其连接管道的热量损失，从而防止了流量计及其连接管道的表面结霜。

更具体地，适配管30包括第一适配管31和第二适配管32，第一适配管31的第一端(在图2中为第一适配管31的右侧端)密封地联接至流量计10的输入端，第一适配管31的第二端(在图2中为第一适配管31的左侧端)位于外壳20外部，并且，第二适配管32的第一端(在图2中为第二适配管32的左侧端)密封地联接至流量计10的输出端，第二适配管32的第二端(在图2中为第二适配管32的右侧端)位于外壳20外部。在进行测量时，低温流体能够从第一适配管31的第二端(例如，第二端中的中央通路)进入并流过第一适配管31、流量计10及第二适配管32而从第二适配管32的第二端(例如，第二端中的中央通路)流出。特别地，流量计10、第一适配管31、第二适配管32与外壳20的内壁之间的空间处于真空状态。

如图3所示，外壳20包括周壁(在下文中也称为侧壁)23以及密封地连接至侧壁23的至少一个可拆卸盖、在本实施方式中例如为前盖21和/或后盖22，该至少一个可拆卸盖能够密封地连接至侧壁23。在本实施方式中，外壳20呈方形形状，但外壳20可以呈不同的形状、比如筒形，以适应和容纳不同型号及种类的流量计。第一适配管31和第二适配管32分别穿过侧壁23中的开口231、232(即，第一适配管31穿过开口231，第二适配管32穿过开口232)进入外壳20中并且密封地连接至侧壁23。例如，前盖21和后盖22分别通过螺栓(未示出)紧固至侧壁23从而形成密闭的外壳20。另外，也可以在前盖21与侧壁23之间以及后盖22与侧壁23之间设置密封圈或密封条，或者将前盖21和后盖22焊接至侧壁23。

另外，外壳20可以包括框架24，如图3所示，框架24设置于侧壁23内用于加强外壳20的整体强度。然而，外壳20内也可以不设置框架，只要外壳的周壁及前盖和后盖的强度足够即可。另外，外壳20可以由不透光材料、例如不锈钢制成，以防止可见光辐射到外壳20内部，从而确保容纳在外壳20内部的流量计10不受热辐射影响。

如图1和图3所示，第一适配管31为两端配备有法兰的管道，其中，第一适配管31的第一端配备有第一法兰311，第一适配管31的第二端配备有彼此间隔开的第二法兰312和第三法兰313，如图7所示。第一适配管31的第一法兰311密封地联接至(例如通过螺栓等紧固件密封地联接至)流量计10的第一法兰11，第一适配管31的第二法兰312与密封地连接(例如焊接)至外壳20的侧壁23的外表面上的第一外壳法兰233密封地联接(例如通过螺栓等紧固件密封地联接)，如图4及图7所示，第一适配管31的第三法兰313能够与流体管线上的法兰(未示出)联接。

另外，如图1至图4所示，第二适配管32也为两端配备有法兰的管道，其中，第二适配管32的第一端配备有第一法兰321，第二适配管32的第二端配备有彼此间隔开的第二法兰322和第三法兰323。第二适配管32的第一法兰321密封地联接至(例如通过螺栓等紧固件密封地联接至)流量计10的第二法兰12，第二适配管32的第二法兰322与密封地连接(例如焊接)至外壳20的侧壁23的外表面上的第二外壳法兰234密封地联接(例如通过螺栓等紧固件密封地联接)，如图1、图2及图4所示，第二适配管32的第三法兰323能够与流体管线上的另一法兰(未示出)联接。通过使用各法兰将流量计与适配管联接、以及将适配管与流体管线的管道联接，可以实现更牢固的且更简便的联接。

此外，适配管30是真空管，具体地，第一适配管31和第二适配管32都是真空管，即，两者都是具有真空层的双层管，其中，在该双层管的内层与外层之间抽真空，以防止流过第一适配管31和第二适配管32的流体与环境空气发生热交换，从而防止低温流体的气化，另一方面能够防止适配管的热量损失，从而防止了适配管的表面结霜。另外，该双层管的内层的内径与流量计10的输入端和输出端的管径大致相同，换言之，该双层管的外层的外径大于流量计的输入端和输出端的管径并在流量计附近基本上过渡至内层的内径，从而使流体在从第一适配管31进入流量计10时以及流体在从流量计10流出并进入第二适配管32时流体的流动平顺而不发生波动，进而不会对测量结果产生影响。

如图2、图4和图5中所示，测量装置1还包括位于外壳20内部的保持组件40，保持组件40构造成用于将联接在一起的适配管30以及流量计10相对于外壳20的内壁固定、例如悬置于外壳20的顶壁。另外，保持组件40可以在适配管30的、靠近适配管30与流量计10联接处的位置处将联接在一起的适配管30以及流量计10相对于外壳20的内壁固定。通过这种连接，可将流量计更稳固地联接于外壳，从而进一步降低振动等对流量计的影响。

具体地，保持组件40包括第一保持板41、第二保持板42和紧固构件43，如图5和图6所示。在第一适配管31和第二适配管32分别穿过侧壁23中的开口231、232进入外壳20中并且分别与流量计10的输入端11和输出端12密封地联接后，在流量计10的一侧(图2中的左侧)用第一保持板41和第二保持板42将第一适配管31的管状部分、特别是相对于第一适配管31的其余部分在直径上较小的部分夹持住，并且在第一保持板41内的通孔和第二保持板42内的通孔对准后使用紧固构件43、例如螺栓穿过上述通孔而将第一保持板41和第二保持板42紧固至外壳20的顶壁、特别是紧固至外壳20的框架24，从而将第一适配管31的管状部分悬置于外壳20的顶壁或框架24。另外，第一保持板41和第二保持板42中各自具有与第一适配管31的管状部分的形状相符合的凹部。

同样，在第一适配管31和第二适配管32分别穿过侧壁23中的开口231、232进入外壳20中并且分别与流量计10的输入端11和输出端12密封地联接后，在流量计的另一侧(图2中的右侧)用第一保持板41和第二保持板42将第二适配管32的管状部分、特别是相对于第二适配管32的其余部分在直径上较小的部分夹持住，并且在第一保持板41内的通孔和第二保持板42内的通孔对准后使用紧固构件43、例如螺栓穿过上述通孔而将第一保持板41和第二保持板42紧固至外壳20的顶壁、特别是紧固至外壳20的框架24，从而将第二适配管32的管状部分悬置于外壳20的顶壁或框架24。

保持组件40不限于上述的特定结构，只要其能够将联接在一起的第一适配管31、流量计10以及第二适配管32悬置于外壳20的顶壁或者框架即可。

如图2、图4、图5及图7所示，第一适配管31和第二适配管32均可以包括波纹管33，其中，波纹管33可以吸收流量计10与第一适配管31和第二适配管32之间的相对位移、振动以及因热胀冷缩引起的管道应力。另外，只要第一适配管31和第二适配管32中有一个适配管包括波纹管即可，因为一个适配管中的波纹管就可以吸收联接在一起的流量计与第一适配管和第二适配管之间的相对位移、振动以及因热胀冷缩引起的管道应力。此外，由于采用了能够在长度尺寸上吸收公差的波纹管，也使得这种测量装置可以采用不同型号或不同尺寸的流量计。

波纹管33例如为不锈钢波纹管，以提供吸收相对移位及振动的同时提供更好的其它性能，例如耐蚀性以及不透光性。

流量计10的管路上以及适配管30的处在外壳20内部的部分上部分地或全部地包覆有防热辐射材料，如图4所示，其中，在适配管30的大部分长度上以及流量计10的管路上都包覆有防热辐射材料。特别地，第一适配管31包括具有所述第一端的小直径管段，第二适配管32包括具有所述第一端的小直径管段，并且第一适配管31的小直径管段、第二适配管32的小直径管段以及流量计10的联接在第一适配管31与第二适配管32的之间的部分(如由图4中的虚线围起来的区域所表示的)包覆有防热辐射材料，从而防止可见光辐射到流过适配管30以及流量计10的低温流体，特别是防止可见光辐射到流过第一适配管31的小直径管段、流量计10和第二适配管32的小直径管段的低温流体，进而降低由热辐射产生的热传递、特别是降低由热辐射产生的在流量计10附近的热传递。该防热辐射材料可以为锡箔、铝箔、石棉、碳纤维、玻璃纤维或其层叠物，但防热辐射材料不限于此，只要其能够有效地降低热辐射即可。

如图5所示，第一适配管31通过介于第一适配管31的第一端的第一法兰311与流量计10的输入端的第一法兰11之间的O形密封圈S1密封地联接至流量计10，并且，第二适配管32也通过介于第二适配管32的第一端的第一法兰321与流量计10的输出端的第二法兰12之间的O形密封圈(未示出，其与O形密封圈S1的结构大致相同)密封地联接至流量计10，从而实现第一适配管31与流量计10的密封联接以及第二适配管32与流量计10的密封联接。

另外，如图5和图7所示，在法兰311中可以开设有环形槽3111，并且环形槽3111的深度小于O形密封圈S1的厚度，使得在通过紧固构件将法兰311和法兰11紧固时O形密封圈S1被挤压变形，从而将法兰311和法兰11密封地联接在一起。当然，O形密封圈S1也可以被直接地夹置在法兰311和法兰11之间以进行密封。尽管未示出，但在法兰321中也可以设置有这种环形槽，使得在通过紧固构件将法兰321和法兰12紧固时O形密封圈被挤压变形，从而将法兰321和法兰12密封地联接在一起。

另外，如图8所示，在第一适配管31的第二法兰312与外壳20的第一外壳法兰233之间可以设置有O形密封圈S2，在法兰233中可以开设有环形槽，并且该环形槽的深度小于O形密封圈S2的厚度，使得在通过紧固构件将法兰312和法兰233紧固时O形密封圈S2被挤压变形，从而将法兰312和法兰233密封地联接在一起。此外，尽管未示出，但在第二适配管32的第二法兰322与外壳20的第二外壳法兰234之间也可以设置有O形密封圈(未示出，其与O形密封圈S2的结构大致相同)，使得在通过紧固构件将法兰322和法兰234紧固时O形密封圈被挤压变形，从而将法兰322和法兰234密封地联接在一起。

此外，如图4所示，外壳20上可以设置有电连接器50、比如插座，电连接器50的一端与流量计10电连接并且电连接器50的另一端能够与控制装置(未示出)的电连接器、比如插头电气配合。电连接器50的所述一端例如通过电缆51与流量计10、特别是流量计10的传感器电连接，从而实现数据、例如检测信号的传输。

在本公开内容的另一实施方式中，前面描述的测量装置1为用于在现场对流量计进行校准的流量计校准装置，该流量校准装置连接至含有待校准的流量计的流体管线上，使得在进行校准时流体管线内的流体将顺序流过待校准的流量计以及该流量计校准装置。

该流量计校准装置首先在另外的测试***中被校准为精确已知的可接受的精确标准，然后将该流量计校准装置串联连接至已有流体管线中为校准流体管线中的流量计所预留的连接端口。具体地，在本实施方式中，将第一适配管31的第三法兰313联接至待校准的流量计所在的流体管线的第一预留连接端口，将第二适配管32的第三法兰323联接至该流体管线的第二预留连接端口。随后，使流体管线中的低温流体顺序流过待校准的流量计以及流量计校准装置，控制器随后将从待校准的流量计获得的流体流量的测量值与从流量计校准装置获得的流体流量的测量值进行比较，以校准待校准的流量计的精度或者调整待校准的流量计的校准因子，其中该校准因子用作校准待测量仪表(在本实施方式中为流体管线中的待校准的流量计)的直接测量结果的系数。

由于流量计校准装置中容纳的流量计设置在处于真空状态的空间中而使得其测量准确性及精度更高，因而流量计校准装置中容纳的流量计与流体管线中的流量计可以是精度相同的流量计，这可以使得提供准确校准的同时降低流量计校准装置的成本。替代性地，流量计校准装置中容纳的流量计可以采用比流体管线中的流量计高一个等级或多个等级的流量计，这使得可以进一步提高对流体管线中的流量计校准的精度及准确性。关于流量计校准的方法并不是本公开内容的改进之处，因而本公开内容不对其进行重点描述。

尽管上文描述了本公开内容的多种实施方式和多个方面，但是本领域技术人员应该理解，可以对本公开内容的一些方面做出进一步的变型和/或改型。

例如，在一些方面中，适配管包括第一适配管和第二适配管，所述第一适配管的第一端密封地联接至所述流量计的输入端，所述第一适配管的第二端位于所述外壳外部，并且，所述第二适配管的第一端密封地联接至所述流量计的输出端，所述第二适配管的第二端位于所述外壳外部。

例如，在一些方面中，所述第一适配管的第一端的第一法兰和所述第二适配管的第一端的第一法兰分别密封地联接至所述流量计的输入端的法兰和输出端的法兰，并且，所述第一适配管的第二端的第二法兰密封地联接至设置于所述外壳上的第一外壳法兰，所述第二适配管的第二端的第二法兰密封地联接至设置于所述外壳上的第二外壳法兰。

例如，在一些方面中，所述第一适配管包括与其第二法兰间隔开的、待与流体管线联接的第三法兰，并且，所述第二适配管包括与其第二法兰间隔开的、待与流体管线联接的第三法兰。

例如，在一些方面中，所述第一适配管和/或所述第二适配管包括波纹管。所述波纹管例如为不锈钢波纹管。

例如，在一些方面中，所述流量计的管路上以及所述适配管的处在所述外壳内部的部分上部分地或全部地包覆有防热辐射材料。所述防热辐射材料例如为锡箔、铝箔、石棉、碳纤维、玻璃纤维或其层叠物

例如，在一些方面中，所述外壳包括至少一个可拆卸的盖，所述至少一个可拆卸的盖能够密封地连接至所述侧壁。所述外壳例如由不透光材料制成，所述不透光材料例如为不锈钢。

例如，在一些方面中，所述测量装置还包括位于所述外壳内部的保持组件，所述保持组件构造成用于将联接在一起的所述适配管以及所述流量计相对于所述外壳的内壁固定。

例如，在一些方面中，所述保持组件在所述适配器的、靠近所述适配器与所述流量计联接处的位置处将联接在一起的所述适配管以及所述流量计相对于所述外壳的内壁固定。

例如，在一些方面中，所述外壳上设置有电连接器，所述电连接器的一端与所述流量计电连接并且所述电连接器的另一端能够与控制装置的电连接器电气配合。

例如，在一些方面中，所述适配管为具有真空层的双层管。

例如，在一些方面中，所述测量装置为用于在现场对流量计进行校准的流量计校准装置，其中，所述流量计校准装置连接至含有待校准的流量计的流体管线上，使得在进行校准时流体管线内的低温流体将顺序流过待校准的流量计以及所述流量计校准装置。

尽管在此已详细描述了本公开内容的各种实施方式，但是应该理解，本公开内容并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本公开内容的实质精神和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和改型。所有这些变型和改型均落入本公开内容的范围内。

Claims (16)

1.一种用于低温流体的测量装置(1)，所述测量装置(1)包括：

流量计(10)；

外壳(20)，所述流量计(10)容纳在所述外壳(20)内部；以及

适配管(30)，所述适配管(30)构造成延伸穿过所述外壳(20)的侧壁(23)且与所述外壳(20)的所述侧壁(23)密封地联接，并且，所述适配管(30)与所述流量计(10)密封地联接，

其中，所述外壳(20)内部的空间处于真空状态。

2.根据权利要求1所述的测量装置(1)，其中，所述适配管(30)包括第一适配管(31)和第二适配管(32)，所述第一适配管(31)的第一端密封地联接至所述流量计(10)的输入端，所述第一适配管(31)的第二端位于所述外壳(20)外部，并且，所述第二适配管(32)的第一端密封地联接至所述流量计(10)的输出端，所述第二适配管(32)的第二端位于所述外壳(20)外部。

3.根据权利要求2所述的测量装置(1)，其中，所述第一适配管(31)的所述第一端的第一法兰(311)和所述第二适配管(32)的所述第一端的第一法兰(321)分别密封地联接至所述流量计(10)的所述输入端的法兰(11)和所述输出端的法兰(12)，并且，所述第一适配管(31)的所述第二端的第二法兰(312)密封地联接至设置于所述外壳(20)上的第一外壳法兰(233)，所述第二适配管(32)的所述第二端的第二法兰(322)密封地联接至设置于所述外壳(20)上的第二外壳法兰(234)。

4.根据权利要求3所述的测量装置(1)，其中，所述第一适配管(31)包括与其第二法兰(312)间隔开的、待与流体管线联接的第三法兰(313)，并且，所述第二适配管(31)包括与其第二法兰(322)间隔开的、待与流体管线联接的第三法兰(323)。

5.根据权利要求2所述的测量装置(1)，其中，所述第一适配管(31)和/或所述第二适配管(32)包括波纹管(33)。

6.根据权利要求5所述的测量装置(1)，其中，所述波纹管(33)为不锈钢波纹管。

7.根据权利要求1所述的测量装置(1)，其中，所述流量计(10)的管路上以及所述适配管(30)的处在所述外壳(20)内部的部分上部分地或全部地包覆有防热辐射材料。

8.根据权利要求7所述的测量装置(1)，其中，所述防热辐射材料为锡箔、铝箔、石棉、碳纤维、玻璃纤维或其层叠物。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的测量装置(1)，其中，所述外壳(20)包括至少一个可拆卸的盖(21、22)，所述至少一个可拆卸的盖(21、22)能够密封地连接至所述侧壁(23)。

10.根据权利要求1至8中的任一项所述的测量装置(1)，其中，所述外壳(20)由不透光材料制成。

11.根据权利要求10所述的测量装置(1)，其中，所述不透光材料为不锈钢。

12.根据权利要求1至8中的任一项所述的测量装置(1)，其中，所述测量装置(1)还包括位于所述外壳(20)内部的保持组件(40)，所述保持组件(40)构造成用于将联接在一起的所述适配管(30)以及所述流量计(10)相对于所述外壳(20)的内壁固定。

13.根据权利要求12所述的测量装置(1)，其中，所述保持组件(40)在所述适配器(30)的、靠近所述适配器(30)与所述流量计(10)联接处的位置处将联接在一起的所述适配管(30)以及所述流量计(10)相对于所述外壳(20)的内壁固定。

14.根据权利要求1至8中的任一项所述的测量装置(1)，其中，所述外壳(20)上设置有电连接器(50)，所述电连接器(50)的一端与所述流量计(10)电连接并且所述电连接器(50)的另一端能够与控制装置的电连接器电气配合。

15.根据权利要求1至8中的任一项所述的测量装置(1)，其中，所述适配管(30)为具有真空层的双层管。

16.根据权利要求1至8中的任一项所述的测量装置(1)，其中，所述测量装置(1)为用于在现场对流量计进行校准的流量计校准装置，其中，所述流量计校准装置连接至含有待校准的流量计的流体管线上，使得在进行校准时流体管线内的低温流体将顺序流过待校准的流量计以及所述流量计校准装置。