CN108362343A - 一体化对称流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种一体化对称流量计，该一体化对称流量计包括：测量管道；节流件，节流件为对称件，且节流件设置在测量管道内；测压组件，测压组件具有第一测压端和第二测压端，第一测压端和第二测压端分别与测量管道连通，且第一测压端和第二测压端分别位于节流件的两侧；测温件，设置在节流件上。通过本发明提供的技术方案，解决了现有技术中的流量计制造成本较高且不方便操作的技术问题。

Description

一体化对称流量计

技术领域

本发明涉及流量测量技术领域，具体而言，涉及一种一体化对称流量计。

背景技术

目前，流量计作为工业计量的重要部分已广泛应用于石油、天然气、煤炭、冶炼等众多领域。在流量测量中，温度传感器和压力传感器一般设置在流量计的测量管道上，且测量管道为直管段。根据GB2624.2-2006的要求，设置在测量管道上的温度传感器与流量传感器之间的距离大于5倍测量管道的内径，设置在测量管道上的两个压力传感器之间的距离应大于8倍测量管道的内径，且其中一个压力传感器与节流件之间的距离应大于一个测量管道的内径，另一个压力传感器与节流件之间的距离应大于7倍测量管道的内径。

现有技术中的流量计的测量管道的直管段的长度至少为8倍测量管道的内径，且需要在测量管道上打孔预留传感器的安装位置，这样，一方面使得流量计的制造成本增加，另一方面也不便于工作人员的测量工作。

发明内容

本发明提供一种一体化对称流量计，以解决现有技术中的流量计制造成本较高且不方便操作的技术问题。

本发明提供了一种一体化对称流量计，该一体化对称流量计包括：测量管道；节流件，节流件为对称件，且节流件设置在测量管道内；测压组件，测压组件具有第一测压端和第二测压端，第一测压端和第二测压端分别与测量管道连通，且第一测压端和第二测压端分别位于节流件的两侧；测温件，设置在节流件上。

进一步地，测量管道为直流管道，直流管道的长度L，直流管道的内径为D，其中，1.5≤L/D＜8。

进一步地，节流件距离测量管道一端的距离值为L₁，节流件距离测量管道另一端的距离值为L₂，其中，L₁+L₂＝L，L₁/D≥0.5，且L₂/D≥1。

进一步地，节流件距离测量管道一端的距离值L₁与节流件距离测量管道另一端的距离值L₂相等，L₁/D≥1。

进一步地，节流件为圆形板，圆形板的中心位置设置有第一节流孔，第一节流孔的***均布有多个第二节流孔。

进一步地，测温件设置在节流件的靠近测压组件的一侧。

进一步地，测压组件包括：压力传感器；第一导压管，设置在节流件的一侧，第一导压管的一端与测量管道连通，第一导压管的另一端与压力传感器连接；第二导压管，设置在节流件的另一侧，第二导压管的一端与测量管道连通，第二导压管的另一端与压力传感器连接。

进一步地，一体化对称流量计还包括：多参量变送器，分别与压力传感器和测温件电连接。

进一步地，第一导压管包括第一管段和第二管段，第二导压管包括第三管段和第四管段，第一管段的一端以及第三管段的一端分别设置在节流件的两侧并与测量管道连通，一体化对称流量计还包括：冷凝装置，具有两个独立设置的冷凝腔，第一管段的另一端以及第三管段的另一端与两个冷凝腔一一对应连通，第二管段的一端以及第四管段的一端与两个冷凝腔一一对应连通；三阀组，具有第一连接端、第二连接端以及第三连接端，第二管段的另一端与第一连接端连通，第四管段的另一端与第二连接端连通，第三连接端与压力传感器连通。

应用本发明的技术方案，该一体化对称流量计包括：测量管道、节流件、测压组件和测温件。其中，节流件设置在测量管道内。测压组件具有第一测压端和第二测压端，第一测压端和第二测压端分别与测量管道连通，且第一测压端和第二测压端分别位于节流件的两侧。测温件设置在节流件上。使用本发明提供的一体化对称流量计，通过将测温件设置在节流件上，不需要在测量管道上打孔预留测温件的位置，因而也不需要设置较长的测量管道。因此，采用本发明提供的一体化对称流量计，能够解决现有技术中的流量计制造成本较高且不方便操作的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例提供的一体化对称流量计的结构示意图；

图2示出了图1中节流件以及测温件的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、测量管道；20、节流件；30、测温件；41、第一导压管；42、第二导压管；50、多参量变送器；60、冷凝装置；70、三阀组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种一体化对称流量计，该一体化对称流量计包括：测量管道10、节流件20、测压组件和测温件30。其中，节流件20设置在测量管道10内，且在本实施例中的节流件20为对称件。。测压组件具有第一测压端和第二测压端，第一测压端和第二测压端分别与测量管道10连通，且第一测压端和第二测压端分别位于节流件20的两侧。测温件30设置在节流件20上。在本实施例中，为了方便测量管道10与待测管道的连接，在测量管道10的两端分别设置有法兰面。

使用本实施例提供的一体化对称流量计，将测量管道10与待测管道连接，测压组件通过第一测压端和第二测压端能够分别测量出节流件20两侧处测量管道10内的压力，设置在节流件20上的测温件30能够测量出测量管道10内的温度。采用本实施例中的一体化对称流量计，通过将测温件30设置在节流件20上，使得在使用过程中不需要在测量管道10上打孔以预留测温件30的安装位置，进而也不需要按国标要求设置较长的测量管道。因而，采用本实施例提供的一体化对称流量计，能够解决现有技术中的流量计制造成本较高且不方便操作的技术问题。通过将测温件30设置在节流件20上，能够减少测量管道10的长度，且不需要在测量管道10上打安装孔，一方面能够降低制造成本，另一方面也便于工作人员的操作和测量。

为了使测压组件和测温件30的测量结果更加精准，本实施例中的测量管道10为直流管道，直流管道的长度L，直流管道的内径为D，其中，1.5≤L/D＜8。现有技术中测量管道的长度至少为8D，采用现有技术中的流量计测量待测量管道内的温度、压力或流量时，特别是对具有较大内径的待测量管道进行测量时，需要设置较长的测量管道，从而增加了流量计的制造成本，同时也给工作人员的安装和测量带来了极大的不方便。而采用本实施例中的一体化对称流量计，由于将测温件30设置在节流件20上，测量管道10上不需要预留测温件30的位置，使得测量管道10的长度能够小于8D。同时，为了使测压组件能够准确地测量节流件20两侧的压力，提高测量的准确性，本实施例中直流管道的最小长度为1.5D。

具体的，节流件20距离测量管道10一端的距离值为L₁，节流件20距离测量管道10另一端的距离值为L₂，其中，L₁+L₂＝L，L₁/D≥0.5，且L₂/D≥1。采用这样的设置，当采用该一体化对称流量计测量管道10内的温度、压力或流量时，分别将该测量管道10的两端与待测量管道连接起来。同时，当L₁＝0.5D、L₂＝D时，为了保证测量的准确性，在安装该一体化对称流量计时，应使距离节流件20距离为D的一端设置在位于距离节流件距离为0.5D的一端的上游。

在本实施例中，将该流量计设置为双向流量，由于该节流件20为对称件，无论待测管道内流体的流向如何，该节流件20均能起到有效的节流作用，因此通过设置该对称的节流件20能够测量测量管道10内双向流量。同时，为了提高该一体化对称流量计测量双向流量时的准确性，可以将L₁和L₂两者中较小的距离值设置为大于D。

具体的，节流件20距离测量管道10一端的距离值L₁与节流件20距离测量管道10另一端的距离值L₂相等，L₁/D≥1。采用这样的设置，无论测量管道10内流体的流向如何，均可以通过该一体化对称流量计进行测量。同时，由于该一体化对称流量计可以测量双向流量，使得工作人员在安装该一体化对称流量计时不需要考虑节流件20距离测量管道10上游一端的距离值以及节流件20距离测量管道10下游一端的距离值，便于工作人员的安装和操作。

如图2所示，本实施例中的节流件20为圆形板，在圆形板的中心位置设置有第一节流孔，并在第一节流孔的***均布有多个第二节流孔。第一节流孔和第二节流孔均为圆形孔，且第一节流孔的直径大于第二节流孔的直径。通过在节流件20上设置多个节流孔能够起到较好的节流作用，以便于测量测量管道10内的流量。在本实施例中，在第一节流孔的周缘均布设置有12个节流孔，这12个节流孔的圆心位于同一圆弧上。

为了避免测温件30对其他测量零件的干扰，本实施例中将测温件30设置在节流件20的靠近测压组件的一侧。具体的，本实施例中在节流件20的侧壁上设置有测温件30的安装孔，可以将该安装孔的轴线与水平面之间的夹角设置为60°。安装本实施例中的一体化对称流量计时，可以先将测温件30安装于该安装孔内，再将带有测温件30的节流件20设置在测量管道10内，以便于通过该测温件30测量测量管道10内的温度。具体的，本实施例中的测温件30为温度传感器。

具体的，测压组件包括：压力传感器、第一导压管41和第二导压管42。其中，第一导压管41设置在节流件20的一侧，第一导压管41的一端与测量管道10连通，第一导压管41的另一端与压力传感器连接。第二导压管42设置在节流件20的另一侧，第二导压管42的一端与测量管道10连通，第二导压管42的另一端与压力传感器连接。采用这样的设置，通过与测量管道10连通的第一导压管41和第二导压管42能将测量管道10内的压力传递至压力传感器，以便于压力传感器测量出测量管道10内的压力。同时，通过将第一导压管41和第二导压管42分别设置在节流件20的两侧，能够准确地测量出测量管道10内节流件20两侧处的压力值，并能够得到节流前后的压差值。

具体的，一体化对称流量计还包括多参量变送器50，该多参量变送器50分别与压力传感器和测温件30电连接。通过该多参量变送器50能够得到测量管道10内的压力、温度并计算得出流量。

具体的，第一导压管41包括第一管段和第二管段，第二导压管42包括第三管段和第四管段，第一管段的一端以及第三管段的一端分别设置在节流件20的两侧并与测量管道10连通。

一体化对称流量计还包括：冷凝装置60和三阀组70。其中，冷凝装置60具有两个独立设置的冷凝腔，第一管段的另一端以及第三管段的另一端与两个冷凝腔一一对应连通，第二管段的一端以及第四管段的一端与两个冷凝腔一一对应连通。采用这样的设置，通过该冷凝装置60能够使第一导压管41和第二导压管42内的水汽凝结，从而能够提高压力传感器测量的精确性。同时，由于第一管段、第二管段、第三管段和第四管段均与冷凝装置60连通，这样能够避免冷凝后的水留存在第一导压管41和第二导压管42内而影响测量结果。具体的，本实施例中的冷凝装置60为冷凝罐。三阀组70具有第一连接端、第二连接端以及第三连接端，第二管段的另一端与第一连接端连通，第四管段的另一端与第二连接端连通，第三连接端与压力传感器连通。

本实施例中的一体化对称流量计的测量基本原理如下：

本发明的一体化对称流量计可进行体积流量的输出，也可进行质量流量的输出，或者可以根据工业现场的需要输出温度信号、压力信号以及差压信号。其中，体积流量以及质量流量的计算公式如下所示：

q_m＝ρ·q_v (2)

其中，q_v—流体的体积流量(工况下流体的体积流量)，m³/s；

q_m—流体的质量流量，kg/s；

ΔP—差压，为一体化AB对称流量传感器压力差，Pa；

ρ—工况下节流件上游处流体的密度，kg/m³；

K—系数，与被测介质、工况条件、结构参数相关。

当测量的介质为气体介质或蒸汽介质时，需要进行温压补偿。在气体介质中，可采用PVT公式进行温度压力补偿，如公式(3)～(9)所示。在蒸汽介质中，一体化对称流量计内置了蒸汽的IAPWS-IF97算法进行一体化对称流量计算。

根据气体状态方程可知：

由此可知标况下的密度表达式为：

差压式一体化对称流量计的流量基础计算公式为：

标况下的一体化对称流量计算公式为：

因此可以得到标况下流量的计算公式为：

由于标况的温度和压力为恒定值，故公式(1.7)可改写为：

令则标况下的一体化对称流量计算公式为：

A_i为通过实流标定及工况标定确立的综合仪表系数。

采用本实施例中的一体化对称流量计，通过在节流件20上设置测温件30能够减小测量管道10的长度，既能极大地节省了制造成本、保证测量准确性，又能方便工作人员的操作。同时，通过将节流件20设置为对称件，能够测量测量管道10内的双向流量，以方便工作人员的安装和测量。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种一体化对称流量计，其特征在于，包括：

测量管道(10)；

节流件(20)，所述节流件(20)为对称件，且所述节流件(20)设置在所述测量管道(10)内；

测压组件，所述测压组件具有第一测压端和第二测压端，所述第一测压端和所述第二测压端分别与所述测量管道(10)连通，且所述第一测压端和所述第二测压端分别位于所述节流件(20)的两侧；

测温件(30)，设置在所述节流件(20)上。

2.根据权利要求1所述的一体化对称流量计，其特征在于，所述测量管道(10)为直流管道，所述直流管道的长度L，所述直流管道的内径为D，其中，1.5≤L/D＜8。

3.根据权利要求2所述的一体化对称流量计，其特征在于，所述节流件(20)距离所述测量管道(10)一端的距离值为L₁，所述节流件(20)距离所述测量管道(10)另一端的距离值为L₂，其中，L₁+L₂＝L，L₁/D≥0.5，且L₂/D≥1。

4.根据权利要求2所述的一体化对称流量计，其特征在于，所述节流件(20)距离所述测量管道(10)一端的距离值L₁与所述节流件(20)距离所述测量管道(10)另一端的距离值L₂相等，L₁/D≥1。

5.根据权利要求1所述的一体化对称流量计，其特征在于，所述节流件(20)为圆形板，所述圆形板的中心位置设置有第一节流孔，所述第一节流孔的***均布有多个第二节流孔。

6.根据权利要求1所述的一体化对称流量计，其特征在于，所述测温件(30)设置在所述节流件(20)的靠近所述测压组件的一侧。

7.根据权利要求1所述的一体化对称流量计，其特征在于，所述测压组件包括：

压力传感器；

第一导压管(41)，设置在所述节流件(20)的一侧，所述第一导压管(41)的一端与所述测量管道(10)连通，所述第一导压管(41)的另一端与所述压力传感器连接；

第二导压管(42)，设置在所述节流件(20)的另一侧，所述第二导压管(42)的一端与所述测量管道(10)连通，所述第二导压管(42)的另一端与所述压力传感器连接。

8.根据权利要求7所述的一体化对称流量计，其特征在于，所述一体化对称流量计还包括：

多参量变送器(50)，分别与所述压力传感器和所述测温件(30)电连接。

9.根据权利要求7所述的一体化对称流量计，其特征在于，所述第一导压管(41)包括第一管段和第二管段，所述第二导压管(42)包括第三管段和第四管段，所述第一管段的一端以及所述第三管段的一端分别设置在节流件(20)的两侧并与所述测量管道(10)连通，所述一体化对称流量计还包括：

冷凝装置(60)，具有两个独立设置的冷凝腔，所述第一管段的另一端以及所述第三管段的另一端与两个所述冷凝腔一一对应连通，所述第二管段的一端以及所述第四管段的一端与两个所述冷凝腔一一对应连通；

三阀组(70)，具有第一连接端、第二连接端以及第三连接端，所述第二管段的另一端与所述第一连接端连通，所述第四管段的另一端与所述第二连接端连通，所述第三连接端与所述压力传感器连通。