CN201440079U - 一种液体涡轮流量计 - Google Patents
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Abstract
一种液体涡轮流量计，包括：流量计本体，具有液体入口、出口及检出接口；整流器，包括多根细管，设置在流量计本体内的液体入口处；涡轮流量计，固定设置在流量计本体内并与整流器液体出口相对，涡轮流量计包括涡轮、传感器，传感器与检出接口相对设置，流量积算仪，设置在检出器接口外并连接传感器，流量积算仪又包括：流量运算单元，接收传感器的脉冲信号并运算处理；温度补偿单元，接收传感器的温度信号并实时补偿由于温度引起的变化量；显示装置，连接流量积算仪并显示监测的或运算的结果数据；供电部，连接流量积算仪。本实用新型整流器与流量计本体集成一体结构体积小、性能可靠，通过建立不同油品的温度补偿保证了计量的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液体流量计，尤其涉及一种液体涡轮流量计。
背景技术
目前石油化工***常用的流量计主要由容积式流量计和速度式流量计。
容积式流量计测量高粘度的流体时，具有较高的测量精度。其工作原理是将流过管路中的流量，以具有标准容积的计量空间连续不断的进行测量，根据该标准容积的容积值和连续测量的累积次数，得到通过该流量计的累积流量。容积式流量计测量体积流量时，不受流体密度和粘度的影响，对流动状态和速度分布无特殊要求。但是它对流体的洁净度要求较高，由于它是用具有标准体积的计量空间来测量流量的，因此体积比较庞大，不适用于大流量下的液体计量。
常用的速度式流量计有涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等。涡轮流量计是利用流体流动推动叶轮旋转，流体的流速与叶轮的旋转角速度成正比，通过测量叶轮的旋转角速度，就可得到流体的流速，从而得到管道内流量。它具有体积小、重量轻、量程比宽、适应性能强的特点。但现有的涡轮流量计，整流体与流量计分体设置不能达到良好的稳流效果，并且现有的涡轮流量计没有充分考虑客观因素的影响，因而，流量计量不够准确。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种液体涡轮流量计，改变传统整流器与流量计分离的方式将整流器与流量计本体集成一体结构，并且建立了不同油品的温度补偿模型，提高流量计计量的准确性。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种液体涡轮流量计，其特征在于，包括：
流量计本体，具有液体入口、液体出口及检出接口；
整流器，设置在所述流量计本体内，包括多根细管，所述整流器具有液体入口端及液体出口端，所述整流器的液体入口端位于所述流量计本体的液体入口处；
涡轮流量计，固定设置在所述流量计本体内并与所述整流器液体出口端相对，所述涡轮流量计包括涡轮、传感器，所述传感器与所述检出接口相对设置，所述传感器包括脉冲传感器和温度传感器；
流量积算仪，设置在所述流量计本体外的所述检出器接口上并连接所述传感器，接收传感器采集的信号，所述流量积算仪又包括：
流量运算单元，接收所述脉冲传感器的脉冲信号并运算处理；
温度补偿单元，接收所述温度传感器的温度信号并实时补偿由于温度引起的变化量；
显示装置，连接所述流量积算仪并显示监测的或运算的结果数据；
供电部，连接所述流量积算仪。
上述的液体涡轮流量计，其中，所述温度补偿单元又包括：用于直接监测所述液体温度的监测模块，以及用于根据不同液体温度体积系数实时在线温度补偿的温度补偿模块。
上述的液体涡轮流量计，其中，所述流量积算仪还包括信息传输单元，所述信息传输单元又包括脉冲信号输出端口、4～20mA模拟信号输出端口以及RS-485通讯端口。
上述的液体涡轮流量计，其中，所述流量积算仪为TMCS-90S-D型系列微功耗集成芯片。
上述的液体涡轮流量计，其中，所述流量积算仪还包括多段非线性修正单元，用于修正所述涡轮流量计的误差。
上述的液体涡轮流量计，其中，所述涡轮的转子上设有6片螺旋叶片，叶片倾角为35°，叶片重叠度为1.1。
上述的液体涡轮流量计，其中，所述整流器设置的多根细管为不锈钢管，其数量为19、21、35或42中之一。
上述的液体涡轮流量计，其中，所述供电部包括内置3.6V锂电池及外接电源DC12～24V变压器。
上述的液体涡轮流量计，其中，所述流量计本体的顶部倾斜安装有保护罩，所述流量积算仪、所述供电部固定设置在所述保护罩内，所述显示装置设置在所述保护罩上。
上述的液体涡轮流量计，其中，所述流量计本体为圆柱形壳体，两端口处分别设置有外连接槽，所述流量计本体底部设置有支脚，顶部设置有提手。
本实用新型的有益功效在于：本实用新型流量计适应温度范围比较宽，用于轻质油品的计量，整流器与流量计本体集成一体结构，改变了现有整流器与流量计分离的方式，结构紧凑、性能可靠，体积小、重量轻，使用十分方便，解决了输送油品时复杂流态下准确计量的问题。通过充分考虑了液体的体积温度变化规律和粘性对仪表系数的影响因素，建立了不同油品的温度补偿模型，确定了温度补偿系数和多段非线性修正方法，保证了流量计计量的一致性和准确性。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为本实用新型结构图；
图2为图1的侧视图；
图3a为整流器第一种实施方式结构示意图；
图3b为整流器第二种实施方式结构示意图；
图3c为整流器第三种实施方式结构示意图；
图3d为整流器第四种实施方式结构示意图。
其中，附图标记
1 流量计本体 2 整流器
21 整流器细管 3 大隔套
4 左支承 5 长轴
6 前隔套 7 涡轮
71 涡轮叶片 8 中隔套
9 智能积算仪 10 检出接口
11 右支承 12 支承架
13 轴承 14 传感器
15 外连接槽 16 保护罩
17 显示器 18 支脚
19 提手 20 表头固定套
A 液体入口 B 液体出口
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图1、图2本实用新型的结构图。
如图所示的本实用新型的具体实施方式，本实用新型揭示一种液体涡轮流量计，包括：流量计本体1、整流器2、涡轮流量计、流量积算仪9、显示装置17以及供电部。
如图1所示，流量计本体1，具有液体入口A、液体出口B及检出器接口10；整流器2，包括设置在流量计本体内的多根细管21，整流器2具有液体入口端及液体出口端，整流器的液体入口端位于流量计本体的液体入口A处。涡轮流量计，固定设置在流量计本体内且相对于整流器液体出口端，涡轮流量计包括涡轮7、传感器14，传感器14对应检出接口10设置，传感器14又包括脉冲传感器和温度传感器。流量积算仪9，设置在流量计本体外的检出器接口10上，并连接传感器14，接收传感器14采集的信号，流量积算仪9采用TMCS-90S-D型系列微功耗集成芯片，该微功耗集成芯片中包括：流量运算单元、温度补偿单元及多段非线性修正单元，温度补偿单元又包括，用于直接监测液体温度的监测模块，以及用于根据不同液体温度体积系数实时在线温度补偿的温度补偿模块。显示器17连接流量积算仪9用于显示监测的或运算的结果数据。
涡轮7的固定方式为，将左右支承4、11分别通过多爪的支承架12固定于流量计本体1的内壁，将一长轴5的两端分别固定于左支承4与支承11上，涡轮7通过一对轴承13套装于长轴5上，左右轴承之间设置有中隔套8，左轴承13的前端与左支承4之间还设置有前隔套6。
整流器2与左支承4之间的流量计本体内壁上还设置有大隔套3。
液体经过整流器2的多根细管整流，再经过左支承4的支承架均匀的作用在叶轮上。
流量计转子部分采用滚动结构，涡轮7与长轴5之间设置滚动轴承13，当液体推动涡轮叶片71旋转时，会带动涡轮7和滚动轴承13的外套旋转，滚动轴承13的滚珠也转动，而滚动轴承13的内套静止，从而保证长轴5不转动，达到小摩擦的效果。
当液体流经传感器时，在整流器导流体作用下得到整流并加速。由于涡轮叶片与液体流向成一定角度，在加速流体作用下，叶轮产生转动力矩，克服摩擦力矩和流体阻力矩后，涡轮开始旋转，在一定流量范围内，涡轮转速与流体体积流量成正比，叶轮旋转切割磁力线，周期地改变线圈中的磁通量，使线圈两端感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号，该信号经放大、滤波、整形后送入微功耗集成芯片的流量运算单元进行运算处理，并显示于显示器17上。
温度补偿单元，接收传感器的温度信号并实时补偿由于温度引起的变化量。流体的体积随温度的变化而变化，一般来说，温度升高，体积膨胀。流体的这种属性称为热膨胀性，用热膨胀率表示。不同流体具有不同的膨胀率。
涡轮流量计的温度传感器采用高精度的Pt1000热电偶，可精确测量输送液体的温度。根据测得的温度可连续进行(每间隔4s)温度补偿。
输油管线***输油的流体主要有汽油、喷气燃料和柴油三种。当输送不同流体时应采用不同的体积温度系数。
对于汽油，当密度为0.710-0.730时，温度体积系数为0.00123-0.00115。计算时可取平均值0.00119。
对于喷气燃料，当密度为0.775-0.790时，温度体积系数为0.00099-0.00095，计算时可取平均值0.00097。
对于柴油，当密度为0.800-0.830时，温度体积系数为0.00089-0.00084。计算时可取平均值0.000865。
以20℃为基准进行换算，计算公式：V20＝Vt[1-f(t-20)]
下面通过示例，计算不同液体当温度每升高1℃时的体积变化率。
对于柴油，当密度为0.83时，温度体积系数为0.00084，
当温度升高1℃时，体积变化率为0.84‰，若温度变化10℃的话，将会引起0.84％的计量误差。
对于喷气燃料，当密度为0.780时，温度体积系数为0.00098，
当温度升高1℃时，体积变化率为0.981‰，若温度变化10℃的话，将会引起0.981％的计量误差。
对于汽油，当密度为0.710时，温度体积系数为0.00123，
当温度升高1℃时，体积变化率为1.232‰，若温度变化10℃的话，将会引起1.232％的计量误差。
从计算结果可看出，当输送汽油时，温度对体积的影响很大，当温度变化10℃时，会引起1.232％的计量误差，而一般流量计的计量精确都可达到0.5％，现有的液体涡轮流量计，只从提高仪表的精度出发，而不考虑被测液体温度的变化因而得到的测量结果不准确，不能满足计量交接的要求。本实用新型温度补偿的目的就是将实测油品的流量值转换成可代计量交接的标准温度条件(以20℃为基准)下的流量值。具体来说，就是在微功耗集成芯片中内置了汽油、喷气燃料和柴油的体积膨胀率，通过设置的切换开关，可对输送不同油品时进行温度补偿。
本实用新型采用的微功耗集成芯片中采用了多段非线性修正，涡轮流量计属于速度式流量计，在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角度与液体的流速成正比。涡轮流量计输出的脉冲频率与通过流量计的流量成正比，其比例系数K称为流量计的仪表系数，用公式表示为K＝f/qv。式中，f为涡轮流量计的脉冲频率，qv为通过流量计的流量。本实用新型流量积算仪对非检定点的仪表系数进行插值运算，运算时对不同工况下采用不同的仪表系数，提高了计量的准确性。
流量积算仪还包括信息传输单元，实现信息传输功能，信息传输单元包括脉冲信号输出端口、4～20mA模拟信号输出端口以及RS-485通讯端口。
供电部，可以采用内置的3.6V锂电池或者通过外接电源DC12～24V变压器连接外部电源。
如图1、图2所示，流量计本体1的顶部倾斜安装有保护罩16，流量积算仪通过表头固定套20固定于保护罩16及检出接口10上，供电部固定设置在保护罩16内，显示装置17设置在保护罩16上。
流量计本体1为圆柱形壳体，两端口处分别设置有外连接槽15，以便连接被测液体的进入及输出管线，当用于连接被测液体的进入及输出的管线为承插式***时，只需将流量计本体1两端口处的外连接槽15分别连接一转换承插接头即可，流量计本体1的底部设置有支脚18，顶部设置有提手19。
本实用新型的外形尺寸(长×宽×高)mm：600×220×380
重量kg：38
口径mm：150
额定压力MPa：4.0。
请参阅图2，如图所示，本实用新型的涡轮7由导磁不锈钢材料制成，装有螺旋叶片71，叶片数为6片，叶片倾角为35°，叶片重叠度为1.1。
请参阅图3a、图3b、图3c及图3d为本实用新型整流器的不同实施方式结构示意图。
涡轮流量计特性与管线***的速度分布有很大的关系，因此保障进入流量计的流体具有均匀的速度分布，是提高计量准确性的一个重要前提条件。本实用新型提供的液体涡轮流量计内置了由多根不锈钢细管组成的整流器。
第一种实施方式，采用35根不锈钢细管为一束的整流器。
第二种实施方式，采用21根不锈钢细管为一束的整流器。
第三种实施方式，采用19根不锈钢细管为一束的整流器。
第四种实施方式，采用42根不锈钢细管为一束的整流器。
其中，以第四种实施方式为最佳，其整流束的长度为100mm；整流束细管的内直径d＝16mm，整流器外径D＝150mm。
综上所述，本实用新型提供的液体涡轮流量计具有如下特点：
(1)整流器与流量计本体集成一体结构，改变了现有整流器与流量计分离的方式，结构紧凑、性能可靠，体积小、重量轻，使用十分方便，解决了输送油品时复杂流态下准确计量的问题。
(2)整流器内部设置管状整流束，消除了管线内流速分布不均和管线内二次流对流量计量精度的影响，保证了计量的准确度。
(3)流量计转子部分采用滚动结构，减小了部件旋转时的能量损失，解决了小流量工况下液力不足引起的部件运转不平稳的问题，扩大了流量计的量程范围，有利于保证计量的精度和重复性。
(4)通过充分考虑了液体的体积温度变化规律和粘性对仪表系数的影响因素，建立了不同油品的温度补偿模型，确定了温度补偿系数和多段非线性修正方法，保证了流量计计量的一致性和准确性。
(5)智能流量积算仪和温度补偿单元，可根据不同液体温度体积系数，实时在线温度补偿，又可直接监测输送液体的温度。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种液体涡轮流量计，其特征在于，包括：
流量计本体，具有液体入口、液体出口及检出接口；
整流器，设置在所述流量计本体内，包括多根细管，所述整流器具有液体入口端及液体出口端，所述整流器的液体入口端位于所述流量计本体的液体入口处；
涡轮流量计，固定设置在所述流量计本体内并与所述整流器液体出口端相对，所述涡轮流量计包括涡轮、传感器，所述传感器与所述检出接口相对设置，所述传感器包括脉冲传感器和温度传感器；
流量积算仪，设置在所述流量计本体外的所述检出器接口上并连接所述传感器，接收传感器采集的信号，所述流量积算仪又包括：
流量运算单元，接收所述脉冲传感器的脉冲信号并运算处理；
温度补偿单元，接收所述温度传感器的温度信号并实时补偿由于温度引起的变化量；
显示装置，连接所述流量积算仪并显示监测的或运算的结果数据；
供电部，连接所述流量积算仪。
2.根据权利要求1所述的液体涡轮流量计，其特征在于，所述温度补偿单元又包括：用于直接监测所述液体温度的监测模块，以及用于根据不同液体温度体积系数实时在线温度补偿的温度补偿模块。
3.根据权利要求1所述的液体涡轮流量计，其特征在于，所述流量积算仪还包括信息传输单元，所述信息传输单元又包括脉冲信号输出端口、4～20mA模拟信号输出端口以及RS-485通讯端口。
4.根据权利要求1所述的液体涡轮流量计，其特征在于，所述流量积算仪为TMCS-90S-D型系列微功耗集成芯片。
5.根据权利要求1所述的液体涡轮流量计，其特征在于，所述流量积算仪还包括多段非线性修正单元，用于修正所述涡轮流量计的误差。
6.根据权利要求1所述的液体涡轮流量计，其特征在于，所述涡轮的转子上设有6片螺旋叶片，叶片倾角为35°，叶片重叠度为1.1。
7.根据权利要求1所述的液体涡轮流量计，其特征在于，所述整流器设置的多根细管为不锈钢管，其数量为19、21、35或42中之一。
8.根据权利要求1所述的液体涡轮流量计，其特征在于，所述供电部包括内置3.6V锂电池及外接电源DC12～24V变压器。
9.根据权利要求1所述的液体涡轮流量计，其特征在于，所述流量计本体的顶部倾斜安装有保护罩，所述流量积算仪、所述供电部固定设置在所述保护罩内，所述显示装置设置在所述保护罩上。
10.根据权利要求1所述的液体涡轮流量计，其特征在于，所述流量计本体为圆柱形壳体，两端口处分别设置有外连接槽，所述流量计本体底部设置有支脚，顶部设置有提手。
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