CN220982359U - 一种整流引流组件及宽量程流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种整流引流组件及宽量程流量计，包括测量管、在线制动组件、圆形套管，其中，所述测量管内腔依次设有入口段、控流收缩段、喉部整流段、尾部扩散段、环形稳流段；所述测量管侧壁上通过在线制动组件装配有圆形套管，圆形套管内设有测量探头。本发明中能够实现精确测量并因扩大的流量调节比范围显著增加了差压输出值，利用在线制动组件，实现在线拆卸，便于清理，解决堵塞问题，经过仪表接头转接多变量差压变送器，实时输出温度、压力，将温度传感器与测量探头结合在一起，方便与测量探头一起在线更换。

Description

一种整流引流组件及宽量程流量计

技术领域

本实用新型涉及流量检测领域，具体涉及一种测量超低流速无直管段的整流引流组件及宽量程流量计。

背景技术

当前，天然气、石油化工、冶金、航空航天等工业管道内的流体流量均需要进行检测，其主要是测量封闭管道内的气体、液体、蒸汽等流体的流量，这些工业管道内流体流量的测量装置种类繁多，分类方法也很多，其中差压式流量计仍是应用最广泛的类别，在各类流量仪表中其使用量占居首位，约占总仪表用量的1/3。

差压式流量计具有它特定的适用性，比如结构牢固、性能稳定、使用寿命长等特点，但与此同时也存在局限性，由于当今工业现场已步入智能化时代，在实际的能源管网项目建设中，往往受管道布设空间、控制台位置或征地面积限制等原因，存在直管太短或管道附近弯头、阀门、过程设备密集等问题，这种情况下，按照一般流量计的安装要求，无法保证所需直管段距离和测量精度。

综上原因，能源输送管线在设计上普遍复杂化，而传统型流量计又对安装条件普遍要求较高，比如上下游直管段必须足够长，一般需要满足流量计的前方需要10倍管道内径的直管段距离，流量计的后方需要5倍管道内径的直管段距离，安装位置附近不能有阀门或支管等，由此造成能源计量改造中或智能化升级项目的含金量不足、实际测量误差较大等现实性问题；还有些流量计精度在这种条件下的精度高，但这不是在全量程下保持的高精度，只是在某量程范围内，达到要求的精度，产品使用方不仅要被动接受因管道内节流件截面而产生的较大压损，还会因较窄的量程比范围(一般4:1)造成计量失效等问题，其中，量程比是指最大测量范围和最小测量范围之比，若量程比大，调整的余地就大，可在工艺条件改变时，便于更改变送器的测量范围，而不需要更换仪表，也可以减少库存备表数量，便于管理和防止资金积压，所以变送器的量程比是一项十分重要的技术指标。所以，工业现场中用户普遍所提供的安装条件及所要求达到的精度和量程范围，均已超出了现有大部分流量计的设计规格，亟需一种适用于更复杂工况、具有更宽量程比的流量计。

同时，传统型流量计或新兴的***式均速管流量计还存在低流速、小流量下微差压信号不稳定、长期运行易堵塞、测量精度受质疑等缺点。具体体现在，根据GB/T2624.2-2006/ISO5197-2:2003的要求，传统型流量计和新兴***式流量计均须要在管道上游需要足够长的直管段，用以稳定和校正流体动态分布，同样在超低流速下难以实现精准测量，即便通过设备调试勉强提取出测量值，也无法同时解决在大流量计量时带来的宽量程、适配调节比等难题。例如，在我国北方地区的电厂锅炉燃烧***中，冬日的煤气用量和空气用量均比夏季要大，当夏季需要较低的流速时就会出现测量***因无法产生足够的差压量程或输出信号，最终造成测量失准。由于不断变化的生产要求，企业为节约能源或考虑到未来发展，工艺管道尺寸在设计之初便做的比所需更大，留出了充分的余量，这使得用户在测量设备的流量调节比上，通常要求达到30:1甚至更广，而这是几乎是一般测量设备无法做到的。

传统节流装置因取压孔和取压环室置于测量管的外壁，并与测量管的管体固定连接，而造成的堵塞问题，且在堵塞发生后无法实现在线自拆卸、自清理。

综上所述，当前亟需一种差压测量技术在应对超低流速，同时满足大流量情况下的计量、超低直管段或无直管段条件下都适用并达到宽量程、高精度计量要求的流量仪表。

发明内容

为克服所述不足，本实用新型的目的在于提供一种整流引流组件及测量超低流速无直管段的宽量程流量计。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量超低流速无直管段的整流引流组件，包括测量管、在线制动组件、圆形套管，其中，

所述测量管采用一次性精密压铸成型技术，测量管的内腔依次设有入口段、控流收缩段、喉部整流段、尾部扩散段、环形稳流段，其中，所述入口段为流体限制调节的端口，入口段的内径小于并接近其所连接的工业管道内径尺寸，所述控流收缩段为流体加速通道，控流收缩段设为锥形结构，自入口段到喉部整流段内径逐渐变小，所述喉部整流段为圆柱形直线段，所述尾部扩散段自喉部整流段起内径逐渐变大，扩散段内壁与轴线的角度为8-15°，尾部扩散段外设有环形稳流腔；

所述测量管的前端、后端均设有连接法兰，用于连接工业管路；

所述测量管侧壁上通过在线制动组件装配有圆形套管，圆形套管内设有测量探头；

所述测量探头采用削竹式测量探头，所述测量探头的取压孔位于测量管的喉部整流段内，测量探头内部包括高压腔室、低压腔室，高压腔室、低压腔室的取压孔为开放式削竹结构，高压腔室、低压腔室的口径大于14mm，测量探头的上段为引压管，测量探头取压后经引压管连接仪表接头的对应的接口，测量探头通过皮托静压管原理将信号引到管体以外。

具体地，所述圆形套管的顶部固定设有仪表接头。

具体地，所述在线制动组件采用弹簧制动的在线安装结构，在线制动组件包括弹簧锁定件、密封活塞头、加压板、加压螺栓、限位板，所述弹簧锁定件与连接座通过螺纹结构连接在一起，密封活塞头套接在弹簧锁定件内，密封活塞头与弹簧锁定件内台面之间设有多个金属压胀密封丝，密封活塞头通过紧固螺栓固定在弹簧锁定件上，密封活塞头套接在圆形套管上，所述圆形套管外固定设有限位板，圆形套管外套接有挡板、加压板，挡板位于限位板的上方，加压板位于挡板上方，加压板与挡板之间设有加压弹簧，多根加压螺栓依次穿过加压板、挡板、密封活塞头装配在弹簧锁定装置主体上。

一种测量超低流速、无直管段条件宽量程流量计，包括测量管、在线制动组件、圆形套筒，所述圆形套筒通过在线制动组件装配在测量管上，圆形套筒的顶部装配有仪表接头，所述圆形套筒内套设有测量探头，测量探头的取压孔位于测量管内，测量探头的引压管与仪表接头上对应的接口相连接，还包括差压变送器，所述仪表接头与差压变送器连接，差压变送器检测压力并转换。

具体地，所述差压变送器设有一台或者多台。

具体地，所述差压变送器采用多参量差压变送器，测量管内设有温度传感器，采集测量管内的温度，温度传感器通过温度采集信号线与多变量差压变送器对应的接头相连接。

具体地，所述测量管的外侧设有连接头，温度传感器装配在连接头上，***到测量管内。

具体地，所述温度传感器的电阻***于测量探头的低压腔室中，并使延伸到测量管内，温度传感器接线壳体、电阻体等与削竹式测量探头一体式相连。

本实用新型的有益效果为：本实用新型中测量管的设计利用入口段、控流收缩段、喉部整流段、尾部扩散段、环形稳流段，对流体的线性化做有效处理，不需要很长的直线段就可以实现提高流速，并稳定和校正了流体动态扭曲值，使流体经过很小的直线距离达到平衡态，再利用削竹式测量探头取压，经由引压管引出压力，实现精确测量并因扩大的流量调节比范围显著增加了差压输出值；另外利用在线制动组件，实现在线拆卸，便于清理，解决堵塞问题；经过仪表接头转接多变量差压变送器，无须将压力元件主体***测量管内，多参量变送器可直接通过连接削竹式测量探头的高压端口感测出实时压力信号，并通过测量管上温度传感器测出独立的温度信号，实时输出温度、压力；可以将温度传感器与测量探头结合在一起，方便与测量探头一起在线更换。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例1的在线制动组件上部结构示意图。

图3为本实用新型的实施例1的在线制动组件与圆形套管、测量探头装配示意图。

图4为本实用新型的实施例1的在线制动组件下部结构示意图。

图5为本实用新型的实施例1的测量探头的结构示意图。

图6为本实用新型的实施例1的测量管内各段的参数标识。

图7为本实用新型的实施例1的测量数据。

图8为本实用新型的实施例2的结构示意图。

图中1测量管，101入口段，102控流收缩段，103喉部整流段，104尾部扩散腔，105环形稳流腔，106连接座，2连接法兰，3在线制动组件，301弹簧锁定装置主体，302密封活塞头，3021紧固螺栓，303加压板，304加压螺栓，305加压弹簧，306挡板，307限位板，308金属压胀密封丝，4圆形套管，401测量探头，4011高压腔室，4012低压腔室，402引压管，5仪表接头，6连接头，7温度采集信号线，8差压变送器，9温度传感器。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图1至图7所示的一种整流引流组件，包括测量管1、在线制动组件3、圆形套管4，其中，

所述测量管1采用一次性精密压铸成型技术，避免焊接误差导致的泄漏或者其他风险，测量管1的内腔依次设有入口段101、控流收缩段102、喉部整流段103、尾部扩散段104、环形稳流段105，其中，所述入口段101为流体限制调节的端口，入口段101的内径小于并接近其所连接的工业管道内径尺寸，所述控流收缩段102为流体加速通道，控流收缩段102设为锥形结构，自入口段102到喉部整流段103内径逐渐变小，这种渐缩式设计增加限流面积，通过增加和限制流体流动，实现对流体的线性化处理，所述喉部整流段103为流体线性化过渡通道，喉部整流段103为圆柱形直线段，根据实际的需要测量的工业管路，如图6所示，入口段101内径为D1、喉部整流段103内径为D2、尾部扩散段104最大内径为D3、环形稳流段105为环状，其内环内径为D4，外环内径为D5，各个内径的比例关系为D1:D2:D3:D4:D5＝1:(0.3-0.9):(0.5-0.7):(0.55-0.75):1，入口段101长度为L1、控流收缩段102长度为L2、喉部整流段103长度为L3、尾部扩散段104长度为L4、环形稳流段105长度为L5，各个段之间长度比例关系L1:L2:L3:L4:L5＝(0.3-0.7)：(0.2-0.4)：(0.5-1)：(0.5-1)：(0.3-0.7)，以上参数设计，使控流收缩段102末端或最小内径处算起的直线流动距离，该直线长度恰好满足流体分子调整到进入测量管1之前的规范状态，并稳定和校正了流体动态扭曲值，最终得以完成更精确的测量，即流体在经过入口段101流速发生变化，流速加快，在控流收缩段102中处于加速稳定状态，所述尾部扩散段104自喉部整流段102起内径逐渐变大，扩散段内壁与轴线的角度为8-15°，尾部扩散段104外设有环形稳流腔105，环形稳流腔因流体流速经收缩加速度段102、喉部整流段103、扩散段104后流出时，改变流体流速会出现反流状态，环形稳流腔105在流体反流时，有效阻止流体反流的距离保证流体在103的稳定性，尾部扩散段104是为了解决当流体经过很小的直线距离达到平衡态时，至所需转变时间是极短的，往往此时的流体分子与能量状态不处于平衡状态，流体在测量管内部通过调节流率百分比，得出线性化处理后的削竹式测量探头准确的流动系数，从而扩展该装置的量程范围和精度，通过实验数据(实际流速率除以理论流速率)验证了通常情况下的量程范围可超50:1，一般可达70:1，测量数据如图7所示，并在使用削竹式测量探头以后使量程接近100:1，所述喉部整流段103为流体线性化过渡通道；

所述测量管1的前端、后端均设有连接法兰，用于连接工业管路；

所述测量管1侧壁上通过在线制动组件3装配有圆形套管4，圆形套管4内设有测量探头401；

所述测量探头401采用削竹式测量探头，所述测量探头401的取压孔位于测量管1的喉部整流段103内，测量探头401内部包括高压腔室4011、低压腔室4012，高压腔室401、低压腔室402的取压孔为开放式削竹结构，高压腔室401、低压腔室402的口径大于14mm，测量探头401的上段为引压管402，测量探头401取压后经引压管402连接仪表接头5的对应的接口，测量探头401通过皮托静压管原理将信号引到管体以外。

具体地，所述圆形套管4的顶部固定设有仪表接头5，仪表接头5上对应接口与多变量差压变送器8相连接，测量探头401取得压力，经过引压管402引流。

具体地，所述在线制动组件3采用弹簧制动的在线安装结构，在线制动组件3包括弹簧锁定件301、密封活塞头302、加压板303、加压螺栓304、限位板307，所述弹簧锁定件301与连接座106通过螺纹结构连接在一起，密封活塞头302套接在弹簧锁定件301内，密封活塞头302与弹簧锁定件301内台面之间设有多个金属压胀密封丝，最佳设有三个金属压胀密封丝308，密封活塞头302通过紧固螺栓3021固定在弹簧锁定件301上，密封活塞头302套接在圆形套管4上，所述圆形套管4外固定设有限位板307，圆形套管4外套接有挡板306、加压板303，挡板306位于限位板307的上方，加压板303位于挡板上方，加压板303与挡板306之间设有加压弹簧305，多根加压螺栓304依次穿过加压板303、挡板4、密封活塞头302装配在弹簧锁定装置主体301上，在线制动组件3用以解决传统节流装置因取压孔和取压环室置于测量管1的外壁，并与测量管1的管体固定连接，而造成的堵塞问题和在堵塞发生后无法实现在线自拆卸、自清理等功能，同时，在线制动组件3能够使测量探头401位于喉部整流段103的管道中心位置，流量在经过控流加速段102后，直到削竹式测量探头401时，实现精确取压，并因扩大的流量调节比范围显著增加了差压输出值。

实施例2

一种测量超低流速、无直管段条件宽量程流量计，包括测量管1、在线制动组件3、圆形套筒4，所述圆形套筒4通过在线制动组件3装配在测量管1上，圆形套筒4的顶部装配有仪表接头，所述圆形套筒4内套设有测量探头401，测量探头401的取压孔位于测量管1内，测量探头401的引压管与仪表接头5上对应的接口相连接，还包括差压变送器8，所述仪表接头5与差压变送器8连接，差压变送器8检测压力并转换。

具体地，所述差压变送器设有一台或者多台，用以检测和转换引压管402从测量管1引出的差压信号，例如用当仪表接头连接一台差压变送器8是，可以准确检测到10:1的工作量程范围，当增设第二台通用量程的差压变送器8时，第二台与第一台差压变送器8为并联关系，便可将工作量程范围扩展到50:1，甚至经过组合最大可扩展到100:1，而不影响或仅轻微降低在满量程下的测量精度。

具体地，所述差压变送器8采用多参量差压变送器，测量管1内设有温度传感器10，采集测量管1内的温度，温度传感器10通过温度采集信号线7与多变量差压变送器对应的接头相连接，由于普通差压式流量计的流量系数K基本上多是随着流量、压力、温度的变化而变化的，不是一个常数，那流体压力、温度情况变化时，流量计的测量精度就大大降低了，这也是导致差压式流量计测量精度低的一个重要原因，为了解决这个差压式流量测量精度上的问题，在高精度差压变送器的基础上，发展了一个多参数流量变送器，多参数流量变送器内置了0.065％精度的差压变送器、0.065％精度的绝压变送器、温度变送器、高速CPU和大容量数据储存器，对流体流量进行实时、动态最完全的补偿计算，多参量差压变送器在通常情况下被检测介质为气体或蒸汽时，或管道内测量介质随温压变化对密度产生影响进而改变质量流量的大小时，这里测量探头401结合多变量差压变送器8的配套使用实时输出温度、压力等参量的动态补偿信号，利用削竹式测量探头401的低压腔室4012，所测得的压力与测量管之前的上游压力极其接近，无须将压力元件主体***测量管内，多参量变送器可通过连接削竹式测量探头的高压腔室4011的高压端口感测出实时压力信号，并通过测量管1内的温度传感器10感测出独立的温度信号，如图8所示。

具体地，所述测量管1的外侧设有连接头6，连接头6用于安装温度传感器，用于测量管内的温度，温度传感器10装配在连接头6上，***到测量管1内，采集测量管1内的温度，温度传感器10通过温度采集信号线7与多变量差压变送器8对应的接头相连接。

实施例3

所述温度传感器10的电阻***于测量探头的低压腔室4012中，并使延伸到测量管1内，温度传感器接线壳体、电阻体等与削竹式测量探头一体式相连，这样方便与测量探头一起在线更换。

本实用新型不局限于所述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种整流引流组件，其特征在于：包括测量管、在线制动组件、圆形套管，其中，

所述测量管内腔依次设有入口段、控流收缩段、喉部整流段、尾部扩散段、环形稳流段；

所述测量管侧壁上通过在线制动组件装配有圆形套管，圆形套管内设有测量探头。

2.根据权利要求1所述的一种整流引流组件，其特征在于：所述控流收缩段设为锥形结构，自入口段到喉部整流段内径逐渐变小，所述喉部整流段为圆柱形直线段，所述尾部扩散段自喉部整流段起内径逐渐变大，尾部扩散段外设有环形稳流腔。

3.根据权利要求1所述的一种整流引流组件，其特征在于：扩散段内壁与轴线的角度为8-15°。

4.根据权利要求1所述的一种整流引流组件，其特征在于：所述测量探头采用削竹式测量探头，所述测量探头的取压孔位于测量管的喉部整流段内，测量探头内部包括高压腔室、低压腔室，高压腔室、低压腔室的取压孔为开放式削竹结构，测量探头的上段为引压管。

5.根据权利要求1所述的一种整流引流组件，其特征在于：所述在线制动组件包括弹簧锁定件、密封活塞头、加压板、加压螺栓、限位板，所述弹簧锁定件与连接座通过螺纹结构连接在一起，密封活塞头套接在弹簧锁定件内，密封活塞头与弹簧锁定件内台面之间设有多个金属压胀密封丝，密封活塞头通过紧固螺栓固定在弹簧锁定件上，密封活塞头套接在圆形套管上，所述圆形套管外固定设有限位板，圆形套管外套接有挡板、加压板，挡板位于限位板的上方，加压板位于挡板上方，加压板与挡板之间设有加压弹簧，多根加压螺栓依次穿过加压板、挡板、密封活塞头装配在弹簧锁定装置主体上。

6.根据权利要求1所述的一种整流引流组件，其特征在于：所述圆形套管的顶部固定设有仪表接头。

7.一种宽量程流量计，其特征在于：包括权利要求1至6任一项所述的整流引流组件，还包括差压变送器，差压变送器与仪表接头连接。

8.根据权利要求7所述的一种宽量程流量计，其特征在于：所述差压变送器设有一台或者多台。

9.根据权利要求7所述的一种宽量程流量计，其特征在于：所述差压变送器采用多参量差压变送器，测量管内设有温度传感器，采集测量管内的温度，温度传感器通过温度采集信号线与多变量差压变送器对应的接头相连接。

10.根据权利要求9所述的一种宽量程流量计，其特征在于：所述温度传感器的电阻***于测量探头的低压腔室中，并使延伸到测量管内，温度传感器接线壳体、电阻体与削竹式测量探头一体式相连。