CN101581589A - 复合式质量流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合式质量流量计，其包括有管道表体、涡街流量传感器、靶式流量传感器或差压式流量传感器，以测量流速的涡街流量传感器为主体，其安装在管道表体上，管道表体下游安装有涡街流量传感器或测量流速作用力的靶式流量传感器或测量流量差压的差压式流量传感器，上游端设有多相流整流装置。本发明利用涡街流量传感器测量流速，靶式流量传感器测量流速作用力或差压式流量传感器测量流量差压，将传感信号组合，通过微处理器进行采集、计算、查表，实现对流体的干度、密度、流量测量。本发明结构合理、安装和施工简便、测量精度高、特别适合测量两相和多相流体的流量、干度、密度，是一种理想的管道内流体流量的测量装置。

Description

复合式质量流量计

技术领域

本发明涉及一种管道内流体流量的测量装置，具体地说是一种复合式质量流量计。

背景技术

我们知道，流量的测量在工业生产和科学研究试验中应用极为广泛，如测量液体、气体、蒸汽等各种流动介质。流量计主要包括涡街流量计、靶式流量计、差压式流量计等。

涡街流量计是70年代发展起来的振荡型速度式流量计，它的出现立即引国内外流量行业和流量专家的极大关注，发展十分迅速。该类仪表具有结构简单，无可动部件，压损小，流速与介质的密度、温度无关，测量精度较高等特点。该流量计采用了涡街(即卡门)原理，若在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发声体两侧交替产生有规则的旋涡，这种旋涡称卡门漩涡，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质来流平均流速为V，旋涡发声体迎面宽度为d，表体通径为D，即可得到关系式f＝St·V/〖(1-1.25d/D)d〗。

靶式流量计是近10多年发展起来的受力型的流量计，它具有涡街流量计共性的一面，如无可动部件，压损小等，它是基于悬挂在管道(即表体)中心位置的挡体，当流体流过该挡体时，其流速对挡体的迎流面产生的作用力F与流速(V²)的平方和流体的密度(ρ)乘积成正比，即F＝Cd·A·ρ·V²/2式中F：挡体上受的力，Cd：阻力系数，V：流体的流速，A：挡体受力面积。

差压式流量计已在过程控制及流量计量方面成功地在全世界各种流量介质领域得到极为广泛的应用。最早的差压测量装置产生于伯努利定理提出后的十八世纪四十年代，运用该原理生产出了行销世界的流量喷嘴、文丘里管和孔板。二十世纪八十年代，美国人提出了一种新的节流方式，采用锥体为节流元件，其悬挂在流体管道中，流体经管道中心的锥体压缩整流后沿管壁流动，克服了传统的差压式流量计自身结构绪多缺陷带来的缺点，如：流出系数不稳定、线性差、重复性不高，准确度不高，易积污和易磨损，量程比小，现场安装条件高等。目前，市场也有插入式涡街流量计。

至今为止，大多数流量计只能测量单相介质的体积流量，而不能测量两相和多相流体的流量，更无干度和密度测量的产品。能测量两相流或多相流并能同时测量干度和密度的流量计国内外尚无先例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供结构合理、安装和施工简便、测量精度高、可以测量两相和多相流体的流量，实现对流体的干度、密度、流量测量的复合式质量流量计。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种复合式质量流量计，其包括有管道表体、涡街流量传感器、靶式流量传感器或差压式流量传感器，其特征在于：以测量流速的涡街流量传感器为主体，其安装在管道表体上，旋涡发生体和涡街检测探头安装于管道表体中，管道表体下游安装有测量涡街升力的涡街流量传感器或测量流速作用力的靶式流量传感器或测量流量差压的差压式流量传感器，上游端设有多相流整流装置。

本发明所说的多相流整流装置由旋转式叶片轮、缩径区、扩散区、多孔整流器组成，外壳与管道表体一体结构。

本发明由于采用涡街流量传感器、靶式流量传感器或差压式流量传感器组成复合式流量计，管道表体上游端设有多相流整流装置，对照现有技术，本发明利用涡街流量传感器测量流速，靶式流量传感器测量流速作用力或差压式流量传感器测量流量差压或涡街流量传感器测量涡街升力，将传感信号组合，通过微处理器进行采集、计算、查表、就能实现对流体的干度、密度、流量测量。本发明结构合理、安装和施工简便、测量精度高、特别适合测量两相和多相流体的流量、干度、密度，是一种理想的管道内流体流量的测量装置。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明另一种结构示意图。

图3是本发明又一种结构示意图。

图中1.多相流整流装置，2.涡街流量传感器，3.靶式流量传感器，31.差压式传感器，32.涡街流量传感器，4.旋转式叶片轮，5.缩径区，6.扩散区，7.多孔整流器，8.旋涡发生体，9.涡街检测探头，10.多孔整流器，11.管道表体，12.挡体，13.连杆。

具体实施方式

一种复合式质量流量计，其包括有管道表体13、涡街流量传感器(或变送器)2、靶式流量传感器3或差压式流量传感器31(或变送器)或涡街流量传感器32，其以测量流速的涡街流量传感器2(或变送器)为主体，其安装在管道表体11上，旋涡发生体8和涡街检测探头9安装于管道表体11中，管道表体11下游安装有测量涡街升力的涡街流量传感器32或测量流速作用力的靶式流量传感器3或测量流量差压的差压式流量传感器31(或变送器)，上游端设有多相流整流装置1。上述涡街流量传感器2(或变送器)、靶式流量传感器3或差压式流量传感器31(或变送器)及涡街流量传感器32的组成结构、及其各部件作用和现有技术相同，不在赘述。

本发明利用涡街流量传感器测量流速，靶式流量传感器测量流速作用力或差压式流量传感器测量流量差压或涡街升力的涡街流量传感器32测量涡街升力，将传感信号组合，通过微处理器进行采集、计算、查表、实现对流体的干度、密度、流量测量。简言之，只要符合关系式f＝St·V/〖(1-1.25d/D)d〗的传感器，与F＝Cd·A·ρ·V²/2或 $Q=K\·\sqrt{\mathrm{\ΔP}/\mathrm{\ρ}}$ 等的传感器进行组合通过微处理器进行采集、计算、查表、显示就能达到上述检测的目的。流体的密度与温度、压力有关。湿饱和蒸汽的密度与温度、干度有关。将上述关系式的测量参数进行采集运算查表就能求得干度、密度及质量流量。

实施例1：从图1中可以看出，一种复合式质量流量计，其包括有管道表体11、涡街流量传感器2、靶式流量传感器3，其以测量流速的涡街流量传感器2为主体，其安装在管道表体11上，旋涡发生体8和涡街检测探头9安装于管道表体11中，管道表体11下游安装有测量流速作用力的靶式流量传感器3，上游端设有多相流整流装置1。本发明所说的多相流整流装置1由旋转式叶片轮4、缩径区5、扩散区6、多孔整流器7组成，其外壳与管道表体一体结构。也就是说多相流整流装置1的外壳是管道表体11的一部分。

本发明二相流或多相流在管道中流动的状态十分复杂，各相流体的分布也不规则。其流速也不尽相同，为使多相流较为均匀分布，使流速基本相近，本发明在上游端采用了旋转式叶片结构及局部缩径和多孔整流器组成的多相流整流装置1，该装置能将多相流进行混合并加速强迫流体朝着一定方向旋转流动且达到均布的目的。当多相流体流经旋转式叶片轮4时，流体朝旋叶斜方向旋转运动。当旋转的流体经过缩径区5时，旋转流体开始加速，旋转加速后的流体经过扩散区6时，流体旋转停止并扩散，扩散的流体经多孔整流器7将混合均匀的流体变成紊流状态，使涡街流量计置于稳定的流场中，从而获得与流速成正比的有序旋涡，实现流速的测量。为使进入靶式流量测量区的上游流场更为稳定，故在其上游处设置多孔整流器10以获得更稳定的流场，当稳定均匀的流体作用在悬挂在表体中心位置的挡体12时，该挡体12迎流面受到的作用力使连杆13发生位移，该位移使得传感器的测量元件发生电性能变化，其电信号经电路放大处理获得了流体流速对该挡体12(也称靶面)的作用力F的测量，将涡街流量传感器2或变送器测得的流速V和靶式流量计3测得的作用力F经计算得到流体的综合密度ρ，从而实现了流体的质量流量的测量。湿饱和蒸汽的密度对应的温度和干度可通过密度、温度、干度标准表查到所要的干度值，并经液晶显示干度或密度、瞬时质量流量、累积质量流量、流体的温度和压力。并可输出相应的标准信号或通讯信号。所有上述参数信号的处理和计算靠微处理器来完成。

实施例2：从图2中可以看出，一种复合式质量流量计，其包括有管道表体11、涡街流量传感器2、差压式流量传感器31，其以测量流速的涡街流量传感器2为主体，其安装在管道表体11上，旋涡发生体8和涡街检测探头9安装于管道表体11中，管道表体下游安装有测量流量差压的差压式流量传感器31，上游端设有多相流整流装置1。所说的多相流整流装置1与实施例1相同。本发明利用涡街流量传感器测量流速，差压式流量传感器测量流量差压，将传感信号组合，通过微处理器进行采集、计算、查表、实现对流体的干度、密度、流量测量。

实施例3：从图3中可以看出，一种复合式质量流量计，其包括有管道表体11、涡街流量传感器2、涡街流量传感器32，其以测量流速的涡街流量传感器2为主体，其安装在管道表体11上，旋涡发生体8和涡街检测探头9安装于管道表体11中，管道表体下游安装有测量涡街升力的的涡街流量传感器32，上游端设有多相流整流装置1。所说的多相流整流装置1与实施例1相同。本发明利用涡街流量传感器2测量流速和涡街流量传感器32测量涡街升力，将这些传感信号组合，通过微处理器进行采集、计算、查表、实现对流体的干度、密度、流量测量。

本发明结构合理、安装和施工简便、测量精度高、特别适合测量两相和多相流体的流量、干度、密度，是一种理想的管道内流体流量的测量装置。

Claims (2)

1.一种复合式质量流量计，其包括有管道表体、涡街流量传感器、靶式流量传感器或差压式流量传感器，其特征在于：以测量流速的涡街流量传感器为主体，其安装在管道表体上，旋涡发生体和涡街检测探头安装于管道表体中，管道表体下游安装有测量涡街升力的涡街流量传感器或测量流速作用力的靶式流量传感器或测量流量差压的差压式流量传感器，上游端设有多相流整流装置。

2.根据权利要求1所述的复合式质量流量计，其特征是：所说的多相流整流装置由旋转式叶片轮、缩径区、扩散区、多孔整流器组成，外壳与管道表体一体结构。

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