CN102128654A - 一种工业气体管道非介入式流量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业气体管道非介入式流量测量装置。其应用于工业生产，能源计量、航空航天等领域，实现了对于管道气体流量的非介入式测量，达到流量监测的节能便捷化目的。本装置主要利用热式原理，采用针对温度变化时差的测量技术，结合相关分析方法，对于目前市面上已有的热式流量装置进行了创新和改进，极大提高了其应用性与实用范围，在相关领域属于前所未有的发展。其硬件部分主要由热脉冲发生器，温度传感器，温度控制仪，信号采集处理机组成。利用管道中气体流动对管壁热脉冲传播时间的影响，来反映流量大小，以达到非介入的测量目的。而信号采集处理机中的数据处理程序可有效解决环境干扰等问题，可达到准确、精确测量。
Description
技术领域
本发明属于流量测量领域，涉及了一种可用于工业管道中气体流量的非介入式测量装置。
背景技术
流量测量是研究物质量变的科学，在现代社会的发展中有着举足轻重的地位。气体是流量测量的主要对象之一。作为一种能源存在的形态或能量的载体，气体在工业中的应用愈来愈广。
传统用于气体流量测量的流量计，都是介入式装置，需串联接入管道，不仅操作复杂，而且有干扰原有流动，存在压力损失及污损探头等问题。非介入式测量技术可以不拆卸原有管路进行流量测量避免以上缺点，还可以实现多点测量等优点，所以对于工业发展和经济节能，具有重大意义。
气体的非介入式测量难度较大，目前尚无成熟的技术和产品。
发明内容
本发明目的：提供一种可用于工业气体管道的非介入式流量测量装置，以克服当前的测量设备的不足，并促进工业发展，经济建设等领域的测量便捷化，低成本化，达到节能减排的目的。
装置主要利用热式原理，采用针对温度变化时差的测量技术，结合相关分析方法，对于目前市面上已有的热式流量装置进行了创新和改进，极大提高了其应用性与实用范围，在相关领域属于前所未有的发展。
装置的硬件部分主要由热脉冲发生器，温度传感器，温度控制仪，信号采集处理机组成。利用管道中气体流动对管壁热脉冲传播时间的影响，来反映流量大小，以达到非介入的测量目的。而信号采集处理机中的数据处理程序可有效解决环境干扰等问题，可达到准确、精确测量。
本装置适用于工业生产、能源计量、环境保护、科学试验、现代农业、水利建设、生物工程、航空航天、军事等领域中的管道气体流量测量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
(一)如图1所示，整个装置安置在需要测量的气体管道外部，测量设备均不与所测气体接触，即实现方便快捷的流量监测，无需破坏管道，避免能源与成本的不必要损失，且测量用的温度传感器2和8不会因与气体接触，造成污损及带来压力损失，能源浪费。束缚装置10和7保证整个设备可以方便，牢固的安装在各种场合，间距调整装置3使得测量设备可以适用于短直管或微弯管的安装现场。
装置的测量原理如下：管道11中通有如方向9所示的气流，设备主体4里的热脉冲产生装置6按主机5的程序设置，发出热脉冲，在热脉冲产生装置6的一旁有下游温度传感器8和设备副体1里的上游温度传感器2，两个温度传感器测量管壁的温度变化，由于气体流动带来的热耗散作用，热脉冲到达两个温度传感器的时间差与气体的流量大小有关。主机5处理测量数据并最后转化为实际流量予以显示。
(二)如图2所示，热脉冲产生装置的主要结构由陶瓷加热片6、半导体制冷片1和4、铝合金架3组成。铜质散热器2和5起到加强制冷效果的作用，导热硅脂7将整个加热器和管道8紧密贴合。在测量个过程中，加热片和制冷片交替工作，产生所需的热脉冲。
本发明的优点如下：
(1)不用破坏封闭管道，可不影响现场工作立即测量；
(2)检测元件不与被测流体接触，不干扰原来流体的流动状态，不会造成节流压力损失，节约能量，经济适用；
(3)由于测量探头不与被测气体接触，所以不会造成探头污损；
(4)可实现多点测量，进而可以实现对现场流量参数的全面监测。
附图说明
图1为本发明所提供装置的整体概况图
其中：1.设备副体，2.上游温度传感器，3.间距调整器，4.设备主体，5.主机，6.热脉冲产生装置，7.设备主体束缚装置，8.下游温度传感器，9.气流示意，10.设备副体束缚装置，11.管道。
图2为热脉冲产生装置的剖面示意图
其中：1.副制冷片，2.副铜质散热器，3.铝合金架，4.主制冷片，5.主铜质散热器，6.陶瓷加热片，7.导热硅脂，8.管道。
具体实施方式
在图1中，设备主体4和设备副体1已按要求安装在管道11上，束缚装置7和10使设备紧贴管壁，热脉冲产生装置6按要求发出热脉冲，此脉冲沿着管壁逆着气流方向向上游传播，较近的下游温度传感器8首先测量到热脉冲，接下来较远的上游温度传感器2测量才到此脉冲，由于距离及气体流动散热的影响，两个传感器所测量的温度信号存在时间差，主机5将此时间差处理转化并且参考已有数据进行修正后，得到实际气体流量并予以显示。在图2中，U形铝合金架3的设计使得热脉冲产生装置能紧附在管外壁上，导热硅脂7使得热量能在管壁和加热片7及制冷片6之间充分传递。陶瓷加热片6效率较高，装置温升较快，但由于系统热容的影响，降温缓慢，主要依靠制冷片4和1来提高降温速度，进而产生较为理想的热脉冲。
Claims (4)
1.一种工业气体管道非介入式流量测量装置，它主要由加热装置，温度传感器，温度控制仪，信号采集处理机组成。其特征是加热装置实际为热脉冲产生装置(图1-6)；设备有两个不同位置的温度传感器(图1-2)和(图1-8)；信号采集处理机(图1-5)分析温度信号的时间特征，计算气体流量。
2.根据权利要求(1)所述的热脉冲产生装置(图1-6)，其特征是包含加热器(图2-6)和制冷器(图2-5)和(图2-1)，两者联合工作产生热脉冲。
3.根据权利要求1所述的温度传感器(图1-2)和(图1-8)，其特征是安装在热脉冲产生装置(图1-6)同侧，测量由管壁传递的温度脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的信号采集处理机(图1-5)，其特征是计算由温度传感器(图1-2)和(图1-8)所测得温度信号的时间差，并根据时间差与气体流量近似成正比的关系，计算气体流量。
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