CN102607652A - 稳态阿尔法传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管道内流体流量的测量装置，具体的说是一种稳态阿尔法传感器，包括阿尔法组件，其特征是，其前端具有导引区，导引区之后分别设有预引流区和压缩区，压缩区尾部设有翼梢，压缩区内侧设有负压分割体，所述阿尔法组件轴向中空，其内依次设有负压稳态区和扩展负压区，所述压缩区同心角为45度张开。本发明具有结构简单，适用性广，低量程特性优良，量程宽，抗震，耐高温，压损小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道内流体流量的测量装置，具体是一种稳态阿尔法传感器。
背景技术
目前，差压式流量计是当前过程控制及流量计量方面应用的最成功的最广泛的一种流量测量方式。差压式流量测量装置均是基于伯努利定理，比如流量喷嘴，文丘里和孔板，均是管壁四周截流，流体中心孔流过。最近的美国人提出的锥型截流元件，悬挂在流体管道中，流体经管道中心锥体压缩后沿管壁流动，克服了传统差压流量计的流出系数不稳定，线形差，重复性不高，准确度不高，易积污易结垢，量程比小，现场安装要求高等问题。
经过长期的实验发现，虽然美国人的锥形截留元件大大提高了常规流态下的差压测量的稳定度，但是，仍旧存在低流速区域离散度偏差大的问题。对目前国内大量存在测量需求的大管道，低流速的测量要求难以满足，特别是钢铁企业的大管道煤气测量，热电企业的大管道的烟道风量测量中存在的高粉尘，高焦油黏附，高附着介质更无能为力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是解决传统差压仪表的测量下限比较高的问题，重新设计新的锥形截留元件负压取样区域，使本品具有结构简单，适用性广，低量程特性优良，量程宽，抗震，耐高温，压损小等优点。
本发明采用的具体技术方案是：
一种稳态阿尔法传感器，包括阿尔法组件，其特征是，其前端具有导引区，导引区之后分别设有预引流区和压缩区，压缩区尾部设有翼梢，压缩区内侧设有负压分割体，所述阿尔法组件轴向中空，其内依次设有负压稳态区和扩展负压区。
进一步，所述压缩区同心角为45度张开。
本发明在使用时，阿尔法组件悬挂于管道中，第一差压导压管连接管道内壁，第二差压引压管与阿尔法组件连通，在阿尔法组件后端取压。
本发明由于采用带有负压分割体、负压扩展区、负压稳态区的分割负压取压设计，悬挂在一级导流管和加速管中通过差压原理进行流量测量，对照现有的技术，本发明结构简单，精度高，稳定性好，线性好，可负压测量稳定、适用性广，量程宽，抗震，耐高温，压损小，抗粘污，是一种理想的流量计，适用于安装于各种不同管径的管道中，对各种介质进行流体测量。
经过测试，在相同工艺条件下稳态阿尔法传感器大大延展可测量的下限值，下限波动稳态正负2Pa，整个仪表稳定性大大提高。(具体见表1)
表1水滴负压改进测试数据表
附图说明
图1是图一：1000水滴负压改进流场对比图，其中，图1.1是现有技术的流场分布图，图1.2是本发明的流场分布图；
图2是2000水滴负压改进流场对比，其中，图2.1是现有技术的流场分布图，图2.2是本发明的流场分布图；
图3是5000水滴负压改进流场对比，其中，图3.1是现有技术的流场分布图，图3.2是本发明的流场分布图；
图4是本发明的结构示意图；
图5是本发明在使用状态的结构示意图。
图中，1-导引区，2-预引流区，3-压缩区，4-翼梢，5-负压分割体，6-扩展负压区，7-负压稳态区，8-管道内壁，9-阿尔法组件，10-第一差压导压管，11-第二差压导压管。
具体实施方式
如图1、2、3所示，在管线DN200，工作压力0.8Mpa，瞬时流量分别为1000NM3/H，2000NM3/H，5000NM3/H状态下，常规传感器与稳态阿尔法传感器流场压力分布对比。由各个对比图可知，在负压稳态区7和扩展负压区6区域，稳态阿尔法传感器流场负压区域大大平缓，负压区域的缓冲区域极大的扩展，稳定性大大提高。
如图4、5所示，一种稳态阿尔法传感器，包括阿尔法组件9，其前端具有导引区1，导引区1之后分别设有预引流区2和压缩区3，压缩区3压同心角为45度张开，其尾部设有翼梢4，压缩区3内侧设有负压分割体5，阿尔法组件9轴向中空，其内依次设有负压稳态区7和扩展负压区6。阿尔法组件9悬挂于管道中，第一差压导压管10连接管道内壁8，第二差压引压管11与阿尔法组件9连通，在阿尔法组件9后端取压。
流体在阿尔法组件前后的上下游产生压力差ΔP。阿尔法组件上游压力是PHA，下游压力是PLB，通过差压导压管AB传送到智能变送器。
根据伯努利定理，差压ΔP，流量是Q＝K*ε*ΔP/ρ+B(Q体积流量，ρ流体工况状态下的密度，ε为介质的膨胀系数，K为仪表系数，B为仪表偏移)这样可以准确测量管道中的流体的流量。固定法兰盘将整体仪表固定的与管道连接。
本发明的特点是：管道中的流体流经过压缩区的压缩后，流速加快，流过翼梢后会进一步加速，由流体力学知识推论，会大大提高阿尔法组件前后的差压ΔP，但同时，翼梢后区域的负压，会产生较大的波动，该波动大大限制了仪表的测量下限性能。阿尔法组件负压区结构单独设计，分为负压分割体、负压扩展区、负压稳态区3个部分，大大提高的仪表的测量下限性能，确保了良好的低流速流体测量的应用。
本发明使用时，根据管道中流体力学的平均流速点算法，可以将整体仪表置于管道中心点，经上面测量数据的分析，低流速测量性能大大优于同类产品。本发明结构简单，精度高，稳定性好，线性好，负压测量稳定、适用性广，量程宽，抗震，耐高温，压损小，抗粘污，是一种理想的流量计，适用于安装于各种不同管径的管道中，对各种介质进行流体测量。
Claims (3)
1.一种稳态阿尔法传感器，包括阿尔法组件，其特征是，其前端具有导引区，导引区之后分别设有预引流区和压缩区，压缩区尾部设有翼梢，压缩区内侧设有负压分割体，所述阿尔法组件轴向中空，其内依次设有负压稳态区和扩展负压区。
2.根据权利要求1所述的稳态阿尔法传感器，其特征是，所述压缩区同心角为45度张开。
3.根据权利要求1或2所述的稳态阿尔法传感器，其特征是，阿尔法组件悬挂于管道中，第一差压导压管连接管道内壁，第二差压引压管与阿尔法组件连通，在阿尔法组件后端取压。
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