CN103808377B - 一种差压式流量测量系统 - Google Patents

Abstract

一种差压式流量测量系统，包括节流件、取压管路、差压变送器、流量积算仪、压力变送器和热电阻，差压变送器通过对称设置的正、负压取压管路连接于设置在流体管道中的节流件上，压力变送器和热电阻设置在流体管道上且分别与流量积算仪连接；流量积算仪包括微处理器、通道开关、AD转换器、Hart适配器、输入按键、显示屏和通讯电路。由于流量积算仪内置Hart适配器，与差压变送器之间同时进行4～20mA模拟和 Hart数字通讯信号传递，取代了独立的Hart手操作器，本发明不仅能够对压差变送器进行参数设置，而且可根据流量大小调整压差变送器量程和流量积算仪的量程，解决流量小于30%或超量程的情况，实现了全量程精准。

Description

一种差压式流量测量系统

技术领域

本发明涉及一种流量测量装置，具体地说是一种差压式流量测量系统。

背景技术

流量测量行业国家标准规定：节流装置适用的流量比为30%（也就是最大流量:最小流量=3:1），这里因为差压和流量的平方成比例，流量比低于30%时，精度就不能保证；另外，流量低于30%时，雷诺数往往低于界限雷诺数，流量系数C不是常数，造成流量测量不准。流量低于30%时，一是可以改用其它类型流量计，但投资较大，二是在雷诺数足够大时，可经过计算，通过手工调整差压变送器和流量积算仪的量程来解决，但手工调整的实时性差，且在流量波动大的应用场合，经常调整的工作量大。

目前的流量测量系统中，流量积算仪与差压变送器之间为两线制4～20mA 模拟传输，两者之间无数字通讯，两者的参数设置是分开进行的。差压变送器是具有Hart协议的智能变送器，根据检测的差压输出相应电流，其量程、单位、输出特性、小信号切除等参数通过375或475系列Hart手操器进行。流量积算仪根据差压变送器的输出电流以及检测到的压力、温度经流量计算公式计算出流量。

现有技术中，流量积算仪的功能越来越强大，具有流出系数、可膨胀系数、流体密度等多方位的补偿，集成串口通讯甚至网络通讯功能，对外集成Hart协议，但至今没有与差压变送器建立起数字通讯，无法取代Hart手操器而对变送器进行参数设置。另外，现有流量测量系统还无法有效处理差压式流量测量下量程比过大的问题，没有实现量程的自动扩大或缩小。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种差压式流量测量系统，流量积算仪与差压变送器采用Hart通讯，不仅可以进行差压变送器的参数设置，而且能够调整差压变送器量程和流量积算仪的量程。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种差压式流量测量系统，包括节流件、取压管路、差压变送器和流量积算仪，所述差压变送器通过对称设置的正、负压取压管路连接于设置在流体管道中的节流件上，其特征是：还包括压力变送器和热电阻，所述压力变送器和热电阻设置在流体管道上且分别与流量积算仪连接；所述流量积算仪包括微处理器、通道开关、AD转换器、Hart适配器、输入按键、显示屏和通讯电路，所述通道开关的输入端分别与差压变送器、压力变送器和热电阻连接，输出端通过AD转换器与微处理器连接，所述Hart适配器分别与差压变送器的Hart接口和微处理器连接，所述微处理器分别与输入按键、显示屏和通讯电路连接。流量积算仪与差压变送器进行Hart数字通讯，可查看并设置差压变送器的量程、量程单位、输出特性、阻尼时间、小信号切除等流量测量参数。

优选地，用于蒸汽流量测量时，本发明所述的正、负压取压管路包括引压管和注入硅油的U形管，所述U形管的一端通过引压管连接于节流件上，另一端通过引压管连接至差压变送器，所述连接U形管两端的引压管水平设置；所述U形管与节流件之间的引压管设置有一次阀门，所述U形管的一端靠近端口处设置有注油口，所述注油口设置有密封盖。

优选地，所述U形管和引压管均为无缝钢管，且U形管与引压管无缝连接。

优选地，所述正、负压取压管路上的U形管和引压管为一根弯制而成的无缝钢管。

本发明的积极效果是：由于流量积算仪内置Hart适配器，与差压变送器之间同时进行4～20mA模拟和 Hart数字通讯信号传递，完全取代了独立的Hart手操作器，本发明不仅能够对差压变送器进行参数设置，而且可根据流量大小调整差压变送器量程和流量积算仪的量程，解决流量小于30%或超量程的情况，实现了全量程精准。

另外，用于蒸汽流量测量时，本发明通过在取压管路中设置U形管，该U形管和引压管可以采用为一根无缝钢管弯制而成，通过向U形管内注入硅油达到对蒸汽的冷凝隔离目的，有效解决了传统蒸汽流量测量装置的取压管路长、需安装冷却罐、需保温伴热、冷凝液易流失、变送器需时常调试、管路和变送器易冻坏、维护工作量大等缺陷，实现了蒸汽流量计量设施的长期稳定运行，减少了工作量，降低了劳动强度，节约了伴热保温成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明所述流量积算仪的原理框图；

图3是本发明用于蒸汽流量测量时所述差压变送器与节流件的连接示意图；

图4是本发明用于蒸汽流量测量时所述U形管的结构示意图；

图中，1节流件、2取压管路、3差压变送器、4流量积算仪、5压力变送器、 6热电阻、7流体管道、8引压管、9 U形管、91注油口、92硅油、93密封盖、10一次阀。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的一种差压式流量测量系统，包括节流件1、取压管路2、差压变送器3、流量积算仪4、压力变送器5和热电阻6，所述差压变送器3通过对称设置的正、负压取压管路2连接于设置在流体管道7中的节流件1上，所述压力变送器5和热电阻6设置在流体管道7上且分别与流量积算仪4连接；所述流量积算仪4包括微处理器、通道开关、AD转换器、Hart适配器、输入按键、显示屏和通讯电路，所述通道开关的输入端分别与差压变送器3、压力变送器5和热电阻6连接，输出端通过AD转换器与微处理器连接，所述Hart适配器分别与差压变送器3的Hart接口和微处理器连接，所述微处理器分别与输入按键、显示屏和通讯电路连接。图1和图3中取压位置和取压管路方向只是原理示意图表示，实际应用时需根据所要测量的流体介质来确定。

由于流量积算仪内置Hart协议调制解调集成芯片，与差压变送器之间同时进行4～20mA模拟和 Hart数字通讯信号传递，完全取代了独立的Hart手操作器，本发明不仅在流量积算仪上可查看并设置差压变送器的量程、量程单位、输出特性、阻尼时间、小信号切除、调零等流量测量参数，而且可根据流量大小来调整差压变送器量程和流量积算仪的量程，解决流量小于30%或超量程的情况，实现了全量程精准。

本发明的流量积算仪可以根据流量大小调整差压变送器量程和流量积算仪的量程，差压变送器量程和流量积算仪的量程的调整规则如下（默认量程是流量计设计时的量程）：

流量小于现在量程的1/3且现在量程等于默认量程，缩小现在量程至默认量程的一半；

流量超出现在量程且现在量程小于默认量程，扩大现在量程至默认量程；

流量超出现在量程且现在量程等于默认量程，扩大现在量程至默认量程的1.5倍；

流量小于现在量程的1/3且现在量程大于默认量程，缩小现在量程至默认量程的一半。

作为本发明的进一步的方案，如图3和图4所示，用于蒸汽流量测量时，本发明所述的正、负压取压管路2包括引压管8和注入硅油的U形管9，所述U形管8的一端通过引压管8连接于节流件1上，另一端通过引压管8连接至差压变送器3，所述连接U形管两端的引压管水平设置；所述U形管9和引压管8采用一根无缝钢管弯制而成，U形管9与节流件1之间的引压管设置有一次阀门10，所述U形管9的一端靠近端口处设置有注油口91，以便向U形管内注入硅油92，所述注油口91设置有密封盖93。

用于蒸汽流量测量时，本发明所述U形管两侧的引压管需要保持水平，正负压管路保持对称，且取压管路尽可能短，安装时一次阀门关闭后，从注油口向U形管内注入硅油，正常工作时硅油起隔离作用，防止蒸汽损坏变送器。硅油作冷凝隔离液较水有明显优势，其无色、无味、无毒、不易挥发，具有优异的耐高低温性，可在-50℃～+200℃下长期使用，蒸汽正常输送时蒸汽管道的辐射热量足以保证差压变送器和取压管路的正常工作，停汽时取压管路内无水，冬季也不会冻坏取压管路和差压变送器，解决了最头疼的管路仪表保温问题。本发明采用硅油作隔离液，不易挥发，而且由于U形弯两侧的取压管路是水平的，硅油不会流入蒸汽管道中，这样长时间运行硅油的量不会发生变化，有利于保持计量精度。

传统冷凝罐蒸汽流量计量装置由于冷凝罐出口在冷凝罐底部，如果差压变送器在冷凝罐下方，维护人员在差压变送器端排污时，很容易就把冷凝罐内的水排走，这样就需要重新注水，调整液位平衡；而本发明所述取压管路采用注入硅油的U形管作为冷凝隔离装置，只要关闭一次阀门，怎么排污都不会造成硅油流失。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种差压式流量测量系统，包括节流件、取压管路、差压变送器和流量积算仪，所述差压变送器通过对称设置的正、负压取压管路连接于设置在流体管道中的节流件上，其特征是：还包括压力变送器和热电阻，所述压力变送器和热电阻设置在流体管道上且分别与流量积算仪连接；所述流量积算仪包括微处理器、通道开关、AD转换器、Hart适配器、输入按键、显示屏和通讯电路，所述通道开关的输入端分别与差压变送器、压力变送器和热电阻连接，输出端通过AD转换器与微处理器连接，所述Hart适配器分别与差压变送器的Hart接口和微处理器连接，所述微处理器分别与输入按键、显示屏和通讯电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种差压式流量测量系统，其特征是：所述的正、负压取压管路包括引压管和注入硅油的U形管，所述U形管的一端通过引压管连接于节流件上，另一端通过引压管连接至差压变送器，所述连接U形管两端的引压管水平设置；所述U形管与节流件之间的引压管设置有一次阀门，所述U形管的一端靠近端口处设置有注油口，所述注油口设置有密封盖。

3.根据权利要求2所述的一种差压式流量测量系统，其特征是：所述U形管和引压管均为无缝钢管，且U形管与引压管无缝连接。

4.根据权利要求2所述的一种差压式流量测量系统，其特征是：所述正、负压取压管路上的U形管和引压管为一根弯制而成的无缝钢管。