CN105181038A - 节流装置及节流流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种节流装置及节流流量计，该装置包括呈柱状的节流本体，所述节流本体内部具有多个正压检测通道和负压检测通道；所述负压检测通道的数量是所述正压检测通道数量的正整数倍；所述节流本体的侧面具有正压侧和负压侧，所述节流本体的端面为安装端；所述正压检测通道一端设置在所述正压侧，另一端设置在所述安装端；所述负压检测通道的一端设置在所述负压侧，另一端设置在所述安装端。本发明相对于现有技术，采用了多测量点测量，减小了管道内部介质阻力，且提高了测量精度，并且提高了节流装置及节流流量计的适用范围。

Description

节流装置及节流流量计

技术领域

本发明涉及气体、液体介质计量技术，尤其是一种节流装置及节流流量计。

背景技术

现有压差式流量计的节流装置，尤其是用于测量风速和流量的节流装置，通常仅设一组测量点，在气流较缓和时，为了提高测量点的压差，通常采用一组柱状的节流装置1并排连接，参见图1，安装在待测管道10的横截面位置上，空气流经节流装置时，节流装置与待测管道内壁之间的空隙越小，节流装置上的正压测量点与负压测量点之间的压差就越大，根据压差计算出来的风速和流量的结果就越准确；

上述节流件并排连接的结构形式，虽然提高了测量点的压差，但同时也大大增加了管道内部介质的流动阻力，普遍适用于风速和风流量的测量，不适用于流体介质的测量。

发明内容

本发明提供一种节流装置及节流流量计，用于克服现有技术的缺陷，有效减小节流装置对管道内部介质的流动阻力，且扩大了适用范围，提高了测量精确度。

本发明提供一种节流装置，包括呈柱状的节流本体；

所述节流本体内部具有多个正压检测通道和数量是所述正压检测通道数量的正整数倍的负压检测通道；

所述节流本体的侧面具有正压侧和负压侧，所述节流本体的端面为安装端；

所述正压检测通道一端设置在所述正压侧，另一端设置在所述安装端；

所述负压检测通道的一端设置在所述负压侧，另一端设置在所述安装端。

其中：

所述正压检测通道和/或所述负压检测通道呈L形。

作为一种实施方式：

所述节流本体的横截面呈水滴状；

所述节流本体具有能够在测量时形成涡衔的尖端。

进一步地：

所述正压检测通道和负压检测通道均包括轴向通道和水平通道；

所述轴向通道沿所述节流本体的轴向设置；

所述水平通道设置在所述节流本体的轴向截面上。

更进一步地：

所述正压检测通道的轴向通道及负压检测通道的轴向通道沿所述节流本体的中垂面设置。

再进一步地：

靠近所述节流本体的尖棱的两侧为所述负压侧；

每个所述负压检测通道包括一个轴向通道和两个水平通道；

该轴向通道一端设置在所述节流本体的安装端，另一端与两所述水平通道的端部交叉，所述水平通道的另一端分别设置在所述负压侧。

作为另一种实施方式：

所述节流本体包括多个节流单元，所述节流单元纵向排列呈柱状。

具体实施例一：

所述节流单元为一文丘里管；

所述正压测量点位于所述文丘里管入口段侧面；

所述负压测量点位于所述文丘里管喉部侧面上。

具体实施例二：

所述节流单元包括两个锥形筒；

两所述锥形筒的扩口端连接在一起；

所述正压测量点位于迎流侧所述锥形筒上，且靠近所述锥形筒的缩口端；

所述负压测量点位于背流侧所述锥形筒上，且靠近所述锥形筒的缩口端。本发明还提供一种节流流量计，包括节流装置、取样管、变送器及积算器，所述节流装置通过所述取样管与所述变送器的输入端连接，所述变送器的输出端与所述积算器连接；

所述节流装置为上述的节流装置；

所述节流装置的安装端的正压检测通道及负压检测通道均连接所述取样管；

所述变送器为能够同时测量多组差压信号并进行叠加的多差压叠加式变送器。

进一步地：

所述取样管上设置有阀门或阀门组件。

本发明提供的节流装置及节流流量计，多个正压检测通道和负压检测通道均设置在一个节流本体内部，正压检测通道位于正压侧的孔形成高压取样孔，负压检测通道位于负压侧的孔形成低压取样孔，管道同一截面上内部流速不均，各取样孔所处点流速不一样，处于截面中心的取样孔与处于截面边缘上的取样孔流速相差较大，通过对多组相差较大的测量点进行测量、分析和计算，最终获得介质的流速和流量参数，相对于现有技术，采用多测量点测量，减小了管道内部介质阻力，且提高了测量精度，并且提高了节流装置及节流流量计的适用范围。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的节流装置与管道的安装示意图；

图3为本发明实施例提供的节流流量计的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的节流装置的俯视图；

图5为图4中沿A-A向剖视图；

图6为本发明实施例二提供的节流装置的主视图；

图7为本发明实施例三提供的节流装置的主视图；

图8为本发明实施例四提供的节流装置的主视图。

具体实施方式

实施例一

参见图2、图3，本发明实施例提供一种节流流量计，包括节流装置1、取样管2、变送器3及积算器4，节流装置1通过取样管2与变送器3的输入端连接，变送器3的输出端与积算器4连接；

节流装置1包括呈柱状的节流本体11，节流本体11内部具有多个正压检测通道12和负压检测通道13，负压检测通道13的数量是正压检测通道12数量的正整数倍；

节流本体1的侧面具有正压侧12a和负压侧13a，节流本体的端面为安装端14a；

正压检测通道12一端设置在正压侧12a，另一端设置在安装端14a；

负压检测通道13的一端设置在负压侧13a，另一端设置在安装端14a；

设置在节流装置的安装端的正压检测通道12及负压检测通道13均连接取样管2。

多个正压检测通道12和负压检测通道13均设置在一个节流本体11内部，正压检测通道12位于正压侧12a的孔形成高压取样孔，负压检测通道13位于负压侧13a的孔形成低压取样孔，高压取样孔与低压取样孔的压差测量信号通过取样管传递给变送器2，变送器2将压差信号转换为电信号传输给积算器4，每一组压差取样(包括对一个高压取样孔的取样和对一个低压取样孔的取样)均为一个测量点，具体单个测量点可做成文丘里管、皮托管，靠背管等形式，各点相互连接组成成组测量系统。每个单点测量系统差压信号可单独送至积算器内(DCS)可计算及判断误差偏移及时报警提醒。根据不同性质被测介质，取样孔内可设置各种形状的缓冲空间。每个取样孔单独取样测量以实现在线优化、修订公式系数补偿流量等功能。

可采用一个节流件内置温度传感器和静压压力取样，同样在端部引出，温度、压力与差压处于同位置，取样便捷、精确度高。实现一个取样前端多个信号输出，安装方便，减少节流损失。

管道同一截面上内部流速不均，各取样孔所处点流速不一样，处于截面中心的取样孔与处于截面边缘上的取样孔流速相差较大，通过对多组相差较大的测量点进行测量、分析和计算，最终获得介质的流速和流量参数，相对于现有技术，采用多测量点测量，减小了管道内部介质阻力，且提高了测量精度，并且提高了节流装置及节流流量计的适用范围。

上述实施例中，由于各取样孔处的压力不一样，所以每个取样孔可对应相应的取压管路，如需相通在外部可连通，可单独测量，内部设引压通道。

可通过改变节流本体的形状，增加正压侧与负压侧的压差，节流本体11的横截面形状可采用圆形、方形、梭形、机翼形等，在此不限；还可以通过改变取样孔的布置，结合分析和计算，来提高流量计对流体介质的测量精度，取样孔(包括高压取样孔和低压取样孔，或者说测量点)围绕管道中心呈分散状设置，这样每个取样孔的压力都不相同，测量点的压差也不相同；或者通过上述两种方式的结合，提高流量计对流体介质的测量精度；本实施例提供一种多测量点的节流装置，并且多组测量点均设置在一个柱状节流件(相当于本实施例中的节流本体11)上，安装时，迎着管道10内部介质流的侧为正压侧，流体压力较高，背离介质流的一侧为负压侧，流体压力较低，节流装置仅含一根柱状节流件，安装在管道的横截面上，相对于现有技术，对管道中的介质流动阻力相对较小，测量点的压差可通过改变节流件的形状得到提高，这种方式是通过提高压差提高测量精度；或者不需要提高测量点压差，而通过多组测量点的分布位置结合测量分析和计算，最终提高测量精度。

节流流量计的两端可采用焊接方式或采用法兰连接方式连接，为方便360度旋转，通常采用法兰连接则更简便。

变送器和积算器可一体化设计，减少信号传递减少误差。变送器增加温度压力补偿信号采集，现场温度压力直接接至变送器补偿信号加进来。测量公式可编程装设在变送器内进行计算，提高准确度。

为方便加工制造，可采用中间剖开制作完内部构造后再焊接并加工处理。提高加工精度和优化外形形线，降低对管道介质扰动，减小压损。

上述实施例中，作为优选方案：

为了减小节流本体横向的尺寸，正压检测通道12和/或负压检测通道13呈L形。具体排布时，有利于将多个通道集成在一个节流本体中。

作为优选方案：

参见图4，节流本体11的横截面呈水滴状，也可以说机翼形；正压检测通道12和负压检测通道13均包括轴向通道和水平通道；轴向通道沿节流本体11的轴向设置；水平通道设置在节流本体的轴向截面上。

为增加测量点的数量：正压检测通道的轴向通道及负压检测通道的轴向通道沿节流本体的中垂面设置。因为中垂面的横向尺寸最大，所以可设置的通道数量最多。

参见图5，沿机翼形中线剖开，类似两个单侧横向文丘里，且具有放大系数的作用。

作为进一步优选方案：

靠近节流本体的尖棱的两侧为负压侧13a；远离尖棱侧的一侧(即靠近水滴状横截面大头的侧)为正压侧12a，每个负压检测通道13包括一个轴向通道和两个水平通道；该轴向通道一端设置在节流本体的安装端，另一端与两水平通道的端部交叉，水平通道的另一端分别设置在负压侧13a。

机翼形尾部(尖端)在测量时可形成涡衔，将涡衔信号进行采集计算，做到一个探头(传感器)两种流量信号采集，两信号互不干扰，可进行对比及不同流速下选用精度高的信号。

测量含粉尘的介质场合，可设定时清扫装置和恒压反吹装置、振动或其他防堵等方法。因单个取样点都对用取样管，可确保反吹时都能吹开。直管段距离不够时或为提高精度时可在流量计前设导流或整流器，或将整流器与测量装置一体化设计将大管道分隔微缩成小管道，微缩整流器可采用平直隔断或缩放隔断提高通过流量节流装置测点时的流速，提高测量效果。

因管道介质多为紊流状态，流量计两端可设旋转法兰进行360度旋转测量不同旋转角度的差压以标定紊流大小特性方便分析。另测量风烟，水等可内置视频监视辅助其他手段进行检测有助分析。另，流量装置可仅设一组或多组节流件，或预留多个校验孔，正常使用时不用，校验标定时使用。

另，差压变送器可做成多差压叠加式变送器即可同时测量多组差压信号进行叠加，提高压差，从而提高精度。

相同对称方向流速一致的点可以在外部分组并联等进行优化组合。提升检测效果。强度高、阻力小、对直管段要求低、应用广、测量精度高。可应用于各种流量的测量，可解决流量测量难题。

实施例二

作为实施例一的一种变形，节流本体包括多个排列的节流单元，节流单元纵向呈柱状的节流本体。

具体实施方式之一：

参见图6，节流单元为一文丘里管(缩放管)110；正压测量点位于文丘里管入口段110a；负压测量点位于文丘里喉部110b侧面上。每一个文丘里管形成一组测量点。

此外，文丘里管也可采用改进型的文丘里管，低压侧(即负压侧)从喉部110b侧面垂直取样(和传统文丘里低压侧取样一致)，高压侧(即正压侧)从缩放口110c中心逆流取样，以提高高压侧压力，这样可以使得使总压差提高，提高文丘里放大倍数，提高测量灵敏度。

参见图7，节流单元为一双文丘里管，包括内文丘里管110e和外文丘里管110f；正压测量点位于外文丘里管110f入口段；负压测量点位于内文丘里喉部侧面上。每一个双文丘里管形成一组测量点。

此外，双文丘里也可采用改进型的双文丘里，低压侧(即负压侧)从内文丘里喉部侧面垂直取样(和传统双文丘里低压侧取样一致)，高压侧(即正压侧)从外文丘里喉部侧面垂直取样，这样高低压侧均从文丘里喉部侧面垂直取样，在测量含粉尘的风量时高低压侧均为负压，取样管内不容易积灰，可提高防堵效果。

具体实施方式之二：

参见图8，节流单元包括两个锥形筒120；两锥形筒的扩口端连接在一起；正压测量点位于迎流侧锥形筒上，且靠近迎流侧锥形筒的缩口端；负压测量点位于背流侧锥形筒上，且靠近背流侧锥形筒的缩口端。

此外，锥形筒也可是V锥流量计，参见图7，两头呈V锥形。高压侧在前逆流取样，低压侧在后顺流取样，兼顾V锥流量计的优点。较传统V锥流量计阻力小，多点取样精度高。

此外为降低阻力，优化外形形线，可将V锥中间的棱角做成圆弧形过渡，外形变成梭形的节流件。进一步减小压损，减小对流体扰动以减小压力测量干扰。

此外，在一些中小管径尺寸的应用时布置较多测点不方便时，可用采用此技术的衍生拓展应用，也可用单点测量，可将以上的文丘里套用(文丘里在外)小机翼流量计或V锥流量计(梭形的节流件)提高压差信号。或使用标准喷嘴套用小机翼流量计或V锥流量计(梭形的节流件)提高压差信号。可在测量标准喷嘴的压差同时测量小机翼流量计或V锥流量计压差信号进行对比。更加扩展一些特殊条件下的应用。

Claims (10)

1.一种节流装置，包括呈柱状的节流本体，其特征在于：

所述节流本体内部具有多个正压检测通道和负压检测通道；所述负压检测通道的数量是所述正压检测通道数量的正整数倍；

所述节流本体的侧面具有正压侧和负压侧，所述节流本体的端面为安装端；

所述正压检测通道一端设置在所述正压侧，称为正压测量点，另一端设置在所述安装端；

所述负压检测通道的一端设置在所述负压侧，称为负压测量点，另一端设置在所述安装端。

2.根据权利要求1所述的节流装置，其特征在于：

所述正压检测通道和/或所述负压检测通道呈L形。

3.根据权利要求2所述节流装置，其特征在于：

所述节流本体的横截面呈水滴状；

所述节流本体具有能够在测量时形成涡衔的尖端。

4.根据权利要求3所述的节流装置，其特征在于：

所述正压检测通道和负压检测通道均包括轴向通道和水平通道；

所述轴向通道沿所述节流本体的轴向设置；

所述水平通道设置在所述节流本体的轴向截面上。

5.根据权利要求3所述的节流装置，其特征在于：

所述正压检测通道的轴向通道及负压检测通道的轴向通道沿所述节流本体的中垂面设置。

6.根据权利要求4所述的节流装置，其特征在于：

靠近所述节流本体的尖棱的两侧为所述负压侧；

每个所述负压检测通道包括一个轴向通道和两个水平通道；

该轴向通道一端设置在所述节流本体的安装端，另一端与两所述水平通道的端部交叉，所述水平通道的另一端分别设置在所述负压侧。

7.根据权利要求2所述的节流装置，其特征在于：

所述节流本体包括多个节流单元，所述节流单元纵向排列呈柱状。

8.根据权利要求7所述的节流装置，其特征在于：

所述节流单元为一文丘里管；

所述正压测量点位于所述文丘里管入口段侧面；

所述负压测量点位于所述文丘里管喉部侧面。

9.根据权利要求7所述的节流装置，其特征在于：

所述节流单元包括两个锥形筒；

两所述锥形筒的扩口端连接在一起；

所述正压测量点位于迎流侧所述锥形筒上，且靠近所述锥形筒的缩口端；

所述负压测量点位于背流侧所述锥形筒上，且靠近所述锥形筒的缩口端。

10.一种节流流量计，包括节流装置、取样管、变送器及积算器，所述节流装置通过所述取样管与所述变送器的输入端连接，所述变送器的输出端与所述积算器连接，其特征在于：

所述节流装置为上述权利要求1～5所述的节流装置；

设置在所述节流装置的安装端的正压检测通道及负压检测通道均连接所述取样管；

所述变送器为能够同时测量多组差压信号并进行叠加的多差压叠加式变送器。