CN106706468A - 振动管式在线密度计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种振动管式在线密度计，包括：主管道、振动管和采样装置以及驱动装置，主管道的两端用于和输送管线可拆卸连接，且主管道和输送管线同轴，振动管的两端和主管道相互连通，还包括位于振动管端部的取样器，取样器固定连接在主管道内壁上用于引导介质流入振动管中，采样装置设置在振动管上，用于检测振动管的振动频率，驱动装置用于接收采样装置采集到的振动频率，并根据振动频率使振动管保持在固有频率的振动状态。应用本发明提供的在线密度计时，主管道通过两端的法兰连接在输送管线上，通过获取振动管的固有频率，即可计算出介质的密度。通过取样器可获取介质，无需其它辅助设备来使介质流入振动管中，因此结构简单，成本较低。

Description

振动管式在线密度计
技术领域
本发明涉及密度计领域，特别是涉及一种振动管式在线密度计。
背景技术
管道式在线密度计是由一个或多个直的或弯曲的流管固定于分流快上，利用其通过不同介质时其振动的固有频率不同的原理检测介质密度，并可安装在输送管线或储罐上实时测量的密度计。
目前广泛用用的在线密度计有音叉式密度计、压差式密度计、管道式密度计、科里奥利质量流量计、放射性同位素密度计、超声波密度计等几种形式。其中科里奥利质量流量计具有精度高，运行稳定，维修维护简便等优点，并且能同时测量质量、流量、密度和温度。
但是现有的管道式密度计采用拳同时，以单直管在线密度计为例，在管径不匹配的情况下需要在主管道开设支线，同时为了使直观线中介质充满管道需要增加其他辅助部件获奖支线开设在主管道的压力弯头处，在施工过程中需要对输送管线进行切割和焊接等操作，因此工作量比较大，工作效率较低。
因此，如何提供一种不需对输送管线进行大量改造，且安装方便的在线密度计，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种振动管式在线密度计，无需对输送管线进行大量改造，且安装较为方便。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种振动管式在线密度计，包括：主管道、振动管和采样装置以及驱动装置，所述主管道的两端用于和输送管线可拆卸连接，且所述主管道和所述输送管线同轴，所述振动管的两端和所述主管道相互连通，还包括位于所述振动管端部的取样器，所述取样器固定连接在所述主管道内壁上用于引导所述主管道内的介质流入所述振动管中，所述采样装置设置在所述振动管上，用于检测所述振动管的振动频率，所述驱动装置用于接收所述采样装置采集到的所述振动频率，并根据所述振动频率使所述振动管保持在固有频率的振动状态。
优选地，所述主管道的两端通过法兰和所述输送管线连接。
优选地，所述主管道上设有两根所述振动管，还包括设置在所述取样器和所述振动管之间的分流器，所述分流器用于将所述取样器所取的介质等量分配到两根所述振动管中。
优选地，所述分流器上设有和所述主管道外侧壁相互匹配的弧面，所述分流器固定连接于所述主管道的外侧壁上，所述分流器上设有通孔，所述振动管的末端贯穿所述通孔和所述采样器连通。
优选地，所述主管道上还设有用于采集流经所述主管道内的介质温度的温度探头。
优选地，所述振动管为U型振动管。
优选地，所述取样器为圆弧形弯管，所述圆弧形弯管的取样口所处的平面和介质的流向相互垂直，所述圆弧形弯管的出样口和所述振动管相互连通。
优选地，所述取样器为取样口是坡口的直管，所述直管的出样口和所述振动管相互连通。
优选地，所述取样器为固定在所述主管道内侧壁上的挡板，所述挡板用于将所述主管道内的部分介质引导入所述振动管内。
优选地，所述取样器为固定在所述主管道内侧壁上的挡块，所述挡块位于所述振动管进出口两端之间。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明所提供的一种振动管式在线密度计，包括：主管道、振动管和采样装置以及驱动装置，主管道的两端用于和输送管线可拆卸连接，且主管道和输送管线同轴，振动管的两端和主管道相互连通，还包括位于振动管端部的取样器，取样器固定连接在主管道内壁上用于引导主管道内的介质流入振动管中，采样装置设置在振动管上，用于检测振动管的振动频率，驱动装置用于接收采样装置采集到的振动频率，并根据振动频率使振动管保持在固有频率的振动状态。
应用本发明提供的振动管式在线密度计时，主管道的两端连接在输送管线上，其主管道的直径可根据输送管线定制相应的口径和长度，流入主管道内的介质无需全部流经振动管，只需由取样器采集的部分介质流经振动管，大部分介质从主管道中流出，通过获取振动管的固有频率，即可计算出介质的密度。通过主管道两端和输送管线进行连接，可减小对输送管线的改造。重要的是，通过取样器可获取流经主管道内的部分介质，无需其它辅助设备来使介质流入振动管中，因此结构简单，成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计的立体结构示意图；
图2为图1的主视结构示意图；
图3为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计具有的第一种取样器的结构示意图；
图4为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计具有的第二种取样器的结构示意图；
图5为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计具有的第三种取样器的结构示意图；
图6为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计具有的第四种取样器的结构示意图。
附图标记如下：
1为驱动装置，2为采样装置，3为振动管，4为分流器，5为法兰，6为主管道，7为取样器，71为圆弧形弯管，72为坡口，73为挡板，74为挡块。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，目前的在线密度计需要对输送管线进行大量改造，使得在线密度计安装不便。
弹性力学理论认为，物体的固有频率通常可以表述为：
式中，f——振动体的固有振动预率；
K——由振动模式决定的常数；
E——振动体的弹性模量；
I——振动体的倔强系数，
M——振动系统(包括振动体与流体介质)的质量。
从上式可知，当测量管(振动体)的几何尺寸、形状和材质一定时，振动频率仅由振动系统的质量决定，而流经测量管内的一定容积的流体质量则是由其密度大小决定，即密度变化将改变测量管的固有频率。
管道式密度计传感器的振动频率与管内液体密度之间有以下关系:
式中，f——液体密度为ρ时的振动频率，Hz；
f0——在一个大气压下空气的振动频率，Hz；
ρ——被测液体密度，kg/m3；
ρ0——仪表常数，kg/m3。
在实际中，一般用下式表示:
ρ＝K0+K1T+K2T2
式中，K0，K1，K2——管道在线密度计系数，由实验确定；
T——振动周期。
基于上述研究的基础上，本发明实施例提供了一种振动管式在线密度计，主管道通过两端的法兰连接在输送管线上，其主管道的直径可根据输送管线定制相应的口径和长度，流入主管道内的介质无需全部流经振动管，只需由取样器采集的部分介质流经振动管，大部分介质从主管道中流出，通过获取振动管的固有频率，即可计算出介质的密度。重要的是，通过主管道两端的法兰和输送管线进行连接，可减小对输送管线的改造。此外通过取样器可获取流经主管道内的部分介质，无需其它辅助设备来使介质流入振动管中，例如三通管道或泵等，因此结构简单，成本较低。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1和图2，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计的立体结构示意图；图2为图1的主视结构示意图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种振动管式在线密度计，包括：主管道6、振动管3和采样装置2以及驱动装置1，主管道6的两端用于和输送管线可拆卸连接，且主管道6和输送管线同轴，振动管3的两端和主管道6相互连通，还包括位于振动管3端部的取样器7，取样器7固定连接在主管道6内壁上用于引导主管道6内的介质流入振动管3中，采样装置2设置在振动管3上，用于检测振动管3的振动频率，驱动装置1用于接收采样装置2采集到的振动频率，并根据振动频率使振动管3保持在固有频率的振动状态。
应用本实施例提供的一种振动管式在线密度计时，主管道6的两端连接在输送管线上，其主管道6的直径可根据输送管线定制相应的口径和长度，流入主管道6内的介质无需全部流经振动管3，只需由取样器7采集的部分介质流经振动管3，大部分介质从主管道6中流出，通过获取振动管3的固有频率，即可计算出介质的密度。重要的是，通过取样器7可获取流经主管道6内的部分介质，无需其它辅助设备来使介质流入振动管3中，例如三通管道或泵等，因此结构简单，成本较低。
其中可以在主管道6的两端设置法兰，通过法兰5进行连接，当然也可以通过其它的连接方式进行连接，通过主管道6两端的法兰5和输送管线进行连接，可减小对输送管线的改造。
进一步地，主管道6上设有两根振动管3，还包括设置在取样器7和振动管3之间的分流器4，分流器4用于将取样器7所取的介质等量分配到两根振动管3中。通过两根振动管3可以进一步提高检测介质密度的准确性。
更进一步地，分流器4上设有和主管道6外侧壁相互匹配的弧面，分流器4固定连接于主管道6的外侧壁上，分流器4上设有通孔，振动管3的末端贯穿通孔和采样器连通。例如应用现场使用的是DN100的输送管线，有300mm长的安装空间，因此可以加工300mm长的DN100的管道作为主管道6，假设DN100主管道6的外径是108mm，应在分流器4上加工出半径是54mm的弧面，以便于将分流器4焊接在主管道6上。
此外，主管道6上还设有用于采集流经主管道6内的介质温度的温度探头。通过温度探头获取到的介质温度，可以对介质的密度做出修正和补偿。
进一步地，振动管3优选为U型振动管3。当然也可以为其它形式的振动管3，本实施例对此并不做限定，具体视情况而定。
请参考图3，图3为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计具有的第一种取样器的结构示意图。
本发明实施例所提供的一种振动管式在线密度计，取样器为圆弧形弯管71，圆弧形弯管71的取样口所处的平面和介质的流向相互垂直，圆弧形弯管71的出样口和振动管3相互连通。
其中可以在进入和流出振动管的位置上各设置一个圆弧形弯管71，且取样口的朝向应相背向设置。通过圆弧形弯管71一方面可以对介质起到导流的作用，另一方面在介质流出振动管3时，可以使介质更顺畅地流出。
请参考图4，图4为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计具有的第二种取样器的结构示意图。
本发明实施例所提供的一种振动管式在线密度计，取样器为取样口是坡口72的直管，直管的出样口和振动管3相互连通。
通过坡口72，可以改变主管道6内介质的层流状态，进而使部分介质流入振动管3中。同样也可以设置两个取样口是坡口72的直管，取样口的朝向也应是相背向设置。
请参考图5，图5为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计具有的第三种取样器的结构示意图。
本发明实施例所提供的一种振动管式在线密度计，取样器为固定在主管道6内侧壁上的挡板73，挡板73用于将主管道6内的部分介质引导入振动管3内。
其中可以将挡板73倾斜一定角度焊接在主管道6的内侧壁上，使介质更顺利地进入振动管3中。也可以设置两块挡板73，以便于介质顺利进出振动管3。
请参考图6，图6为本发明一种具体实施方式所提供的一种振动管式在线密度计具有的第四种取样器的结构示意图。
本发明实施例所提供的一种振动管式在线密度计，取样器为固定在主管道6内侧壁上的挡块74，挡块74位于振动管3进出口两端之间。
通过设置在振动管3进出口两端之间的挡块74，不仅可以实现改变介质层流状态的目的，还具有结构简单安装方便的特点。
需要说明的是，上述四种取样器的结构只是举例进行说明，还可以为其它结构形式的取样器，本发明对此不做限定，具体视情况而定。
以上对本发明所提供的一种振动管式在线密度计进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种振动管式在线密度计，其特征在于，包括：主管道、振动管和采样装置以及驱动装置，所述主管道的两端用于和输送管线可拆卸连接，且所述主管道和所述输送管线同轴，所述振动管的两端和所述主管道相互连通，还包括位于所述振动管端部的取样器，所述取样器固定连接在所述主管道内壁上用于引导所述主管道内的介质流入所述振动管中，所述采样装置设置在所述振动管上，用于检测所述振动管的振动频率，所述驱动装置用于接收所述采样装置采集到的所述振动频率，并根据所述振动频率使所述振动管保持在固有频率的振动状态。
2.根据权利要求1所述的振动管式在线密度计，其特征在于，所述主管道的两端通过法兰和所述输送管线连接。
3.根据权利要求2所述的振动管式在线密度计，其特征在于，所述主管道上设有两根所述振动管，还包括设置在所述取样器和所述振动管之间的分流器，所述分流器用于将所述取样器所取的介质等量分配到两根所述振动管中。
4.根据权利要求3所述的振动管式在线密度计，其特征在于，所述分流器上设有和所述主管道外侧壁相互匹配的弧面，所述分流器固定连接于所述主管道的外侧壁上，所述分流器上设有通孔，所述振动管的末端贯穿所述通孔和所述采样器连通。
5.根据权利要求4所述的振动管式在线密度计，其特征在于，所述主管道上还设有用于采集流经所述主管道内的介质温度的温度探头。
6.根据权利要求5所述的振动管式在线密度计，其特征在于，所述振动管为U型振动管。
7.根据权利要求1至6任一项所述的振动管式在线密度计，其特征在于，所述取样器为圆弧形弯管，所述圆弧形弯管的取样口所处的平面和介质的流向相互垂直，所述圆弧形弯管的出样口和所述振动管相互连通。
8.根据权利要求1至6任一项所述的振动管式在线密度计，其特征在于，所述取样器为取样口是坡口的直管，所述直管的出样口和所述振动管相互连通。
9.根据权利要求1至6任一项所述的振动管式在线密度计，其特征在于，所述取样器为固定在所述主管道内侧壁上的挡板，所述挡板用于将所述主管道内的部分介质引导入所述振动管内。
10.根据权利要求1至6任一项所述的振动管式在线密度计，其特征在于，所述取样器为固定在所述主管道内侧壁上的挡块，所述挡块位于所述振动管进出口两端之间。
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