CN107101779A - 一种输流管道压力波动频率测量装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输流管道压力波动频率测量装置，主要由管道、法兰、垫圈、螺栓、贯通短节、下外筒、弹性绳、活塞板、密封圈、支撑筒、径向轴承、涡轮定子、涡轮转子、定子压紧板、转子锁紧帽、传动轴、上外筒、盖板、通气阀和测速器组成，其特征在于当管道中的流体压力波动时，活塞板沿下外筒内壁轴向运动，于此过程中气体在下外筒内腔上段与上外筒内腔间流动，流动的气体带动涡轮转子和传动轴转动，通过使用测速器测量传动轴的转速便可得到输流管道的压力波动频率。本发明可直接明了地通过传动轴的转速判断压力波动频率，避免了通过测量压力数据后转换处理的测量方式。

Description

一种输流管道压力波动频率测量装置与方法

技术领域

本发明涉及一种测量装置与方法，特别是一种用于输流管道压力波动频率的测量装置与方法，属于机械工程技术领域。

背景技术

在工程中的各行各业，管道常用于输送流体。然而，由于流体的流动特性复杂，在输送过程中常遇到各种问题。管道中的流体压力与管道的几何尺寸、流体种类、流体物性参数、流速以及环境参数都有关系。因此，在流体的输送过程中，液体压力经常波动。当流体压力波动小时，对流体的输送可能影响不大。然而，当压力波动较大时，可能会造成异常现象，甚至导致设备的损坏。

现有技术主要是对输流管道流体压力的直接测量，包括相应的压力测量装置和方法，通过得到压力数值判断输流管线中流体的情况。通过直接测量压力的方法所得结果表面为模拟信号，这种模拟信号对于瞬时决策不方便。如果对管道压力的测量能直接得到类似于数字信号的形式，那么对于当出现异常压力波动时的瞬时决策有利。通过查阅文献发现，现有技术鲜见有关于管道压力波动频率测量的装置与方法。因此，如何设计一种通过所测结果快速明了地得到输流管道压力波动频率的测量装置和方法便具有工程意义。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述难点，特提出一种输流管道压力波动频率测量装置与方法，实现对管道中流体压力频率波动的实时测量。

为达到上述目的，本发明解决此技术问题采用的技术方案是：

一种输流管道压力波动频率测量装置，主要由管道、法兰、垫圈、螺栓、贯通短节、下外筒、弹性绳、活塞板、密封圈、支撑筒、径向轴承、涡轮定子、涡轮转子、定子压紧板、转子锁紧帽、传动轴、上外筒、盖板、通气阀和测速器组成，其特征在于：所述管道与贯通短节上均设有法兰，且管道与贯通短节上的法兰间设有垫圈；所述管道与贯通短节上的法兰通过螺栓连接；所述下外筒焊接于贯通短节上且二者连通；所述支撑筒的底板分别与下外筒和上外筒焊接连接，支撑筒的底板上设有轴向通孔用于将下外筒的内腔和上外筒的内腔连通；所述下外筒的内部设有活塞板，活塞板与下外筒的内壁间设有密封圈，活塞板的上表面与下表面均设有弹性绳分别用于约束活塞板向下和向上的运动；所述传动轴上下两端分别与盖板和支撑筒通过径向轴承连接；所述涡轮定子通过定子压紧板压紧固定于支撑筒的圆筒内部，定子压紧板呈圆环状并通过螺栓连接于支撑筒的上端；所述涡轮转子通过转子锁紧帽压紧固定于传动轴外部，转子锁紧帽与传动轴通过螺纹连接；所述盖板设置于上外筒的顶端并通过螺栓连接，盖板与上外筒间设有垫圈；所述通气阀设于盖板上；所述测速器设于传动轴的顶端用于测量传动轴的转速。

所述一种输流管道压力波动频率测量装置，其特征在于所述测速器包括非接触式感应装置和数据处理系统。

所述的一种输流管道压力波动频率测量方法，其特征在于将所述测量装置安装于输流管线中，活塞板将下外筒的内腔分隔成两段，下外筒的内腔下段与管道连通；下外筒的内腔上段通过支撑筒底板的轴向通孔与上外筒的内腔连通；通过所述通气阀向上外筒的内腔注入气体并使气体与管道中的流体压力相同；管道中的流体沿管道轴线方向流动，当管道中流体压力增大时，活塞板沿下外筒的内壁向上运动，使得活塞板下端的弹性绳处于受拉状态，在此过程中下外筒内腔上段中的气体受压且经过支撑筒底板的轴向通孔流入上外筒内腔；流动的气体带动涡轮转子转动，由于涡轮转子紧固于传动轴上且传动轴通过径向轴承与支撑筒和盖板连接，因此气体的流动也将驱动传动轴转动；当管道中流体压力减小时，活塞板沿下外筒的内壁向下运动，使得活塞板上端的弹性绳处于受拉状态，在此过程中上外筒内腔中的气体流入下外筒内腔上段并带动传动轴转动；所述测速器用于测量传动轴的转速，并进一步得到管道内流体压力的波动频率。

本发明具有的有益效果是：(1)本发明装置原理简单，可对输流管道流体压力波动的剧烈程度进行实时测量；(2)气体腔的压力根据输流管道中的流体压力可调。

附图说明

图1为本发明一种输流管道压力波动频率测量装置的结构示意图；

图2为本发明装置中下外筒的半剖示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明装置中支撑筒的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图中：1.管道，2.法兰，3.垫圈，4.螺栓，5.贯通短节，6.下外筒，7.弹性绳，8.活塞板，9.密封圈，10.支撑筒，11.径向轴承，12.涡轮定子，13.涡轮转子，14.定子压紧板，15.转子锁紧帽，16.传动轴，17.上外筒，18.盖板，19.通气阀，20.测速器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1至图5所示，所述一种输流管道压力波动频率测量装置，主要由管道1、法兰2、垫圈3、螺栓4、贯通短节5、下外筒6、弹性绳7、活塞板8、密封圈9、支撑筒10、径向轴承11、涡轮定子12、涡轮转子13、定子压紧板14、转子锁紧帽15、传动轴16、上外筒17、盖板18、通气阀19和测速器20组成，其特征在于：所述管道1与贯通短节5上均设有法兰2，且管道1与贯通短节5上的法兰2间设有垫圈3；所述管道1与贯通短节5上的法兰2通过螺栓4连接；所述下外筒6焊接于贯通短节5上且二者连通；所述支撑筒10的底板分别与下外筒6和上外筒17焊接连接，支撑筒10的底板上设有轴向通孔用于将下外筒6的内腔和上外筒17的内腔连通；所述下外筒6的内部设有活塞板8，活塞板8与下外筒6的内壁间设有密封圈9，活塞板8的上表面与下表面均设有弹性绳7分别用于约束活塞板8向下和向上的运动；所述传动轴16上下两端分别与盖板18和支撑筒10通过径向轴承11连接；所述涡轮定子12通过定子压紧板14压紧固定于支撑筒10的圆筒内部，定子压紧板14呈圆环状并通过螺栓4连接于支撑筒10的上端；所述涡轮转子13通过转子锁紧帽15压紧固定于传动轴16外部，转子锁紧帽15与传动轴16通过螺纹连接；所述盖板18设置于上外筒17的顶端并通过螺栓4连接，盖板18与上外筒17间设有垫圈3；所述通气阀设于盖板18上；所述测速器20设于传动轴16的顶端用于测量传动轴16的转速。

所述一种输流管道压力波动频率测量装置，其特征在于所述测速器20包括非接触式感应装置和数据处理系统。

所述的一种输流管道压力波动频率测量方法，其特征在于将所述测量装置安装于输流管线中，活塞板8将下外筒6的内腔分隔成两段，下外筒6的内腔下段与管道1连通；下外筒6的内腔上段通过支撑筒10底板的轴向通孔与上外筒17的内腔连通；通过所述通气阀19向上外筒17的内腔注入气体并使气体与管道1中的流体压力相同；管道1中的流体沿管道1轴线方向流动，当管道1中流体压力增大时，活塞板8沿下外筒6的内壁向上运动，使得活塞板8下端的弹性绳7处于受拉状态，在此过程中下外筒6内腔上段中的气体受压且经过支撑筒10底板的轴向通孔流入上外筒17内腔；流动的气体带动涡轮转子13转动，由于涡轮转子13紧固于传动轴16上且传动轴16通过径向轴承11与支撑筒10和盖板18连接，因此气体的流动也将驱动传动轴16转动；当管道1中流体压力减小时，活塞板8沿下外筒6的内壁向下运动，使得活塞板8上端的弹性绳7处于受拉状态，在此过程中上外筒17内腔中的气体流入下外筒6内腔上段并带动传动轴16转动；所述测速器20用于测量传动轴16的转速，并进一步得到管道1内流体压力的波动频率。

以上所述具体实施方式用于说明本发明而非限制本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种输流管道压力波动频率测量装置，主要由管道(1)、法兰(2)、垫圈(3)、螺栓(4)、贯通短节(5)、下外筒(6)、弹性绳(7)、活塞板(8)、密封圈(9)、支撑筒(10)、径向轴承(11)、涡轮定子(12)、涡轮转子(13)、定子压紧板(14)、转子锁紧帽(15)、传动轴(16)、上外筒(17)、盖板(18)、通气阀(19)和测速器(20)组成，其特征在于：所述管道(1)与贯通短节(5)上均设有法兰(2)，且管道(1)与贯通短节(5)上的法兰(2)间设有垫圈(3)；所述管道(1)与贯通短节(5)上的法兰(2)通过螺栓(4)连接；所述下外筒(6)焊接于贯通短节(5)上且二者连通；所述支撑筒(10)的底板分别与下外筒(6)和上外筒(17)焊接连接，支撑筒(10)的底板上设有轴向通孔用于将下外筒(6)的内腔和上外筒(17)的内腔连通；所述下外筒(6)的内部设有活塞板(8)，活塞板(8)与下外筒(6)的内壁间设有密封圈(9)，活塞板(8)的上表面与下表面均设有弹性绳(7)分别用于约束活塞板(8)向下和向上的运动；所述传动轴(16)上下两端分别与盖板(18)和支撑筒(10)通过径向轴承(11)连接；所述涡轮定子(12)通过定子压紧板(14)压紧固定于支撑筒(10)的圆筒内部，定子压紧板(14)呈圆环状并通过螺栓(4)连接于支撑筒(10)的上端；所述涡轮转子(13)通过转子锁紧帽(15)压紧固定于传动轴(16)外部，转子锁紧帽(15)与传动轴(16)通过螺纹连接；所述盖板(18)设置于上外筒(17)的顶端并通过螺栓(4)连接，盖板(18)与上外筒(17)间设有垫圈(3)；所述通气阀设于盖板(18)上；所述测速器(20)设于传动轴(16)的顶端用于测量传动轴(16)的转速。

2.根据权利要求1所述的一种输流管道压力波动频率测量方法，其特征在于将所述测量装置安装于输流管线中，活塞板(8)将下外筒(6)的内腔分隔成两段，下外筒(6)的内腔下段与管道(1)连通；下外筒(6)的内腔上段通过支撑筒(10)底板的轴向通孔与上外筒(17)的内腔连通；通过所述通气阀(19)向上外筒(17)的内腔注入气体并使气体与管道(1)中的流体压力相同；管道(1)中的流体沿管道(1)轴线方向流动，当管道(1)中流体压力增大时，活塞板(8)沿下外筒(6)的内壁向上运动，使得活塞板(8)下端的弹性绳(7)处于受拉状态，在此过程中下外筒(6)内腔上段中的气体受压且经过支撑筒(10)底板的轴向通孔流入上外筒(17)内腔；流动的气体带动涡轮转子(13)转动，由于涡轮转子(13)紧固于传动轴(16)上且传动轴(16)通过径向轴承(11)与支撑筒(10)和盖板(18)连接，因此气体的流动也将驱动传动轴(16)转动；当管道(1)中流体压力减小时，活塞板(8)沿下外筒(6)的内壁向下运动，使得活塞板(8)上端的弹性绳(7)处于受拉状态，在此过程中上外筒(17)内腔中的气体流入下外筒(6)内腔上段并带动传动轴(16)转动；所述测速器(20)用于测量传动轴(16)的转速，并进一步得到管道(1)内流体压力的波动频率。