CN107764341B - 适用于不同颗粒浓度气体的新型旋进旋涡流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于不同颗粒浓度气体的新型旋进旋涡流量计。气体颗粒浓度检测仪布置于壳体前的前置管道上，通过气体颗粒浓度检测仪的被测气体进入壳体的内流道中，内流道置有起旋器和消旋器；气体颗粒浓度检测仪连接到显示及处理装置；线路切换装置布置于壳体顶部，线路切换装置一端连接到显示及处理装置，线路切换装置另一端分别与三个压电传感器连接，压电传感器探头端向下伸入到壳体内流道中。本发明根据不同的气体颗粒浓度对压电传感器的位置和预设仪表系数进行自动修正和切换，以达到精准测定流量的目的。

Description

适用于不同颗粒浓度气体的新型旋进旋涡流量计
技术领域
本发明涉及一种新型旋进旋涡流量计，具体地说是一种适用于不同颗粒浓度气体的可自动调节预设仪表系数和压电传感器位置的旋进旋涡流量计。
背景技术
旋进旋涡流量计在日常生活中也扮演着越来越重要的角色。在诸多工业化领域中，旋进旋涡流量机也起到了必不可少的作用，化工领域的流量测量装置不仅维持着化学反应的稳定进行而且还避免了不必要的浪费和危险。但是现在市面上传统的旋进旋涡流量计所适应的使用环境比较单一，其测量的精确程度受到了环境条件极大的影响。
例如在气体颗粒浓度较大的工地或是工业生产中，由于颗粒对气体在流量计内部流动的影响，传统的旋进旋涡流量计测量的准确性会产生极大的下降，流量计预设仪表系数和在实际颗粒浓度气体的仪表系数相差很大，直接导致测量结果的巨大偏差。不准确的流量测定会引起工业生产中的巨大隐患和危险事故。基于此，本发明提出了一种适用于不同颗粒浓度气体的可自动调节预设仪表系数和压电传感器位置的旋进旋涡流量计。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种适用于不同颗粒浓度气体的可自动调节预设仪表系数和压电传感器位置的旋进旋涡流量计。
本发明的技术方案是：
本发明包括气体颗粒浓度检测仪、壳体、报警灯、起旋器、压电传感器Ⅰ、压电传感器Ⅱ、压电传感器Ⅲ、线路切换装置和消旋器；气体颗粒浓度检测仪布置于壳体前的前置管道上，前置管道的入口端连接与进口法兰相连，壳体出口端与出口法兰相连，通过气体颗粒浓度检测仪的被测气体进入壳体的内流道中，内流道的入口端和出口端分别置有起旋器和消旋器；气体颗粒浓度检测仪通过数据传输线连接到显示及处理装置的颗粒浓度信号输入接口；线路切换装置布置于壳体顶部，线路切换装置一端经压电传感器总控制线连接到显示及处理装置的线路切换信号输出接口，线路切换装置另一端分别经压电传感器传输线Ⅰ、压电传感器传输线Ⅱ和压电传感器传输线Ⅲ后与压电传感器Ⅰ、压电传感器Ⅱ和压电传感器Ⅲ连接，压电传感器Ⅰ、压电传感器Ⅱ和压电传感器Ⅲ均安装在壳体顶部，压电传感器探头端向下伸入到壳体内流道中。
所述的气体颗粒浓度检测仪将检测的气体颗粒浓度值通过数据传输线传输到显示及处理装置中，显示及处理装置内储存有不同气体颗粒浓度下对应的标准仪表系数，通过由气体颗粒浓度检测仪检测到的气体颗粒浓度值选定对应的标准仪表系数作为预设仪表系数。
所述的压电传感器Ⅰ、压电传感器Ⅱ和压电传感器Ⅲ沿壳体内流道轴向从入口端到出口端方向间隔布置，压电传感器Ⅰ、压电传感器Ⅱ和压电传感器Ⅲ分别用于测定正常颗粒浓度、中等颗粒浓度和高颗粒浓度气体的涡核频率。
所述的压电传感器将自身采集的压力脉动频率作为涡核频率，通过气体颗粒浓度检测仪采集到气体颗粒浓度值，根据气体颗粒浓度值对应找到预设仪表系数，通过涡核频率和预设仪表系数计算出被测气体的流量并在显示及处理装置上显示。
所述的壳体上还安装有温度传感器，穿过壳体上设置的安装孔伸入到壳体的内流道中，温度传感器经温度传感器传输线连接到显示及处理装置中。
本发明申请人通过实验发现：通过起旋器的气体产生旋涡，旋涡进入经过壳体内流道的收缩段、喉部和扩张段使得涡核发生偏移，如图3所示，正常颗粒浓度气体涡核轨迹偏向于压电传感器Ⅰ处，中等颗粒浓度气体涡核轨迹偏向于压电传感器Ⅱ处，高颗粒浓度气体涡核轨迹偏向于压电传感器Ⅲ处。
本发明根据不同颗粒浓度气体在旋进旋涡流量计下涡核发生偏移的值，将所测气体颗粒浓度分为四大类：1、颗粒浓度大于0mg/m3且小于1.5mg/m3时为正常颗粒浓度测量；2、颗粒浓度大于1.5mg/m3且小于10mg/m3时为中等颗粒浓度测量；3、颗粒浓度大于10mg/m3且小于50mg/m3时为高颗粒浓度测量；4、颗粒浓度大于50mg/m3时超出流量计准确测量范围。通过气体颗粒浓度检测仪检测到的被测气体颗粒浓度值分到四类之中，每一类对应有预设仪表系数(可根据实验拟合确定两者关系获得)，并产生对应的输出信号，通过线路切换输出接口18和压电传感器总控制线将信号输送到线路切换装置中。
如图5所示，线路切换装置接收输出信号对压电传感器传输线Ⅰ、压电传感器传输线Ⅱ和压电传感器传输线Ⅲ三条线路进行自动切换，以保证任何时刻仅有一条最合适的检测线路开通其他两条线路均关闭。
如图1所示，气体颗粒浓度检测仪的顶部安装有报警灯，当气体颗粒浓度检测仪检测到被测气体的颗粒浓度大于50mg/m3时，该气体的颗粒浓度过大超过了流量计准确测量的范围，报警灯开始闪烁报警。
线路切换装置在布置时要考虑到其在壳体上的相对位置，应与壳体尺寸相匹配。压电传感器Ⅰ、压电传感器Ⅱ和压电传感器Ⅲ的长度要与壳体内流道的尺寸大小相匹配，减少对气体内流场产生影响。起旋器和消旋器的尺寸大小要与壳体内流道的尺寸大小相匹配。
本发明的技术效果在于：
本发明将不受所测量环境的气体颗粒浓度对被测气体流量测量的影响，实现了一种适用于不同颗粒浓度气体的可自动调节预设仪表系数和压电传感器位置的旋进旋涡流量计，保证测量准确性的同时降低了工业生产中事故发生的潜在隐患。
附图说明
图1是新型旋进旋涡流量计测量系统总视图；
图2是新型旋进旋涡流量计测量系统半剖图；
图3是三种颗粒浓度气体涡核轨迹原理图；
图4是线路切换线路切换系统细节图；
图5是新型旋进旋涡流量计整体图。
图中：进口法兰1、气体颗粒浓度检测仪2、报警灯3、数据传输线4、壳体5、起旋器6、压电传感器Ⅰ7、压电传感器Ⅱ8、压电传感器Ⅲ9、线路切换装置10、压电传感器总控制线11、温度传感器12、消旋器13、出口法兰14、显示及处理装置15、总信号输出接口16、颗粒浓度信号输入接口17、线路切换信号输出接口18、压力传感器19、正常颗粒浓度气体涡核轨迹20、中等颗粒浓度气体涡核轨迹21、高颗粒浓度气体涡核轨迹22、压电传感器传输线Ⅰ23、压电传感器传输线Ⅱ24、压电传感器传输线Ⅲ25、温度传感器传输线26。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
如图1所示，本发明具体实施包括气体颗粒浓度检测仪2、壳体5、报警灯3、起旋器6、压电传感器Ⅰ7、压电传感器Ⅱ8、压电传感器Ⅲ9、线路切换装置10和消旋器13；气体颗粒浓度检测仪2布置于壳体5前的前置管道上，前置管道的入口端连接与进口法兰1相连，壳体2出口端与出口法兰19相连，气体颗粒浓度检测仪2用于检测被测气体的颗粒浓度，通过气体颗粒浓度检测仪2的被测气体进入壳体5的内流道中，内流道的入口端和出口端分别置有起旋器6和消旋器13；气体颗粒浓度检测仪2通过数据传输线4连接到显示及处理装置15的颗粒浓度信号输入接口17.
如图4所示，线路切换装置10布置于壳体5顶部，线路切换装置10一端经压电传感器总控制线11连接到显示及处理装置15的线路切换信号输出接口18，线路切换装置10另一端分别经压电传感器传输线Ⅰ23、压电传感器传输线Ⅱ24和压电传感器传输线Ⅲ25后与压电传感器Ⅰ7、压电传感器Ⅱ8和压电传感器Ⅲ9连接，压电传感器传输线Ⅰ23与压电传感器Ⅰ7相连，压电传感器传输线Ⅱ24与压电传感器Ⅱ8相连，压电传感器传输线Ⅲ25与压电传感器Ⅲ9相连，压电传感器Ⅰ7、压电传感器Ⅱ8和压电传感器Ⅲ9均安装在壳体5顶部，压电传感器14探头端向下伸入到壳体2内流道中。
如图5所示，壳体5上还安装有温度传感器12，穿过壳体5上设置的安装孔伸入到壳体5的内流道中，温度传感器12经温度传感器传输线26连接到显示及处理装置15中，显示及处理装置15上设有调节信号输出接口10，温度传感器传输线26连接到调节信号输出接口10。
显示及处理装置15上设有总信号输出接口16，总信号输出接口16连接到外部的控制台，以达到将所有检测数据导入控制台的目的。
气体颗粒浓度检测仪2将检测的气体颗粒浓度值通过数据传输线4传输到显示及处理装置15中，显示及处理装置15内储存有不同气体颗粒浓度下对应的标准仪表系数，通过由气体颗粒浓度检测仪2检测到的气体颗粒浓度值选定对应的标准仪表系数作为预设仪表系数。
如图4所示，压电传感器Ⅰ7、压电传感器Ⅱ8和压电传感器Ⅲ9沿壳体5内流道轴向从入口端到出口端方向间隔布置，压电传感器Ⅰ7、压电传感器Ⅱ8和压电传感器Ⅲ9分别用于测定正常颗粒浓度、中等颗粒浓度和高颗粒浓度气体的涡核频率。
气体颗粒浓度值以不同频率脉冲电压信号的形式传输到新型旋进旋涡流量计的处理器中,处理器根据不同的脉动频率的电压信号对被检测气体的颗粒浓度进行分类并输出不同频率与幅值的电压信号：颗粒浓度大于0mg/m3且小于1.5mg/m3时为正常颗粒浓度测量，输出低频率与低幅值的电压信号至线路自动切换装置中；颗粒浓度大于1.5mg/m3且小于10mg/m3时为中等颗粒浓度测量，输出低频率高幅值的电压信号至线路自动切换装置中；颗粒浓度大于10mg/m3且小于50mg/m3时为高颗粒浓度测量，输出高频率与高幅值的电压信号至线路自动切换装置中；颗粒浓度大于50mg/m3时超出流量计准确测量范围，将输出脉冲电压信号至报警灯中，报警灯亮起不输出任何信号至线路自动切换装置中，流量计停止工作。
当线路自动切换装置接收到低频率与低幅值的电压信号时，线路自动切换装置将接通压电传感器传输线Ⅰ，压电传感器传输线Ⅱ与压电传感器传输线Ⅲ均断开使的压电传感器Ⅰ开始测定，压电传感器Ⅱ与压电传感器Ⅲ不进行测定；当线路自动切换装置接收到低频率高幅值的电压信号时，线路自动切换装置将接通压电传感器传输线Ⅱ，压电传感器传输线Ⅰ与压电传感器传输线Ⅲ均断开使的压电传感器Ⅱ开始测定，压电传感器Ⅰ与压电传感器Ⅲ不进行测定；当线路自动切换装置接收到高频率与高幅值的电压信号时，线路自动切换装置将接通压电传感器传输线Ⅲ，压电传感器传输线Ⅱ与压电传感器传输线Ⅰ均断开使的压电传感器Ⅲ开始测定，压电传感器Ⅱ与压电传感器Ⅰ不进行测定。
压电传感器7、8、9将自身采集的压力脉动频率作为涡核频率，通过气体颗粒浓度检测仪2采集到气体颗粒浓度值，根据气体颗粒浓度值对应找到预设仪表系数，通过涡核频率和预设仪表系数计算出被测气体的流量并在显示及处理装置15上显示，以达到准确测定不同颗粒浓度气体流量的目的。
具体是用以下公式通过涡核频率和预设仪表系数计算获得气体流量：
Q＝f/K
其中，Q表示流量，f表示涡核频率，K表示预设仪表系数。
本发明的实施例进行标准流量测量，对不同颗粒浓度的气体在预设仪表系数进行调整的情况下，在三个不同压电传感器所得到的气体流量的结果如下表所示。
由上表可见，浓度在0～1.5mg/m3下压电传感器Ⅰ处检测的流量更准确，接近标准流量；浓度在1.5～10mg/m3下压电传感器Ⅱ处检测的流量更准确，接近标准流量；浓度在10～50mg/m3下压电传感器Ⅲ处流量检测的流量更准确，接近标准流量。
根据不同的气体颗粒浓度对压电传感器的位置和预设仪表系数进行自动修正和切换，以达到精准测定流量的目的。

Claims (3)

1.一种适用于不同颗粒浓度气体的新型旋进旋涡流量计，其特征在于：包括气体颗粒浓度检测仪（2）、壳体（5）、报警灯（3）、起旋器（6）、压电传感器Ⅰ（7）、压电传感器Ⅱ（8）、压电传感器Ⅲ（9）、线路切换装置（10）和消旋器（13）；气体颗粒浓度检测仪（2）布置于壳体（5）前的前置管道上，前置管道的入口端连接与进口法兰（1）相连，壳体（2）出口端与出口法兰（19）相连，通过气体颗粒浓度检测仪（2）的被测气体进入壳体（5）的内流道中，内流道的入口端和出口端分别置有起旋器（6）和消旋器（13）；气体颗粒浓度检测仪（2）通过数据传输线（4）连接到显示及处理装置（15）的颗粒浓度信号输入接口（17）；线路切换装置（10）布置于壳体（5）顶部，线路切换装置（10）一端经压电传感器总控制线（11）连接到显示及处理装置（15）的线路切换信号输出接口（18），线路切换装置（10）另一端分别经压电传感器传输线Ⅰ（23）、压电传感器传输线Ⅱ（24）和压电传感器传输线Ⅲ（25）后与压电传感器Ⅰ（7）、压电传感器Ⅱ（8）和压电传感器Ⅲ（9）连接，压电传感器Ⅰ（7）、压电传感器Ⅱ（8）和压电传感器Ⅲ（9）均安装在壳体（5）顶部，压电传感器（14）探头端向下伸入到壳体（2）内流道中；
所述的气体颗粒浓度检测仪（2）将检测的气体颗粒浓度值通过数据传输线（4）传输到显示及处理装置（15）中，显示及处理装置（15）内储存有不同气体颗粒浓度下对应的标准仪表系数，通过由气体颗粒浓度检测仪（2）检测到的气体颗粒浓度值选定对应的标准仪表系数作为预设仪表系数；
所述的压电传感器Ⅰ（7）、压电传感器Ⅱ（8）和压电传感器Ⅲ（9）沿壳体（5）内流道轴向从入口端到出口端方向间隔布置，压电传感器Ⅰ（7）、压电传感器Ⅱ（8）和压电传感器Ⅲ（9）分别用于测定正常颗粒浓度、中等颗粒浓度和高颗粒浓度气体的涡核频率。
2.根据权利要求1所述的一种适用于不同颗粒浓度气体的新型旋进旋涡流量计，其特征在于：所述的压电传感器（7、8、9）将自身采集的压力脉动频率作为涡核频率，通过气体颗粒浓度检测仪（2）采集到气体颗粒浓度值，根据气体颗粒浓度值对应找到预设仪表系数，通过涡核频率和预设仪表系数计算出被测气体的流量并在显示及处理装置（15）上显示。
3.根据权利要求1所述的一种适用于不同颗粒浓度气体的新型旋进旋涡流量计，其特征在于：所述的壳体（5）上还安装有温度传感器（12），穿过壳体（5）上设置的安装孔伸入到壳体（5）的内流道中，温度传感器（12）经温度传感器传输线（26）连接到显示及处理装置（15）中。
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