CN107976222A - 一种皮托管一体化气体质量流量测量方法 - Google Patents

一种皮托管一体化气体质量流量测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107976222A
CN107976222A CN201610916041.4A CN201610916041A CN107976222A CN 107976222 A CN107976222 A CN 107976222A CN 201610916041 A CN201610916041 A CN 201610916041A CN 107976222 A CN107976222 A CN 107976222A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
tube
pipeline
mixed
mass flow
Prior art date
Application number
CN201610916041.4A
Other languages
English (en)
Inventor
陈怡�
李艳芝
李钦柯
Original Assignee
中石化洛阳工程有限公司
中石化炼化工程(集团)股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中石化洛阳工程有限公司, 中石化炼化工程(集团)股份有限公司 filed Critical 中石化洛阳工程有限公司
Priority to CN201610916041.4A priority Critical patent/CN107976222A/zh
Publication of CN107976222A publication Critical patent/CN107976222A/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/86Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
    • G01F1/88Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure with differential pressure measurement to determine the volume flow

Abstract

本发明公开了一种皮托管一体化气体质量流量测量方法,以克服现有技术无法准确测量管道内混合多组分气体的质量流量的缺点。该方法是:在混合多组分气体通过的管道壁上开设一个圆形孔,通过管道法兰短管把皮托管传感器装在管道上,管道内的混合多组分气体进入引流管和导压管,并通过导压管与管道法兰短管之间的环形缝隙进入到取样管,旋涡频率传感器检测旋涡的频率,温度变送器和压力变送器测量出混合多组分气体的温度和压力,差压变送器测出引流管和导压管之间的压差,所有测量信号均输入到流量计算机,最终得出管道内混合多组分气体的质量流量。

Description

一种皮托管一体化气体质量流量测量方法

技术领域

[0001] 本发明属于气体质量流量测量,涉及一种皮托管一体化气体质量流量测量方法。

背景技术

[0002] 皮托管,英文名称Pitot tube,是通过测量流动气体的总压和静压来确定气流速 度的一种管状装置,由法国H.皮托发明而得名。皮托管的构造为双层套管,其原理是利用头 部中心处总压孔引入的来流总压和外套管壁上静压孔引入的来流静压,经差压变送器换算 之后转化为流体的流速或流量。皮托管是皮托管流量计的技术基础。

[0003] 卡门(Karman)旋涡,是在流体中设置旋涡发生体,从旋涡发生体两侧交替地产生 的有规则旋涡,旋涡的发生频率与流过旋涡发生体的流体平均速度成正比。卡门(Karman) 旋涡理论是涡街流量计的技术基础。在“卡门旋涡的理论分析及应用”(侯海存,青海师范大 学学报,2005.3,P23-25)—文中关于卡门旋涡的理论进行了分析,卡门旋涡空气流量计的 工作原理是:在卡门涡流发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头和接收探头,因卡 门涡流对空气密度的影响,就会使超声波从发射探头到接收探头的时间比无旋涡时变晚而 产生相位差。对此相位信号进行处理,就可得到旋涡脉冲信号,即代表体积流量的电信号输 出,再乘以密度即得质量流量。

[0004]目前采用皮托管原理测量管道内气体质量流量的流量计主要包括皮托管传感器 和差压变送器。

[0005] 中国专利201220403958.1公开了一种插入式皮托管射流流量计。该射流流量计包 括皮托管,所述皮托管包括迎风管和背风管,所述迎风管和背风管之间串接有射流传感器, 所述射流传感器包括传感器壳体,传感器壳体通过其前端设置的介质进口与迎风管连接, 通过其后端设置的介质出口与背风管连接,所述介质进、出口通过传感器壳体中设置的计 量腔连通;由于本技术的插入式皮托管射流流量计在其迎风管和背风管之间串接有射流传 感器,因此大大增加了产品的分辨力,使得其能够满足介质极低速流动的场合的需要,可解 决皮托管分辨力差的问题。中国专利201410042184.8公开了一种压差流量测量系统,其包 括连接到测量电路的压力传感器。细长探测器被配置以插入到管道中,所述管道载送过程 流体流。压力传感器感测在流体流过探测器时在流体流中产生的压差。涡旋脱落稳定器定 位成接近细长探测器并且定位在过程流体流中。涡旋脱落稳定器被配置以稳定靠近细长探 测器的流体流中的涡旋脱落。

[0006] 皮托管传感器具有导压管和取压头,导压管包括全压管和静压管,取压头的上部 具有全压孔和静压孔,取压头的下段为柱形接头,所述全压孔通过全压通道与所述全压管 连通,静压孔通过静压通道与所述静压管连通,所述全压管和静压管与所述差压变送器的 输入端相连相连,差压变送器的信号输出端与所述流量计算机的信号输入端相连,上述结 构的皮托管质量流量计仅适用于测量管道内仅有一种气体,且气体处于标准状态(常温常 压)下的质量流量,上述结构的皮托管质量流量计在使用时,皮托管传感器从管道的侧壁垂 直地插入管道内,让全压孔和静压孔的中心点连线在管道的轴线上,全压孔对着流体的来 流方向,静压孔对着流体的去流方向,流体在管道内流动时,在导压管上端的全压接口和静 压接口分别输出管道内流动着的流体的全压和静压,用管道内流动着流体的全压和静压, 按流体力学原理可以计算出管道内流体的体积流量,再根据管道内的流体在标准状态下 (常温常压)的密度,最终在流量计算机内计算出管道内流体的质量流量,并在计算机上显 示。但是当管道内流动的是混合多组分气体,且处于实际工艺条件下(非标准状态),上述结 构的皮托管质量流量计则无法准确测量管道内混合多组分气体的质量流量。

发明内容

[0007] 本发明在于提供一种皮托管一体化气体质量流量测量方法,以克服现有技术无法 准确测量管道内混合多组分气体的质量流量的缺点。

[0008] 本发明提供一种皮托管一体化气体质量流量测量方法,其特征在于:在混合多组 分气体通过的管道壁上开设一个圆形孔,通过管道法兰短管把皮托管传感器装在管道上, 使导压管和引流管伸入到管道内,管道内的混合多组分气体通过导压管与管道法兰短管之 间的环形缝隙进入到取样管,旋涡频率传感器通过进入到取样管中的混合多组分气体,检 测到旋涡的频率,并把测量信号输入到流量计算机,计算出混合多组分气体在标准状态下 的密度,管道内的混合多组分气体进入引流管和导压管,引流管上连有温度变送器和压力 变送器,测量出管道内混合多组分气体的实际温度和压力,并把测量信号输入到流量计算 机,差压变送器分别与引流管和导压管连接,可测出引流管和导压管之间的压差,并把测量 信号输入到流量计算机,结合管道内混合多组分气体的流量、标准状态的密度,并以管道内 的实际工况下的温度和压力作为补偿,通过流量计算机进行计算,最终得出管道内混合多 组分气体的质量流量。

[G009] 本发明进一步技术特征在于:所述圆形孔的径向尺寸一般介于皮托管流量传感器 的导压管内径和管道法兰短管内径之间。

[0010]本发明进一步技术特征在于:所述引流管与管道法兰短管之间设置有法兰球阀, 管道内混合多组分气体的质量流量测量完成后,关闭该法兰球阀。

[0011] 本发明进一步技术特征在于:所述导压管的内径一般为40〜70mm。

[0012]本发明进一步技术特征在于:所述管道法兰短管的内径一般比导压管的内径大4 〜lOmrn,引流管内径一般与管道法兰短管内径相等。

[0013]本发明主要用于准确测量管道内流经的在实际工艺条件下(非标准状态)的混合 多组分气体质量流量。如主要用于天然气、石油、化工、冶金、环保等行业的气体计量,例如 火炬气、气田放空气、加热炉烟道气的气体计量等。

[0014] 本发明与现有技术相比具有的优点是:本发明一种皮托管一体化气体质量流量测 量方法,结合了皮托管与卡门旋祸的技术基础,可以准确测量管道内混合多组分气体的质 量流量。

[0015]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但附图和具体实施 方式并不限制本发明的范围。

附图说明

[0016]下面结合附图对本发明作进一步地详细说明。

[0017]图1是本友明皮托曾一体化质量流量计安装在管道上时的局剖视结构示意图

[0018] 图2是图1中皮托管传感器结构示意图。 …。

[0019] 图中所示附图标记是:

[0020] 1、皮托管传感器;2、差压变送器;3、流量计算机;4、取压头;5、导压管;6、管道法兰 短管;7、环形缝隙;8、引流管;9、温度变送器;丨〇、压力变送器;丨丨、旋涡频率传感器.i 2、取样 管;13、法兰球阀;20、圆形孔;21、管道。 ’

具体实施方式

[0021]参见图1 一图2,本发明一种皮托管一体化气体质量流量测量方法,在混合多组分 气体流动通过的管道21壁上开设一个圆形孔,通过管道法兰短管6把皮托管传感器丨装在管 道21上,使导压管5和引流管8伸入到管道21内,打开法兰球阀13,管道21内的混合多组分气 体遇到导压管5底部的取压头4时,产生旋涡,会有一部分混合多组分气体通过导压管5与管 道法兰短管6之间的环形缝隙7进入到取样管12,旋涡频率传感器11通过进入到取样管12中 的混合多组分气体,检测到旋涡的频率,并把测量信号输入到流量计算机3,计算出混合多 组分气体在标准状态下的密度,另外,管道内的混合多组分气体还会分别进入引流管8和导 压管5,引流管8上连有温度变送器9和压力变送器10,温度变送器9和压力变送器10测量出 管道21内混合多组分气体的实际温度和压力,并把测量信号传输到流量计算机3,差压变送 器2分别与引流管8和导压管5连接,可测出引流管8和导压管5之间的压差,并把测量信号传 输到流量计算机3,结合管道21内混合多组分气体的流量、标准状态的密度,并以管道21内 的实际工况下的温度和压力作为补偿,通过流量计算机3进行计算,最终得出管道21内混合 多组分气体的质量流量。

[0022] 在本发明所述的方法中,圆形孔20的径向尺寸一般介于皮托管流量传感器的导压 管5的内径和管道法兰短管6的内径之间。

[0023] 在本发明所述的方法中,所述引流管8和管道法兰短管6之间设置有法兰球阀13, 管道21内混合多组分气体的质量流量测量完成后,关闭该法兰球阀13。

[0024] 在本发明所述的方法中,所述导压管5的内径一般为40〜70mm,管道法兰短管6的 内径一般比导压管5的内径大4〜10mm,引流管8—般与管道法兰短管6内径相等。

[0025] 计算混合多组分气体的标准密度,理论推理如下:

[0026] 管道21内气体通过作为旋涡发生体的皮托管传感器1探头时,交替地产生有规则 的旋涡(卡门漩涡),根据卡门漩涡理论,气体的体积流量Q1和旋涡脉冲的频率f成正比,即 Ql=kiXf,其中ki是比例系数。

[0027] 同时,根据皮托管原理,通过皮托管传感器1与差压流量计测量出的气体体积流量 Q2 = k2X ((AP/p)的平方根)的商的平方根,其中k2是比例系数、AP是全压与静压的压差、 是标准状态下气体密度。

[0028] 这两个体积流量Q1、Q2应相等,因此可以计算出混合气体标准状态下的密度值P。

Claims (6)

1. 一种皮托管一体化气体质量流量测量方法,其特征在于:该方法包括下述步骤,在混 合多组分气体通过的管道壁上开设一个圆形孔,通过管道法兰短管把皮托管传感器装在管 道上,使导压管伸入到管道内,管道内的混合多组分气体遇到导压管底端的取压头时,通过 导压管与管道法兰短管之间的环形缝隙进入到取样管,旋涡频率传感器通过进入到取样管 中的混合多组分气体,检测到旋涡的频率,并把测量信号输入到流量计算机,计算出混合多 组分气体在标准状态下的密度,管道内的混合多组分气体进入引流管和导压管,引流管上 连有温度变送器和压力变送器,测量出管道内混合多组分气体的实际温度和压力,并把测 量信号输入到流量计算机,差压变送器分别与引流管和导压管连接,可测出引流管和导压 管之间的压差,并把测量信号输入到流量计算机,结合管道内混合多组分气体的流量、标准 状态的密度,并以管道内的实际工况下的温度和压力作为补偿,通过流量计算机进行计算, 最终得出管道内混合多组分气体的质量流量。
2.根据权利要求1所述的一种皮托管一体化气体质量流量测量方法,其特征在于:所述 圆形孔的径向尺寸介于皮托管流量传感器的导压管内径和管道法兰短管内径之间。
3.根据权利要求1所述的一种皮托管一体化气体质量流量测量方法,其特征在于:所述 引流管和管道法兰短管之间设置有法兰球阀,管道内混合多组分气体的质量流量测量完成 后,关闭该法兰球阀。
4. 根据权利要求1或2或3所述的一种皮托管一体化气体质量流量测量方法,其特征在 于:所述导压管的内径为40〜70mm。
5. 根据权利要求1或2或3所述的一种皮托管一体化气体质量流量测量方法,其特征在 于:所述管道法兰短管内径与引流管内径相等,管道法兰短管内径比导压管的内径大4〜 10酬〇 车或3所述的—种皮托管—体化气体质量麵测量方法,斯寺征在 于:所土的内勒4Q〜7Q_,管道法兰短管的内径—般比导压管的内径大4〜10mm 管道法兰fel管内径与引流管内径_。 ^ 1〇mm,
CN201610916041.4A 2016-10-21 2016-10-21 一种皮托管一体化气体质量流量测量方法 CN107976222A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610916041.4A CN107976222A (zh) 2016-10-21 2016-10-21 一种皮托管一体化气体质量流量测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610916041.4A CN107976222A (zh) 2016-10-21 2016-10-21 一种皮托管一体化气体质量流量测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107976222A true CN107976222A (zh) 2018-05-01

Family

ID=62003742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610916041.4A CN107976222A (zh) 2016-10-21 2016-10-21 一种皮托管一体化气体质量流量测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107976222A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108759939A (zh) * 2018-05-11 2018-11-06 福标测量仪表(上海)有限公司 一种流量测量方法
CN109580165A (zh) * 2018-11-19 2019-04-05 江苏科技大学 一种用于背压容器的探针
CN110044578A (zh) * 2019-04-26 2019-07-23 华中科技大学 一种用于高超声速风洞压力脉动测量的皮托管装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323657A (en) * 1991-11-04 1994-06-28 Badger Meter, Inc. Volumetric flow corrector and method
CN104165664A (zh) * 2014-08-22 2014-11-26 辽宁毕托巴科技有限公司 毕托巴一体化质量流量计
CN204007745U (zh) * 2014-08-22 2014-12-10 辽宁毕托巴科技有限公司 毕托巴一体化质量流量计
CN104713606A (zh) * 2015-03-12 2015-06-17 新奥科技发展有限公司 多组分气体的流量测量方法及装置
CN204514403U (zh) * 2015-01-29 2015-07-29 上海科洋科技股份有限公司 一种差压涡街质量流量计
CN206269871U (zh) * 2016-10-21 2017-06-20 中石化洛阳工程有限公司 一种皮托管一体化气体质量流量计

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323657A (en) * 1991-11-04 1994-06-28 Badger Meter, Inc. Volumetric flow corrector and method
CN104165664A (zh) * 2014-08-22 2014-11-26 辽宁毕托巴科技有限公司 毕托巴一体化质量流量计
CN204007745U (zh) * 2014-08-22 2014-12-10 辽宁毕托巴科技有限公司 毕托巴一体化质量流量计
CN204514403U (zh) * 2015-01-29 2015-07-29 上海科洋科技股份有限公司 一种差压涡街质量流量计
CN104713606A (zh) * 2015-03-12 2015-06-17 新奥科技发展有限公司 多组分气体的流量测量方法及装置
CN206269871U (zh) * 2016-10-21 2017-06-20 中石化洛阳工程有限公司 一种皮托管一体化气体质量流量计

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈维键等: "《矿山大型机电设备 测试技术手册》", 31 August 1998, 中国矿业大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108759939A (zh) * 2018-05-11 2018-11-06 福标测量仪表(上海)有限公司 一种流量测量方法
CN109580165A (zh) * 2018-11-19 2019-04-05 江苏科技大学 一种用于背压容器的探针
CN110044578A (zh) * 2019-04-26 2019-07-23 华中科技大学 一种用于高超声速风洞压力脉动测量的皮托管装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2972118B1 (en) Flowmeter primary element with sensors
Venugopal et al. Review on vortex flowmeter—Designer perspective
DE102004053142B4 (de) Flanschwirbeldurchflußmesser mit unitären zulaufenden Erweiterungsstücken
CN102625905B (zh) 多相流体测量装置和方法
US3803921A (en) Sampling and flow measuring device
JP5097855B2 (ja) 速度増進フロー測定
US7942065B2 (en) Isokinetic sampling method and system for multiphase flow from subterranean wells
CN103201599B (zh) 超声波流量计量装置
CN101641574B (zh) 研究气-液流体混合物的特性的方法和设备
RU2414686C2 (ru) Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе
US20050229716A1 (en) Detection and measurement of two-phase flow
CN100538307C (zh) 一种大流量气体管道均速管流量计风洞校验方法
CA2170366C (en) Method and apparatus for determining characteristics of fluid flow
US7366621B2 (en) Program product to measure density, specific gravity, and flow rate of fluids
CA2654952C (en) Sonar circumferential flow conditioner
US8056409B2 (en) Hybrid flowmeter that includes an integral vortex flowmeter and a differential flow meter
JP6104918B2 (ja) 脈動流量計
US9046399B2 (en) Minimally intrusive monitoring of a multiphase process flow using a tracer and a spatially arranged array of at least two sensors on a flow pipe
DK1305579T3 (en) GAUGE FOR MEASURING AND MULTIFASEFLUIDER wet gas
US8056424B2 (en) Multi-channel flow sensor with extended flow range and faster response
CN101900623B (zh) 气体/液体流中的气体压力确定
US7963172B2 (en) Multiphase flowmeter using a combination of pressure differentials and ultrasound doppler readings
US6463810B1 (en) Method and device for bi-directional low-velocity flow measurement
US7882751B2 (en) Measuring system with a flow conditioner for flow profile stabilization
US4957007A (en) Bi-directional pressure sensing probe

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180501