CN108318090B - 适用于大口径管道流量测量的流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于大口径管道流量测量的流量计，包括壳体，沿流体流动方向所述壳体内依次设置有与所述壳体截面匹配的导流板和整直流板，管口逐级收缩的整流结构以及流量传感器，所述流量传感器插入所述壳体内的探测头为圆弧形管状结构且敏感鼻孔正对所述流体流动方向，所述整流结构包括多个整流管段，针对每个整流管段，其管口逐渐变小，且沿所述流体流动方向，整流管段的倾斜角变大后再变小。本发明通过设置导流板、整直流板和整流结构，可以缩小大口径管道中流量的流场差异，从而提高流量测量准确度，并且通过对流量传感器的探测头的形状进行设计，可以进一步提高测量准确度。

Description

适用于大口径管道流量测量的流量计

技术领域

本发明属于流量测量领域，具体涉及一种适用于大口径管道流量测量的流量计。

背景技术

目前在实际工业现场经常会出现用于输送流体的大口径管道，经申请人研究发现，随着管道口径的逐渐增大，仪表前直管段难以满足标准要求，管道内流场变化较大，利用传统的流量计进行流量测量存在的误差也越大。特别地，对大口径管道阻力件(例如弯头)的输出流量进行测量时误差更大，为了提高阻力件输出流量测量的准确度，可以延长阻力件后相连的直管段，再将传统的流量计插入距离阻力件较远的直管段中进行流量测量，但是这样又会占据工业现场较多空间。

例如，在工业污染行业，在排放烟气时通常采用大口径管道，在大口径管道中插入流量计对烟气排放量进行统计，传统的流量计测量误差较大，一方面测量值大于实际值，会增加企业排污费用，另一方面测量值小于实际值，会给环保部门执法带来一定难度，由此可见，大口径管道的流量精确测量在环保执法方面具有非常重大的意义。

发明内容

本发明提供一种适用于大口径管道流量测量的流量计，以解决目前流量计测量准确度较低的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种适用于大口径管道流量测量的流量计，包括壳体，沿流体流动方向所述壳体内依次设置有与所述壳体截面匹配的导流板和整直流板，管口逐级收缩的整流结构以及流量传感器，所述流量传感器插入所述壳体内的探测头为圆弧形管状结构且其敏感鼻孔正对所述流体流动方向，所述整流结构包括多个整流管段，针对每个整流管段，其管口逐渐变小，且沿所述流体流动方向，整流管段的倾斜角变大后再变小。

在一种可选的实现方式中，所述壳体设置在管道阻力件的输出端或者所述管道阻力件的输出端相连的直管段任意位置上。

在另一种可选的实现方式中，所述导流板为两层，每层导流板都由多个相互平行导流片组成，每个导流片的两端分别连接所述壳体的内壁，且上下两层导流板中导流片相互垂直交叉。

在另一种可选的实现方式中，所述整直流板为蜂窝状，由波浪形金属条抵对相连而成。

在另一种可选的实现方式中，所述整流管段为五段，其中沿所述流体流动方向，第一整流管段的倾斜角小于第二整流管段的倾斜角，所述第二整流管段至第五整流管段的倾斜角逐渐减小，所述第五整流管段的倾斜角为0，所述第一整流管段与所述壳体内壁相接。

在另一种可选的实现方式中，所述第五整流管段上设置有第一通孔，所述壳体上设置有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述探测头依次穿过所述第二通孔、第一通孔插入到所述整流结构内。

在另一种可选的实现方式中，所述探测头垂直于大口径管道插入所述第五整流管段内。

在另一种可选的实现方式中，所述流量传感器为靶式皮托管流量传感器。

在另一种可选的实现方式中，所述探测头为相对设置的两个，其中一个探测头的敏感鼻孔正对所述流体流动方向。

在另一种可选的实现方式中，所述整流结构与所述壳体内壁之间设置有固定板。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置导流板、整直流板和整流结构，可以缩小大口径管道流场差异，从而提高流量测量准确度，并且通过对流量传感器的探测头的形状进行设计，可以进一步提高测量准确度；

2、本发明流量计尤其适用于大口径管道中仪表前直管段不足时流体流经阻力件后的流量测量；

3、本发明通过将整直流板设计为蜂窝状，由波浪形金属条抵对相连而成，可以降低加工难度，提高生产效率；

4、本发明在对流体进行整流时，并不是采用平滑的管口逐级收缩的结构进行整流，而是利用棱角分明的多个整流管段进行整流，每个整流管段自身的管口逐渐变小并且各个整流管段的倾斜角是从变大后再变小，这样可以大大缩小大口径管道内流体流场的差异性，实现充分整流，在整流充分的前提下进行流量测量，可以提高流量测量的准确度；

5、本发明通过将流量传感器插入整流结构的第五整流管段中，可以进一步提高流量测量的准确度；

6、本发明对靶式皮托管流量传感器进行了设计，将其探测头设计为圆弧形管状，其速度头系数可采用小型风洞标定，由此本发明中流量传感器不仅可以适用于大口径管道流量测量，而且降低了标定难度和标定成本，提高流量测量准确度；

7、本发明通过在整流结构与壳体内壁之间设置固定板，可以保证流量计使用的稳定性。

附图说明

图1是本发明适用于大口径管道流量测量的流量计的一个实施例结构示意图；

图2是图1中导流板的A-A视图；

图3是图1中区域B的放大视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本发明适用于大口径管道流量测量的流量计的一个实施例电路示意图。该流量计可以包括壳体1，沿流体流动方向所述壳体1内依次设置有与所述壳体1截面匹配的导流板2和整直流板3，管口多级收缩的整流结构4以及流量传感器5，所述流量传感器5插入所述壳体1内的探测头51为圆弧形管状结构且其敏感鼻孔正对所述流体流动方向，所述整流结构4包括多个整流管段，针对每个整流管段，其管口逐渐变小，且沿所述流体流动方向，整流管段的倾斜角变大后再变小。

本实施例中，结合图2所示，所述导流板2为两层21和22，每层导流板都由多个相互平行导流片20组成，每个导流片的两端分别连接所述壳体1的内壁，且上下两层导流板中导流片相互垂直交叉。所述整直流板3为蜂窝状，由波浪形金属条抵对相连而成，在相连时波浪形金属条的凸出部与相邻波浪形金属条的凸出部抵对。本发明通过采用波浪形金属条来制成蜂窝状的整直流板，而非在整个金属板上加工出蜂窝形状，可以降低加工难度，提高生产效率。结合图3所示，所述整流管段可以为五段，沿所述流体流动方向，第一整流管段41的倾斜角小于第二整流管段42的倾斜角，所述第二整流管段42至第五整流管段45的倾斜角逐渐减小，所述第五整流管段45的倾斜角为0，并且所述第一整流管段41与所述壳体内壁相接，以便对输送至所述壳体内的所有流体进行整流。本发明在对流体进行整流时，并不是采用平滑的管口逐级收缩的结构进行整流，而是利用棱角分明的多个整流管段进行整流，每个整流管段自身的管口逐渐变小并且各个整流管段的倾斜角是从变大后再变小，这样可以大大缩小大口径管道内流体流场的差异性，实现充分整流，在整流充分的前提下进行流量测量，可以提高流量测量的准确度。由于在整流过程中，流体之间会发生混流振动，因此为了保证流量计使用的稳定性，在整流结构4与壳体1内壁之间设置有固定板。

为了进一步提高流量测量的准确度，结合图1所示，所述第五整流管段45上设置有第一通孔，所述壳体1上设置有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述探测头51依次穿过所述第二通孔、第一通孔插入到所述整流结构4中的第五整流管段45内。由于经整流后的流体流入大口径管道后，仍然会受到大口径管道自身设计的影响而使流体流场差异性很大，如果将流量传感器插入壳体内的其他位置，则仍存在测量准确度较低的问题，因此本发明通过将流量传感器插入壳体内的整流结构中，可以进一步提高流量测量的准确度。

目前常用的流量传感器主要包括S型皮托管流量传感器和矩阵式全截面流量传感器，S型皮托管流量传感器是基于探测头内的点流速来推算流量，但是由于其只针对点进行流速测量，并不适用于测量流场分布变化大的大口径管道的流量。因此目前在测量大口径管道的流量时通常采用矩阵式全截面流量传感器，但是这种流量传感器需要对大口径管道的截面进行标定测量，由于工业现场大口径管道的径口大小、形状不一，因此使用矩阵式全截面流量传感器时标定难度较大。经申请人研究发现，传统的皮托管流量传感器探测头的敏感鼻孔为倾斜面，相比于倾斜面，本发明将探测头设计为圆弧形管状，可以提高流量测量准确度。为此，本发明对靶式皮托管流量传感器进行了设计，将其探测头设计为圆弧形管状，其速度头系数可采用小型风洞标定，由此本发明流量传感器不仅可以适用于大口径管道流量测量，而且可以降低标定难度和标定成本，提高流量测量准确度。其中，本发明中靶式皮托管流量传感器插入整流结构的第五整流管段内的探测头为圆弧形管状结构，并垂直于所述大口径管道。所述探测头为相对设置的两个，其中一个探测头的敏感鼻孔正对所述流体流动方向。

本发明流量计可以直接安装在不存在阻力件的大口径管道上使用。输入壳体1内的流体经导流板2导流后被输送至整直流板3，由整直流板3将紊乱的流体整流成直流，流体经整直流板3处理后被输送至后方的整流结构4，对流体做进一步整流，以进一步降低大口径管道内流体流场的差异性。由此，流体流经导流板2、整直流板3和整流结构4后，大口径管道内各个区域流体的流场差异性逐渐减小，流量传感器5可以准确地测量出大口径管道内的流量。此外，传统的流量传感器插入管道内的探测头的敏感鼻孔为斜面，本发明通过将探测头设置为圆弧形管状结构，可以进一步提高大口径管道流量测量的准确性。另外，经申请人研究发现，流体从大口径管道各种弯头输出时的流场差异性很大，而流体经过本发明整流后流场差异性大大缩小。由此，本发明流量计尤其适用于安装在管道阻力件的输出端或者所述管道阻力件的输出端相连的直管段任意位置上。所述阻力件的输出端包括大口径管道各种弯头的输出端。由上述实施例可见，本发明通过设置导流板、整直流板和整流结构，可以缩小大口径管道中流量的流场差异，从而提高流量测量准确度，并且通过对流量传感器的探测头的形状进行设计，可以进一步提高测量准确度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种适用于大口径管道流量测量的流量计，其特征在于，包括壳体，沿流体流动方向所述壳体内依次设置有与所述壳体截面匹配的导流板和整直流板，管口逐级收缩的整流结构以及流量传感器，所述流量传感器插入所述壳体内的探测头为圆弧形管状结构且其敏感鼻孔正对所述流体流动方向，所述整流结构包括多个整流管段，针对每个整流管段，其管口逐渐变小，且沿所述流体流动方向，整流管段的倾斜角变大后再变小；

所述壳体设置在管道阻力件的输出端或者所述管道阻力件的输出端相连的直管段任意位置上；

所述导流板为两层，每层导流板都由多个相互平行导流片组成，每个导流片的两端分别连接所述壳体的内壁，且上下两层导流板中导流片相互垂直交叉；

所述整直流板为蜂窝状，由波浪形金属条抵对相连而成；

所述整流管段为五段，其中沿所述流体流动方向，第一整流管段的倾斜角小于第二整流管段的倾斜角，所述第二整流管段至第五整流管段的倾斜角逐渐减小，所述第五整流管段的倾斜角为0，所述第一整流管段与所述壳体内壁相接；

所述第五整流管段上设置有第一通孔，所述壳体上设置有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述探测头依次穿过所述第二通孔、第一通孔插入到所述整流结构内。

2.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于，所述探测头垂直于大口径管道插入所述第五整流管段内。

3.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于，所述流量传感器为靶式皮托管流量传感器。

4.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于，所述探测头为相对设置的两个，其中一个探测头的敏感鼻孔正对所述流体流动方向。

5.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于，所述整流结构与所述壳体内壁之间设置有固定板。