CN108458757A - 多孔板、流量测量仪、高低压管道系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流量测量仪，该流量测量仪包括管体、多孔板和两个压力测量模块。该多孔板进一步包括主体，该主体为片状。该主体两侧的中央设置有理流凸部。该理流凸部的周围设有2‑6个气孔。该气孔的外侧设有环形安装部。该多孔板设置在该管体中部，通过该环形安装部与该管体固定连接。两个该压力测量模块通过两个引管各自连接该管体的侧壁。两个该引管与该管体的接口位于该孔板的两侧。本发明的测量仪由于使用了新的多孔板，具有能够进行双向测量，并对较低的流量也具有较高的精确性的特点。

Description

多孔板、流量测量仪、高低压管道系统及控制方法

技术领域

本发明涉及气体流量测量产领域，尤其涉及一种用于双向流量测量的多孔板、流量测量仪、高低压管道系统及控制方法。

背景技术

火炬系统是用来处理石油化工厂、炼油厂、化工厂及其其它工厂或装置无法回收和再加工的可燃和可燃有毒气体及蒸汽的特殊燃烧设施，是保证工厂安全生产、减少环境污染的一项重要措施。现代化工领域，例如石油化工和炼油领域的火炬气回收系统，一般采用既能够处理高压火炬气也能够处理低压火炬气的高低压火炬气系统。这样的系统具有处理能力强的特点因而在化工领域被广泛的应用。但是，这样的系统容易存在爆燃隐患，其原因有二。一方面，火炬气并不是单一组分的气体，其组分相当复杂，而且火炬气的各组分之间的比例经常发生变化。另一方面，由于处理高压火炬气和低压火炬气都需要一些相同的设备，例如气柜、压缩机等。在高低压火炬气系统中通常使高压支线和低压支线共用这些设备。然而无论是高压火炬气还是低压火炬气，其流量、压力并不衡定。因此可能出现压力差，从而导致互窜，即高压火炬气窜到低压火炬气，或低压火炬气窜到高压火炬气。一定程度的高、低压火炬气互窜是可以允许的。但是如果含有氢介质高压火炬气窜到低压火炬气管网，此时低压火炬气管网内有阀门没关，则有可能将含有氢气的介质倒灌进低压管网，进而引起爆燃事故。

由于现有的高低压管道系统仅能进行单向测量，并对较低流量的测量效果较差，所以只能机械的按照生产节拍定时开关高低压火炬气系统中的高压支线和低压支线，处理效率低，柔性差。因此，需要提出一种能够进行双向测量，并对较低的流量也具有较高的精确性的多孔板、流量测量仪、高低压管道系统及控制方法。

发明内容

本发明提供一种能够进行双向测量，并对较低的流量也具有较高的精确性的多孔板、双向流量测量仪、双向高低压管道系统及控制方法。

为了解决本发明的至少一部分技术问题，本发明首先提供了一种用于流量测量仪的多孔板，包括：主体，该主体为片状。该主体两侧的中央分别设置有理流凸部。该理流凸部的周围设有2-6个气孔。该气孔的外侧设有环形安装部。

为了解决本发明的至少一部分技术问题，本发明还提供一种流量测量仪，包括管体、和一多孔板和两个压力测量模块。该多孔板，包括主体，该主体为片状。该主体两侧的中央设置有理流凸部。该理流凸部的周围设有2-6个气孔。该气孔的外侧设有环形安装部。该多孔板设置在该管体中部，通过该环形安装部与该管体固定连接。两个该压力测量模块通过两个引管各自连接该管体的侧壁。两个该引管与该管体的接口分别位于该孔板的两侧。

根据本发明的至少一个实施例，该测量仪的两个该引管上分别设有引管阀门。该压力测量模块包括差压变送器。该管体的两端设有法兰。

根据本发明的至少一个实施例，本发明提供的测量仪还包括计算单元、温度压力测量模块和超声波分子量测量模块。该计算单元与该温度压力测量模块、该超声波分子量测量模块、和两个该压力测量模块的输出计算流量。

为了解决本发明的至少一部分技术问题，本发明还提供一种高低压管道系统，包括：中央控制单元、高压支路和低压支路和进气阀门，该高压支路和该低压支路与该进气阀门的同一端连通。该高压支路上设有第一测量仪、第一温度压力测量模块和第一超声波分子量测量模块。该低压支路上设有第二测量仪、第二温度压力测量模块和第二超声波分子量测量模块；

该第一测量仪是如上所述的测量仪，具有设置在远离该进气阀门一侧的第一压力测量模块和具有设置在靠近该进气阀门一侧的第二压力测量模块。该第二测量仪是如上所述的测量仪，具有设置在远离该进气阀门一侧的第三压力测量模块和具有设置在靠近该进气阀门一侧的第四压力测量模块。该中央控制单元根据该第一压力测量模块、第二压力测量模块、第一温度压力测量模块、第一超声波分子量测量模块、第三压力测量模块、第四压力测量模块、第二温度压力测量模块、第二超声波分子量测量模块的输出计算该高压支路和该低压支路的流量。

根据本发明的至少一个实施例，该中央控制单元根据该第一压力测量模块、第二压力测量模块的输出判断通过该高压支路的流向。当判断为流向该进气阀时，根据该第一压力测量模块、第二压力测量模块、第一温度压力测量模块和第一超声波分子量测量模块的输出计算该高压支路的流量。当判断为背离该进气阀时，根据该第一压力测量模块、第二压力测量模块、第一温度压力测量模块和第二超声波分子量测量模块的输出计算该高压支路的流量。该中央控制单元根据该第三压力测量模块、第四压力测量模块的输出判断通过该第二测量仪的气体的流向；当判断为流向该进气阀时，根据该第三压力测量模块、第四压力测量模块、第二温度压力测量模块和第二超声波分子量测量模块的输出计算该低压支路的流量；当判断为背离该进气阀时，根据该第三压力测量模块、第四压力测量模块、第二温度压力测量模块和第一超声波分子量测量模块的输出计算该高压支路的流量。

根据本发明的至少一个实施例，中央控制单元中存有第一阈值和第二阈值；该高压测量仪和该进气阀门之间设有高压支路阀门，该低压测量仪和该进气阀门之间设有低压支路阀门；当该高压支路的流向被判断为背离该进气阀时，该中央控制单元根据该高压支路的流量和该第一阈值控制该高压支路阀门；当该低压支路的流向被判断为背离该进气阀时，该中央控制单元根据该低压支路的流量和该第二阈值控制该低压支路阀门。

为了解决本发明的至少一部分技术问题，本发明还提供一种控制方法，包括以下步骤：测量管道中如上所述的多孔板两侧的压力差；测量该管道中的温度和压力；测量流经该多孔板的气体的平均分子量；根据该压力差、温度、压力和平均分子量计算流量。

根据本发明的至少一个实施例，本发明还提供的控制方法还包括以下步骤：根据压力差判断流经该多孔板的气体的流向；当判断为正向时，以设置在该管道上的超声波分子量测量模块的输出作为该流经该多孔板的气体的平均分子量；当判断为反向时，以设置在气体来源管道上的超声波分子量测量模块的输出作为该流经该多孔板的气体的平均分子量。

根据本发明的至少一个实施例，本发明还提供的控制方法还包括以下步骤：当判断为反向时，根据该流量开启、关闭该管道上的阀门或者调整该阀门的开启程度。

本发明的测量仪由于使用了新的多孔板，具有能够进行双向测量，并对较低的流量也具有较高的精确性的特点。

附图说明

图1a是本根据发明的一个实施例的多孔板的结构示意图；

图1b是本根据发明的一个实施例的多孔板的剖面结构示意图；

图2是本根据发明的一个实施例的测量仪的剖面结构示意图；

图3是本根据发明的一个实施例的测量系统的结构框图；

图4是本根据发明的另一个实施例的管道系统的结构框图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

参考图1a-1b，根据一个非限制性的例子，本发明首先提供了一种多孔板1。该多孔板1包括一个片状主体11。主体11的两侧的中央设置有向外凸起的理流凸部12。理流凸部12的周围设有4个气孔13。气孔外侧设有适于与管道固定连接的环形安装部14。与传统的多孔分布式孔板相比，本发明所提出的孔板1，其理流凸部12能够对气流进行整流，使得在流量较低的时候气流也能均匀的通过数量较少的气孔13，从而使气流流过孔板1时两侧的压差明显而稳定。提高对流量较小的气流的测量能力。

值得注意的是，上述内容只是对本发明所提供的多孔板的一个可选的例子的一部分特征的说明。事实上，本发明所提供的多孔板还可以具有许多变化。例如，当前理流凸部12为圆锥形。但是，理流凸部12也可以是其他的适于整流的形状，例如半球型等。例如，在当前的例子中该主体11为圆形。但是该主体11也可以是适合于安装在管道上并充满管道内部空间的任何形状。例如，该主体11可以是方形，其主体11的中部设有环形安装部14。该环形安装部14适于与管道结合，位于环形安装部14以外的部位便于抓持。又例如，在上述例子中气孔13的数量是4个，但是根据具体流量、管道大小、气体类型、气体温度等条件的不同，也可以制作例如2个或者6个气孔的孔板。还例如，环形安装部14既可以是如图1a-1b中所示的具有多个连接孔的环形凸台，也可以是其他类型的适于连接的结构，如环形凹槽、内螺纹等。

参考图2，根据一个非限制性的例子，本发明还提供了一种流量测量仪2，包括管体21。图1所示实施例的多孔板1设置在管体21的内部并与管体21的延伸方向垂直。多孔板1通过其安装部14与管体21固定连接的办法固定值管体21上，使得所有通过管体21的空气都只能通过多孔板1的气孔13流过。流量测量仪2还包括两个压力测量模块23。这两个压力测量模块23各自通过引管24连接管体21的侧壁。引管24与管体21连接处为接口。两个接口25分别位于孔板1的两侧，使得两个压力测量模块23可以测量孔板1两侧的压力。进而得到气体经过孔板1造成的压力差，计算出气体的流量和流向。

可选的，在两个引管24上还分别设有引管阀门26。以便开关引管，在需要时能够修理或者更换压力测量模块23。压力测量模块23可以是包括差压变送器231的压力传感器。此外，管体的两端还设有法兰22以便于和其他管道相连接。

下面参考图3来说明在一个非限制性的例子中测量系统20的结构。当然，由于该系统的输出也是流过这一系统的气体的流量，这一系统被称为“测量仪”也并无不妥。只是为了更好的与上述测量仪进行区分，在这个例子中将称之为“测量系统”。

在这个例子中，测量系统20包括一个如前一个例子中所述的，包括管体2、多孔板1和两个压力测量模块23等结构的测量仪2。除了测量仪2之外，该测量系统20还包括温度压力测量模块3、超声波分子量测量模块4和计算单元5。温度压力测量模块3和超声波分子量测量模块4和测量仪2连接在同一管道上，分别测量通过测量仪2的气体的温度、压力和平均分子量。可选的，温度压力测量模块3设置在与测量仪2较为接近的位置，而超声波分子量测量模块4则可以布置在离温度压力测量模块3和测量仪2较远的位置。计算单元5与测量仪2、温度压力测量模块3以及超声波分子量测量模块4都相连，接收来测量仪2、温度压力测量模块3和超声波分子量测量模块4的输出，并以此计算出当前流过测量仪本体20的气体的流量。其中测量仪本体20的输出为两个压力测量模块23的输出。

参考图4根据一个非限制性的例子，本发明还提供了一种高低压管道系统，包括：中央控制单元6、高压支路100、低压支路200和进气阀门7。高压支路100和低压支路200都连接到进气阀门7的同一端。进气阀门7的另一端连接例如气柜、压缩机等可以被高压支路100和低压支路200共用的设备(图中未示出)。高压支路100上设有第一测量仪102、第一温度压力测量模块103和第一超声波分子量测量模块104。与之类似的，低压支路200上设有第二测量仪202、第二温度压力测量模块203和第二超声波分子量测量模块204。中央控制单元6与第一测量仪102、第一温度压力测量模块103、第一超声波分子量测量模块104、第二测量仪202、第二温度压力测量模块203和第二超声波分子量测量模块204都连接并接收其输出。以此计算出高压支路100和低压支路200各自的流量。

上述例子中具体如何计算计算出高压支路100和低压支路200各自的流量的方法可以是多样的。现在以高压支路为例对其中一种可选的方法进行说明。在当前的例子中，中央控制单元6执行以下步骤：

步骤一：根据第一测量仪102的两个压力测量模块的输出，判断通出过所述高压支路的流向。

步骤二：当判断为流向为正向时，(气流以流向进气阀7的方向，即图中自上向下的方向流动)，则认为此时高压支路处在正常工作状态。此时中央控制单元6根据第一测量仪102的两个压力测量模块的压力差、第一温度压力测量模块103和第一超声波分子量测量模块104的输出计算出高压支路100中的气体的流量。

步骤三：当判断为流向为反相时，(气流以背离进气阀7的方向，即图中自下向上的方向流动)，则认为此时高压支路100处在窜流状态，即低压支路中的气体窜到高压之路中。此时中央控制单元6根据第一测量仪102的两个压力测量模块的压力差、第一温度压力测量模块103和第二超声波分子量测量模块104的输出(即低压支路中气体的平均分子量)计算出高压支路100中的气体的流量。

与之类似的，低压支路也可以采取相同的办法进行测量。即，先判断此时低压支路处在正常状态还是窜流状态，再根据判断结果计算流量。值得注意的是，上述步骤一至步骤三，只是为了方便叙述而以如上方式排列，并不代表必须按照步骤一至步骤三的方式执行。任何将上述步骤排列组合重复所产生的新的执行方式也应当毫无疑问的属于本发明的保护范围。

在当前的例子中，可选的，高压支路100上还设有高压支路阀门108。类似的，低压支路200上还设有低压支路阀门208，并且高压支路阀门108和低压支路阀门208都与中央控制单元6连接并受中央控制单元6控制。中央控制单元6中存有第一阈值和第二阈值。第一阈值和第二阈值分别代表高压支路100和低压支路200可允许的窜流量。当高压支路100被判断为处在窜流状态时，中央控制单元6根据所测得的高压支路的流量和第一阈值控制高压支路阀门。以高压支路100为例，控制的方法可以是，当发生窜流时先测量窜流的流量，当高压支路100的流量达到第一阈值的70％时，中央控制单元6将高压支路阀门108的开启程度设置为50％。当高压支路100的流量达到第一阈值时，中央控制单元6将高压支路阀门108完全关闭。与之类似的，低压支路100被判断为发生窜流时，中央控制单元6根据低压支路100的流量和第二阈值控制所述低压支路阀门208。

此外，值得注意的是，凡是未脱离本发明技术方案的内容，只是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单的修改、等同的变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于流量测量仪的多孔板，包括：主体，所述主体为片状；

所述主体两侧的中央分别设置有理流凸部；

所述理流凸部的周围设有2-6个气孔；

所述气孔的外侧设有环形安装部。

2.一种流量测量仪，包括管体、如权利要求1所述的多孔板和两个压力测量模块；

所述多孔板设置在所述管体中部，通过所述环形安装部与所述管体固定连接；

两个所述压力测量模块通过两个引管各自连接所述管体的侧壁；

两个所述引管与所述管体的接口分别位于所述孔板的两侧。

3.根据权利要求2所述的测量仪，其特征在于：

两个所述引管上分别设有引管阀门；

所述压力测量模块包括差压变送器；

所述管体的两端设有法兰。

4.根据权利要求2所述的测量仪，其特征在于：还包括计算单元、温度压力测量模块和超声波分子量测量模块；

所述计算单元与所述温度压力测量模块、所述超声波分子量测量模块、和两个所述压力测量模块的输出计算流量。

5.一种高低压管道系统，包括：中央控制单元、高压支路和低压支路和进气阀门，所述高压支路和所述低压支路与所述进气阀门的同一端连通；

所述高压支路上设有第一测量仪、第一温度压力测量模块和第一超声波分子量测量模块；

所述低压支路上设有第二测量仪、第二温度压力测量模块和第二超声波分子量测量模块；

所述第一测量仪是如权利要求2所述的测量仪，具有设置在远离所述进气阀门一侧的第一压力测量模块和具有设置在靠近所述进气阀门一侧的第二压力测量模块；

所述第二测量仪是如权利要求2所述的测量仪，具有设置在远离所述进气阀门一侧的第三压力测量模块和具有设置在靠近所述进气阀门一侧的第四压力测量模块；

所述中央控制单元根据所述第一压力测量模块、第二压力测量模块、第一温度压力测量模块、第一超声波分子量测量模块、第三压力测量模块、第四压力测量模块、第二温度压力测量模块、第二超声波分子量测量模块的输出计算所述高压支路和所述低压支路的流量。

6.根据权利要求5所述的管道系统，其特征在于：所述中央控制单元根据所述第一压力测量模块、第二压力测量模块的输出判断通过所述高压支路的流向；

当判断为流向所述进气阀时，根据所述第一压力测量模块、第二压力测量模块、第一温度压力测量模块和第一超声波分子量测量模块的输出计算所述高压支路的流量；

当判断为背离所述进气阀时，根据所述第一压力测量模块、第二压力测量模块、第一温度压力测量模块和第二超声波分子量测量模块的输出计算所述高压支路的流量；

所述中央控制单元根据所述第三压力测量模块、第四压力测量模块的输出判断通过所述第二测量仪的气体的流向；

当判断为流向所述进气阀时，根据所述第三压力测量模块、第四压力测量模块、第二温度压力测量模块和第二超声波分子量测量模块的输出计算所述低压支路的流量；

当判断为背离所述进气阀时，根据所述第三压力测量模块、第四压力测量模块、第二温度压力测量模块和第一超声波分子量测量模块的输出计算所述高压支路的流量。

7.根据权利要求6所述的管道系统，其特征在于：中央控制单元中存有第一阈值和第二阈值；

所述高压测量仪和所述进气阀门之间设有高压支路阀门，所述低压测量仪和所述进气阀门之间设有低压支路阀门；

当所述高压支路的流向被判断为背离所述进气阀时，所述中央控制单元根据所述高压支路的流量和所述第一阈值控制所述高压支路阀门；

当所述低压支路的流向被判断为背离所述进气阀时，所述中央控制单元根据所述低压支路的流量和所述第二阈值控制所述低压支路阀门。

8.一种控制方法，包括以下步骤：

测量管道中如权利要求1所述的多孔板两侧的压力差；

测量所述管道中的温度和压力；

测量流经所述多孔板的气体的平均分子量；

根据所述压力差、温度、压力和平均分子量计算流量。

9.如权利要求8所述的控制方法，还包括以下步骤：

根据压力差判断流经所述多孔板的气体的流向；

当判断为正向时，以设置在所述管道上的超声波分子量测量模块的输出作为所述流经所述多孔板的气体的平均分子量；

当判断为反向时，以设置在气体来源管道上的超声波分子量测量模块的输出作为所述流经所述多孔板的气体的平均分子量。

10.如权利要求9所述的控制方法，还包括以下步骤：

当判断为反向时，根据所述流量开启、关闭所述管道上的阀门或者调整所述阀门的开启程度。