CN109100081A - 一种微小压差测量仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微小压差测量仪，包括两个倒立放置且位于同一水平线上的U形连接管a和U形连接管b，在U形连接管a和U形连接管b的顶部之间连接一段连接管道，在连接管道上还设置平衡阀和注气阀，所述U形连接管a的c端连接取压点一所在线路，取压点一所在线路为U形结构；所述U形连接管a的d端和U形连接管b的e端之间通过U形连通线路连接；所述U形连接管b的f端连接取压点二所在线路，取压点二所在线路为U形结构；取压点一所在线路的底部、取压点二所在线路的底部和U形连通线路的底部均位于同一水平线上，在U形连通线路的底部还设置补液阀。本发明通过上述结构，在高温高压的条件下，也能实现对微小压差的精确测量。

Description

一种微小压差测量仪及其使用方法

技术领域

本发明涉及流体和化工领域，具体涉及一种微小压差测量仪及其使用方法。

背景技术

反应堆系统、化工系统和实验研究装置中存在多种并行通道，由于并行通道的几何条件和流动条件都非常接近，在汽液两相条件下容易发生流动不稳定性。通常在并行通道间布置横向连通管，以防止流动不稳定性的发生。横向连通管中的流量很小，而且多处于高温高压条件，现有的流量测量仪已无法适用。于是可以通过测量横向连通管两端的压差，以分析管内流体的流动方向。在化工系统中，管内的流动往往无法测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现对微小压差的精确测量，目的在于提供一种微小压差测量仪及其使用方法，在高温高压的条件下，也能实现对微小压差的精确测量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种微小压差测量仪，包括两个倒立放置且位于同一水平线上的U形连接管a和U形连接管b，在U形连接管a和U形连接管b的顶部之间连接一段连接管道，在连接管道上还设置平衡阀和注气阀，所述U形连接管a的c端连接取压点一所在线路，取压点一所在线路为U形结构，取压点一所在线路包括取压点一、U形连接管、竖向放置的承压管五和竖向放置的承压管六，承压管五的底端和承压管六的底端之间通过U形连接管连接，承压管五的顶端与U形连接管a的c端连接，承压管六的顶端与取压点一连接，在承压管五的1/2高度位置设置截止阀二；所述U形连接管a的d端和U形连接管b的e端之间通过U形连通线路连接，U形连通线路包括竖向放置的承压管三、承压管四和U形连接管，承压管三的底部和承压管四的底部通过U形连通管连接，承压管三的顶部连接U形连接管b的e端，承压管四的顶端连接U形连接管a的d端；所述U形连接管b的f端连接取压点二所在线路，取压点二所在线路为U形结构，取压点二所在线路包括取压点二、承压管一、承压管二和U形连接管，承压管一的底部和承压管二的底部之间通过U形连接管连接，承压管一的顶部连接取压点二，承压管二的顶部连接U形连接管b的f端，在承压管二的1/2高度位置设置截止阀一；取压点一所在线路的底部、取压点二所在线路的底部和U形连通线路的底部均位于同一水平线上，在U形连通线路的底部还设置补液阀。

现有的压差测量仪是通过测量横向连通管两端的压差，以分析管内流体的流动方向，由于是横向连通管，流动性没有竖直管好，在压差较小的情况，液位流动性小，往往无法测量。如化工系统中，管内的流动则无法测量，为了表征流体的流动状态，也可通过测量管道两点的压差，来表征流体流动状态。但是在高温高压条件下，会改变流体的流动状态，使得测量管内两点的压差测量精度不高。

本方案通过补液阀，在承压管三和承压管四中补充与测压管道、容器内相同的流体工质，并建立一定的液位，加注液位达到承压管三和承压管四高度的1/2时可实现最大量程。然后通过测量承压管的液位差即可换算出测压点之间的压差，将微弱的压差进行放大比例后测量，实现对微小压差的测量，测量精度更高。本方案中的六段承压管均竖直放置，且任意相邻两段承压管之间形成U型结构，在重力的作用下，即便是细微的压力变化，也能在承压管三和承压管四之间形成液位差，从而测量出细微的压力变化，测量结果不会受到高温高压条件的影响，该测量仪结构简单、工艺成熟、性能稳定和成本低，可实现高温高压条件下，微小压差的测量，另外，量程还可根据实际需要调节。

优选的，在承压管二内还设置球形密封浮子一、密封头一和密封头二，密封头一和密封头二关于截止阀一对称，球形密封浮子一位于截止阀一的上方，截止阀一的喉部能够通过球形密封浮子一。

优选的，在承压管五内还设置球形密封浮子二、密封头三和密封头四，密封头三和密封头四关于截止阀二对称，球形密封浮子二位于截止阀二的上方，截止阀二的喉部能够通过球形密封浮子二。本方案中球形密封浮子和密封头的设置，当测量值超过量程H1时，球形密封浮子和密封头相互配合，能够阻止气体进入测压管道或容器，又可阻止测压管道或容器的流体进入承压管三和承压管四，防止测量错误。

为了让球型密封浮子永远都浮在液体上表面，当测量值超过量程H1时，球形密封浮子和密封头能更好的相互配合，阻止气体进入测压管道或容器，阻止测压管道或容器的流体进入承压管三和承压管四，更好的防止测量错误，优选的，球形密封浮子一和球形密封浮子二的密度均小于测压管道或承压管道内的液体密度，球形密封浮子一和球形密封浮子二露出液面的高度大于等于球形密封浮子直径的1/2。

为了实现对承压管内的液位变化进行精确测量，在承压管三和承压管四上还设置液位计。

所述液位计为磁翻板液位计和导波雷达液位计。雷达液位计能够实现对液体连续物位测量，测量不受介质变化、温度变化、惰性气体及蒸汽、粉尘、泡沫等的影响，测量精度高。而玻璃管液位计可用来直接指示密封容器中的液位高度，具有结构简单，直观可靠，经久耐用等优点。

优选的，所述补液阀为耐高压的补液阀。即便是工作在高温高压环境下也不会压坏补液阀，保证补液阀能够完好的工作。

优选的，任意相邻两段承压管之间为组合安装或者一体弯制。

优选的，所述承压管一和承压管六的高度均大于承压管二的高度。

一种微小压差测量仪的使用方法，包括如下步骤：

步骤A)关闭截止阀一和截止阀二，开启平衡阀，注气阀连通大气，通过补液阀向承压管三和承压管四注入与测压管道或容器内相同的液体，液位高度为0.5×H1，关闭补液阀；

步骤B)开启注气阀，注入压缩气体，如氮气、氩气等，使承压管内的气体压力与测压管道或容器内压力相当，关闭注气阀；

步骤C)打开截止阀一和截止阀二，微小压差测量仪投入工作，测压点一和测压点二之间的压差等于承压管三和承压管四的液位差×液体密度×重力加速度，当测量点一的压力大于测量点二的压力时，承压管三的液位小于承压管四的液位；当测量点一的压力小于测量点二的压力时，承压管三的液位大于承压管四的液位。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过补液阀，在承压管三和承压管四中补充与测压管道、容器内相同的流体工质，并建立一定的液位，然后通过测量承压管的液位差即可换算出测压点之间的压差，将微弱的压差进行放大比例后测量，实现对微小压差的测量，测量精度更高。

2、本发明六段承压管均竖直放置，且任意相邻两段承压管之间形成U型结构，在重力的作用下，即便是细微的压力变化，也能在承压管三和承压管四之间形成液位差，从而测量出细微的压力变化，测量结果不会受到高温高压条件的影响，该测量仪结构简单、工艺成熟、性能稳定和成本低，可实现高温高压条件下，微小压差的测量。

3、本发明的量程还可根据实际需要调节，使用方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-取压点一；2-取压点二；3-承压管一；4-球形密封浮子一；5-承压管二；6-截止阀一；7-承压管三；8-密封头一；9-密封头二；10-补液阀；11-平衡阀；12-注气阀；13-密封头三；14-密封头四；15-承压管四；16-截止阀二；17-承压管五；18-球形密封浮子二；19-承压管六；20-U形件a；21-U形件b。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，本发明包括一种微小压差测量仪，包括两个倒立放置且位于同一水平线上的U形连接管a20和U形连接管b21，在U形连接管a20和U形连接管b21的顶部之间连接一段连接管道，在连接管道上还设置平衡阀11和注气阀12，所述U形连接管a20的c端连接取压点一1所在线路，取压点一1所在线路为U形结构，取压点一1所在线路包括取压点一1、U形连接管、竖向放置的承压管五17和竖向放置的承压管六19，承压管五17的底端和承压管六19的底端之间通过U形连接管连接，承压管五17的顶端与U形连接管a20的c端连接，承压管六19的顶端与取压点一1连接，在承压管五17的1/2高度位置设置截止阀二16；所述U形连接管a20的d端和U形连接管b21的e端之间通过U形连通线路连接，U形连通线路包括竖向放置的承压管三7、承压管四15和U形连接管，承压管三7的底部和承压管四15的底部通过U形连通管连接，承压管三7的顶部连接U形连接管b21的e端，承压管四15的顶端连接U形连接管a20的d端；所述U形连接管b21的f端连接取压点二2所在线路，取压点二2所在线路为U形结构，取压点二2所在线路包括取压点二2、承压管一3、承压管二5和U形连接管，承压管一3的底部和承压管二5的底部之间通过U形连接管连接，承压管一3的顶部连接取压点二5，承压管二5的顶部连接U形连接管b21的f端，在承压管二5的1/2高度位置设置截止阀一6；取压点一1所在线路的底部、取压点二2所在线路的底部和U形连通线路的底部均位于同一水平线上，，在U形连通线路的底部还设置补液阀10。该测量仪竖直安装，本方案中承压管的直径不小于8mm，承压管二5、承压管三7、承压管四15和承压管五17的垂直高度为H1，承压管五17的垂直高度H2和H1相等，承压管六与取压点一之间的垂直高度为H3，该测量仪的量程为0-H1，当测量值大于量程时，可加长承压管二5、承压管三7、承压管四15和承压管五17。承压管一和承压管六的两端分别连接不同的测压点，连接方式耐高温高压。

具体工作方式如下：

首先，关闭截止阀一6和截止阀二16，开启平衡阀11，注气阀12连通大气，通过补液阀10向承压管三7和承压管四15注入与测压管道或容器内相同的液体，液位高度为0.5×H1，关闭补液阀。

然后，开启注气阀12，注入压缩气体，如氮气、氩气等，使承压管内的气体压力与测压管道或容器内压力相当，关闭注气阀。通过以上两步完成初始状态建立，满足最大量程为H1。

最后，打开截止阀一6和截止阀二16，微小压差测量仪投入工作。测压点一1和测压点二2之间的压差等于承压管三7和承压管四15的液位差×液体密度×重力加速度。当测量点一1的压力大于测量点二2的压力时，承压管三7的液位小于承压管四15的液位。当测量点一1的压力小于测量点二2的压力时，承压管三7的液位大于承压管四15的液位。

现有的压差测量仪是通过测量横向连通管两端的压差，以分析管内流体的流动方向，由于是横向连通管，流动性没有竖直管好，在压差较小的情况，液位流动性小，往往无法测量。如化工系统中，管内的流动则无法测量，为了表征流体的流动状态，也可通过测量管道两点的压差，来表征流体流动状态。但是在高温高压条件下，会改变流体的流动状态，使得测量管内两点的压差测量精度不高。

本方案通过补液阀，在承压管三和承压管四中补充与测压管道、容器内相同的流体工质，并建立一定的液位，加注液位达到承压管三和承压管四高度的1/2时可实现最大量程。然后通过测量承压管的液位差即可换算出测压点之间的压差，将微弱的压差进行放大比例后测量，实现对微小压差的测量，测量精度更高。本方案中的六段承压管均竖直放置，且任意相邻两段承压管之间形成U型结构，在重力的作用下，即便是细微的压力变化，也能在承压管三和承压管四之间形成液位差，从而测量出细微的压力变化，测量结果不会受到高温高压条件的影响，该测量仪结构简单、工艺成熟、性能稳定和成本低，可实现高温高压条件下，微小压差的测量，另外，量程还可根据实际需要调节。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上优选如下：在承压管二5内还设置球形密封浮子一4、密封头一8和密封头二9，密封头一8和密封头二9关于截止阀一6对称，球形密封浮子一4位于截止阀一6的上方，截止阀一6的喉部能够通过球形密封浮子一4。

在承压管五17内还设置球形密封浮子二18、密封头三13和密封头四14，密封头三13和密封头四14关于截止阀二16对称，球形密封浮子二18位于截止阀二16的上方，截止阀二16的喉部能够通过球形密封浮子二18。

本方案中球形密封浮子和密封头的设置，当测量值超过量程H1时，球形密封浮子和密封头相互配合，能够阻止气体进入测压管道或容器，又可阻止测压管道或容器的流体进入承压管三和承压管四，防止测量错误。例如测压点一1的压力大于测量点二2，且超过量程H1，则球形密封浮子二18与密封头三13配合密封，防止承压管五17内的液体进入承压管四15，从而造成测量误差。同时球形密封浮子一4与密封头二9配合密封，防止承压管二7内的气体进入承压管一3，从而进入测压管道和容器。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上优选如下：球形密封浮子一4和球形密封浮子二18的密度均小于测压管道或承压管道内的液体密度，球形密封浮子一4和球形密封浮子二18露出液面的高度大于等于球形密封浮子直径的1/2。该设置能够让球型密封浮子永远都浮在液体上表面，当测量值超过量程H1时，球形密封浮子和密封头能更好的相互配合，阻止气体进入测压管道或容器，阻止测压管道或容器的流体进入承压管三和承压管四，更好的防止测量错误。

在承压管三7和承压管四15上还设置液位计。通过液位计对承压管内的液位变化进行精确测量。

液位计为磁翻板液位计和导波雷达液位计。

补液阀10为耐高压的补液阀10。即便是工作在高温高压环境下也不会压坏补液阀，保证补液阀能够完好的工作。

任意相邻两段承压管之间为组合安装或者一体弯制。该设置方便使用者根据实际需要选择采用何种安装方式，使用更灵活。

所述承压管一3和承压管六19的高度均大于承压管二5的高度。

实施例4：

一种微小压差测量仪的使用方法，包括如下步骤：

步骤A)关闭截止阀一和截止阀二，开启平衡阀，注气阀连通大气，通过补液阀向承压管三和承压管四注入与测压管道或容器内相同的液体，液位高度为0.5×H1，关闭补液阀；

步骤B)开启注气阀，注入压缩气体，如氮气、氩气等，使承压管内的气体压力与测压管道或容器内压力相当，关闭注气阀；

步骤C)打开截止阀一和截止阀二，微小压差测量仪投入工作，测压点一和测压点二之间的压差等于承压管三和承压管四的液位差×液体密度×重力加速度，当测量点一的压力大于测量点二的压力时，承压管三的液位小于承压管四的液位；当测量点一的压力小于测量点二的压力时，承压管三的液位大于承压管四的液位。

该方法实现高温高压条件下，微小压差的精确测量。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微小压差测量仪，其特征在于，包括两个倒立放置且位于同一水平线上的U形连接管a(20)和U形连接管b(21)，在U形连接管a(20)和U形连接管b(21)的顶部之间连接一段连接管道，在连接管道上还设置平衡阀(11)和注气阀(12)，所述U形连接管a(20)的c端连接取压点一(1)所在线路，取压点一(1)所在线路为U形结构，取压点一(1)所在线路包括取压点一(1)、U形连接管、竖向放置的承压管五(17)和竖向放置的承压管六(19)，承压管五(17)的底端和承压管六(19)的底端之间通过U形连接管连接，承压管五(17)的顶端与U形连接管a(20)的c端连接，承压管六(19)的顶端与取压点一(1)连接，在承压管五(17)的1/2高度位置设置截止阀二(16)；所述U形连接管a(20)的d端和U形连接管b(21)的e端之间通过U形连通线路连接，U形连通线路包括竖向放置的承压管三(7)、承压管四(15)和U形连接管，承压管三(7)的底部和承压管四(15)的底部通过U形连通管连接，承压管三(7)的顶部连接U形连接管b(21)的e端，承压管四(15)的顶端连接U形连接管a(20)的d端；所述U形连接管b(21)的f端连接取压点二(2)所在线路，取压点二(2)所在线路为U形结构，取压点二(2)所在线路包括取压点二(2)、承压管一(3)、承压管二(5)和U形连接管，承压管一(3)的底部和承压管二(5)的底部之间通过U形连接管连接，承压管一(3)的顶部连接取压点二(5)，承压管二(5)的顶部连接U形连接管b(21)的f端，在承压管二(5)的1/2高度位置设置截止阀一(6)；取压点一(1)所在线路的底部、取压点二(2)所在线路的底部和U形连通线路的底部均位于同一水平线上，在U形连通线路的底部还设置补液阀(10)。

2.根据权利要求1所述的一种微小压差测量仪，其特征在于，在承压管二(5)内还设置球形密封浮子一(4)、密封头一(8)和密封头二(9)，密封头一(8)和密封头二(9)关于截止阀一(6)对称，球形密封浮子一(4)位于截止阀一(6)的上方，截止阀一(6)的喉部能够通过球形密封浮子一(4)。

3.根据权利要求1或2所述的一种微小压差测量仪，其特征在于，在承压管五(17)内还设置球形密封浮子二(18)、密封头三(13)和密封头四(14)，密封头三(13)和密封头四(14)关于截止阀二(16)对称，球形密封浮子二(18)位于截止阀二(16)的上方，截止阀二(16)的喉部能够通过球形密封浮子二(18)。

4.根据权利要求3所述的一种微小压差测量仪，其特征在于，球形密封浮子一(4)和球形密封浮子二(18)的密度均小于测压管道或承压管道内的液体密度，球形密封浮子一(4)和球形密封浮子二(18)露出液面的高度大于等于球形密封浮子直径的1/2。

5.根据权利要求1所述的一种微小压差测量仪，其特征在于，在承压管三(7)和承压管四(15)上还设置液位计。

6.根据权利要求5所述的一种微小压差测量仪，其特征在于，所述液位计为磁翻板液位计和导波雷达液位计。

7.根据权利要求1所述的一种微小压差测量仪，其特征在于，所述补液阀(10)为耐高压的补液阀(10)。

8.根据权利要求1所述的一种微小压差测量仪，其特征在于，任意相邻两段承压管之间为组合安装或者一体弯制。

9.根据权利要求1所述的一种微小压差测量仪，其特征在于，所述承压管一(3)和承压管六(19)的高度均大于承压管二(5)的高度。

10.一种微小压差测量仪的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A)关闭截止阀一和截止阀二，开启平衡阀，注气阀连通大气，通过补液阀向承压管三和承压管四注入与测压管道或容器内相同的液体，液位高度为0.5×H1，关闭补液阀；

步骤B)开启注气阀，注入压缩气体，如氮气、氩气等，使承压管内的气体压力与测压管道或容器内压力相当，关闭注气阀；

步骤C)打开截止阀一和截止阀二，微小压差测量仪投入工作，测压点一和测压点二之间的压差等于承压管三和承压管四的液位差×液体密度×重力加速度，当测量点一的压力大于测量点二的压力时，承压管三的液位小于承压管四的液位；当测量点一的压力小于测量点二的压力时，承压管三的液位大于承压管四的液位。