CN110207764A - 一种角度自适应差压流量计 - Google Patents

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马平昌
李红
侯京锋
杨志鹏
周兴广
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/50—Correcting or compensating means

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Abstract

本发明提供一种角度自适应差压流量计。该角度自适应差压流量计包括柱体、取压孔、均压腔、引压管、多通道差压传感器、表头、安装接头、管路，所述柱体内部轴向设置有三个均压腔，三个均压腔彼此之间相互独立，互不连通，在迎流方向的所述柱体侧壁上，沿所述柱体的轴向设置有三排取压孔，每一排均包含有多个取压孔，三排取压孔分别与三个均压腔想通，所述均压腔用于平均各排取压孔沿轴向的静压差。本发明可以自动修正现有流量测量中由于管路内流体流动偏角或流量计安装偏角所带来的测量误差，从而提高管路流量测量的精度。

Description

一种角度自适应差压流量计
技术领域
本发明涉及流量计技术领域，尤其涉及一种角度自适应差压流量计。
背景技术
流量作为一种基础物理量，广泛存在于各类科研生产和生活中，研究流量测量技术与装备对于工业生产、能源传输、电力工程等方面均有着非常重要的意义。目前根据流量计测量方式的不同可以分为热式、差压式，电磁式、超声波式、涡街流量计等，在各种流量测量方式中，差压流量计是历史最悠久、应用最广泛的流量计之一，其具有结构简单、性能稳定可靠、使用寿命长等优点(差压流量计范围度问题研究)，但是差压流量计也存在发生装置体积大，安装要求高，测量范围较窄等缺点，而这些限制了它的发展。针对传统差压流量计普遍性的缺点，插入式差压流量计应用而生，即差压式均速管流量计，因为其插入式结构、管道截面多点测量等特点，使得均速管流量计得到快速的发展与应用，特别是在DN200口径以上的大直径管道中，均速管流量计的应用比例更是高达到50％以上。
为了使差压式均速管流量计具有更加稳定的流量系数、更大的输出压力、相对较小的阻力损失以及更佳的防堵性能，研究人员针对均速管流量计的截面形状、取压孔位置、取压孔数量、取压孔形状和大小进行了大量的数值或者实验研究。虽然各类均速管流量计在理论或者实验室具有良好的流量计量特性，但是在实际工业测量中，管路内流动的流体不可避免的具有一定的偏角，而且在实际安装过程中工作人员无法精确保证均速管流量计取压孔正对来流方向，从而导致流量计速度修正系数发生变化，所以均速管流量计的实际测量结果与理想状态必然存在一定的偏角误差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种角度自适应差压流量计，以解决现有流量测量中由于管路内流体流动偏角或流量计安装偏角所带来的测量误差，流量计根据偏角误差对速度修正系数进行自动修正，以提高管路流量测量的准确性。
本申请是通过如下技术方案实现的：
一种角度自适应差压流量计，该角度自适应差压流量计包括柱体、取压孔、均压腔、引压管、多通道差压传感器、表头、安装接头、管路；
所述柱体的截面为圆形，所述柱体通过安装接头与管路连接，其中，所述柱体的一端竖直插入安装接头中，所述管路水平插入所述安装接头中；
所述柱体内部轴向设置有三个均压腔，三个均压腔彼此之间相互独立，互不连通；
在迎流方向的所述柱体侧壁上，沿所述柱体的轴向设置有三排取压孔，每一排均包含有多个取压孔；
三排取压孔分别与三个均压腔相通，所述均压腔用于平均各排取压孔沿轴向的静压差。
进一步的，每一排所包含的所述取压孔的数量与所述管路的直径相关。
进一步的，三个均压腔与所述柱体的轴心之间的距离相同，并且以其中一个均压腔为中心，另外两个均压腔对称设置在其两侧。
进一步的，三个均压腔的截面均为圆形，并且具有相同直径。
进一步的，所述取压孔在所述柱体的圆截面上分别位于前滞点位置以及与前滞点沿周向呈一定夹角的位置。
进一步的，三个均压腔内的压力分别由三个引压管引出，并连接于多通道差压传感器上。
进一步的，通过将均压腔内的压力由引压管引到多通道差压传感器上，以获得三排取压孔所取压力中两个独立的差压量ΔP1，ΔP2，ΔP1，ΔP2两个差压信号通过调理、运算后，得到偏角误差θ。
进一步的，两个差压信号通过调理、运算后，得到偏角误差θ，具体包括：
所述调理包括信号的整流、滤波、放大等，
所述运算通过采集两个独立的差压量ΔP1，ΔP2，并根据预先内置的关系曲线，即差压信号比(ΔP1/ΔP2)与偏角θ的关系曲线，进而得到偏角误差θ。
进一步的，根据运算所得偏角误差θ以及内置的偏角误差θ与流量系数k的关系曲线，来修正流量计的流量修正系数k，使用角度修正后的流量修正系数k来计算流量，即Q＝ΔP1/k(θ)，将经过自适应修正后的流量值显示于表头上；
其中Q为输出的流量值，k随着θ变化以进行角度自适应修正。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的一种角度自适应差压流量计，可以自动修正现有流量测量中由于管路内流体流动偏角或流量计安装偏角所带来的测量误差，从而提高管路流量测量的精度。
附图说明
图1为本发明的角度自适应差压流量计的剖面示意图；
图2为本发明的角度自适应差压流量计中柱体横截面的结构示意图；
图3为本发明的角度自适应差压流量计的流量自修正逻辑运算示意图；
附图标记：1、柱体，2、取压孔，3、均压腔，4、引压管，5、多通道差压传感器，6、表头，7、安装接头，8、管路，F、流体方向
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面将结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的角度自适应差压流量计的剖面示意图。
该角度自适应差压流量计包括柱体、取压孔、均压腔、引压管、多通道差压传感器、表头、安装接头、管路；
所述柱体的截面为圆形，所述柱体通过安装接头与管路连接，其中，所述柱体的一端竖直插入安装接头中，所述管路水平插入所述安装接头中；
所述柱体内部轴向设置有三个均压腔，三个均压腔彼此之间相互独立，互不连通；
在迎流方向的所述柱体侧壁上，沿所述柱体的轴向设置有三排取压孔，每一排均包含有多个取压孔；
三排取压孔分别与三个均压腔相通，所述均压腔用于平均各排取压孔沿轴向的静压差。
每一排所包含的所述取压孔的数量与所述管路的直径相关，直径越大则取压孔数量越多。
图2为本发明的角度自适应差压流量计中柱体横截面的结构示意图。
三个均压腔与所述柱体的轴心之间的距离相同，并且以其中一个均压腔为中心，另外两个均压腔对称设置在其两侧。
三个均压腔的截面均为圆形，并且具有相同直径。
所述取压孔在所述柱体的圆截面上分别位于前滞点位置以及与前滞点沿周向呈一定夹角的位置。
三个均压腔内的压力分别由三个引压管引出，并连接于多通道差压传感器上。
图3为本发明的角度自适应差压流量计的流量自修正逻辑运算示意图。通过将均压腔内的压力由引压管引到多通道差压传感器上，以获得三排取压孔所取压力中两个独立的差压量ΔP1，ΔP2。
ΔP1，ΔP2两个差压信号通过整流、滤波、放大等调理后，并根据预先内置的关系曲线，即差压信号比(ΔP1/ΔP2)与偏角θ的关系曲线，进而得到偏角误差θ，随后根据偏角误差θ以及流量计内置的偏角误差θ与流量系数k的关系曲线，来得到流量计的流量修正系数k，最终使用角度修正后的流量修正系数k来计算流量，即Q＝ΔP1/k(θ)，将经过自适应修正后的流量值显示于表头上6。
需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种角度自适应差压流量计，其特征在于，该角度自适应差压流量计包括柱体、取压孔、均压腔、引压管、多通道差压传感器、表头、安装接头、管路；
所述柱体的截面为圆形，所述柱体通过安装接头与管路连接，其中，所述柱体的一端竖直插入安装接头中，所述管路水平插入所述安装接头中；
所述柱体内部轴向设置有三个均压腔，三个均压腔彼此之间相互独立，互不连通；
在迎流方向的所述柱体侧壁上，沿所述柱体的轴向设置有三排取压孔，每一排均包含有多个取压孔；
三排取压孔分别与三个均压腔相通，所述均压腔用于平均各排取压孔沿轴向的静压差。
2.根据权利要求1所述的角度自适应差压流量计，其特征在于，每一排所包含的所述取压孔的数量与所述管路的直径相关。
3.根据权利要求1所述的角度自适应差压流量计，其特征在于，三个均压腔与所述柱体的轴心之间的距离相同，并且以其中一个均压腔为中心，另外两个均压腔对称设置在其两侧。
4.根据权利要求1或3所述的角度自适应差压流量计，其特征在于，三个均压腔的截面均为圆形，并且具有相同直径。
5.根据权利要求1所述的角度自适应差压流量计，其特征在于，所述取压孔在所述柱体的圆截面上分别位于前滞点位置以及与前滞点沿周向呈一定夹角的位置。
6.根据权利要求1或3所述的角度自适应差压流量计，其特征在于，三个均压腔内的压力分别由三个引压管引出，并连接于多通道差压传感器上。
7.根据权利要求6所述的角度自适应差压流量计，其特征在于，通过将均压腔内的压力由引压管引到多通道差压传感器上，以获得三排取压孔所取压力中两个独立的差压量ΔP1，ΔP2。ΔP1，ΔP2两个差压信号通过调理、运算后，得到偏角误差θ。
8.根据权利要求7所述的角度自适应差压流量计，其特征在于，两个差压信号通过调理、运算后，得到偏角误差θ，具体包括：
所述调理包括信号的整流、滤波、放大等，
所述运算通过采集两个独立的差压量ΔP1，ΔP2，并根据预先内置的关系曲线，即差压信号比(ΔP1/ΔP2)与偏角θ的关系曲线，进而得到偏角误差θ。
9.根据权利要求7所述的角度自适应差压流量计，其特征在于，
根据运算所得偏角误差θ以及内置的偏角误差θ与流量系数k的关系曲线，来修正流量计的流量修正系数k，使用角度修正后的流量修正系数k来计算流量，即Q＝ΔP1/k(θ)，将经过自适应修正后的流量值显示于表头上；
其中Q为输出的流量值，k随着θ变化以进行角度自适应修正。
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