CN110686734A - 一种整流型差压式流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整流型差压式流量测量装置，涉及流量测量仪器技术领域，包括管体、固定设置于管体内壁上且斜面朝向管体内侧的整流楔块，管体包括沿其轴向依次设置的上游直管段、整流收缩段、喉部取压段、扩散段及下游直管段；整流楔块包括上游整流斜面、下游扩散斜面以及取压平面；上游直管段上贯穿开设有正压取压孔，正压取压孔连接有取压导管；喉部取压段上设有负压取压孔，负压取压孔连接有导压管。本发明提供了安装和使用方便，流量测量精度高，能避免锐缘磨蚀与积污问题，可充分满足小流量小管径测量需求的一种整流型差压式流量测量装置。

Description

一种整流型差压式流量测量装置

技术领域

本发明涉及流量测量仪器技术领域，尤其涉及一种整流型差压式流量测量装置。

背景技术

楔形流量计是一种新型节流差压式流量测量仪表。如图1所示，图中提供了一种现有楔形流量计的内部结构示意图，该楔形流量计的检测件是一个V字形楔块100，它的圆滑顶角朝下，这样有利于含悬浮颗粒的液体或粘稠液体顺利通过，不会在节流件上游侧产生滞流。流体通过楔形流量计时，由于V字形楔块100的节流作用，在其上、下游产生了一个与流量值成平方关系的差压，将此差压从V字形楔块100两侧取压口200引出，送至差压变送器转变为电信号输出，再经专用智能流量积算仪运算后，即可获知流量值。

楔形流量计是在V字形楔块100的两侧进行取压的；由于楔形流量计的V字形楔块100在流道轴线上具有足够长的长度，楔形流量计正负取压孔的位置距离较远。实际测量时，对于正压侧取压点的位置并没有特殊要求，其实际是测出介质在管道中的静压值，就像文丘里流量计的正压侧取压点一样。但是楔形流量计的负压侧取压点距离V字形楔块100实际产生负压位置的距离却较远；负压取压点实际位于流体高速通过V字形楔块100之后几乎完全恢复平稳流态的位置上。在这个位置上，流体的流速已经基本恢复正常，高速流动的介质所造成的静压下降已经基本恢复。所以楔块缩流所产生的差压信号是被削减大部之后再进行测量的，这相当于是将楔形流量计的不可恢复压力损失作为流量的差压信号，也即楔形流量计差压值的产生与差压值的采出方式是不协调的。因此，现有的楔形流量计的测量精度仍然有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种整流型差压式流量测量装置，利用合理的差压值采出方式，保证所采出的负压值的稳定性，提高流量检测结果的精确性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种整流型差压式流量测量装置，包括管体、固定设置于管体内壁上且斜面朝向管体内侧的整流楔块，所述管体包括沿其轴向依次设置的上游直管段、整流收缩段、喉部取压段、扩散段及下游直管段；所述整流楔块包括正对整流收缩段设置的上游整流斜面、正对扩散段设置的下游扩散斜面以及过渡成型于上游整流斜面与下游扩散斜面之间的取压平面；所述上游直管段上贯穿开设有正压取压孔，且所述上游直管段通过正压取压孔连接有取压导管；所述喉部取压段上设有垂直设置于取压平面中心位置并依次贯穿管体侧壁与整流楔块的负压取压孔，所述喉部取压段还通过负压取压孔连接有导压管。

通过采用上述技术方案，实际使用时，流体在流入管体后依次流经上游直管段、整流收缩段、喉部取压段、扩散段以及下游直管段。在此过程中，当流体由上游直管段流入整流收缩段时，上游整流斜面会对流体速度分布梯度及可能存在的各种非轴对称速度分布进行有效的流动调整，实现整流效果，使得流体的状态到达喉部取压段时达到相对稳定状态。经过调整后的流体到达喉部取压段时，其在喉部取压段处的流态是稳定的，从而通过负压取压孔及导压管所采出的负压值也是稳定的，且不可逆的压力损失最小，这样所得到的数据最接近实际情况，有助于提高测量结果的精确性。

本发明进一步设置为：所述上游整流斜面相对水平面的夹角为11°±1°。

通过采用上述技术方案，控制上游整流斜面的倾斜角度，把流体调整到一个近似理想的流场，使得涡流最小化，提高流体的平稳性，使得无论流体在流入管体时是何种流态、有多紊乱，当流体经过整流收缩段后，上游整流斜面都能够将流体调整至最佳测量状态，保证流体达到喉部取压段时所产生的负压值是稳定的。同时，将上游整流斜面的倾斜角度控制在11°±1°，使得该整流楔块基本没有任何死角，不存在类似孔板节流件的锐缘磨蚀和积污的问题。

本发明进一步设置为：所述管体的内径为10mm～2000mm。

通过采用上述技术方案，控制管体的内径，使得管体的内径等于被测管道的内径，使得该测量装置主要应用于小流量小管径的测量。

本发明进一步设置为：所述管体长度与内径之比为10:1或15:1。

通过采用上述技术方案，控制管体的长度，被测管道内径越小则管体的长度与内径之比相对较大，满足现场实际的安装需求。

本发明进一步设置为：所述下游扩散斜面与水平面的夹角大于上游整流斜面与水平面的夹角。

通过采用上述技术方案，实际应用中，扩散段设置一定的坡度，当流体流过整流楔块最低点时，扩散段会给流速一个缓冲，使得流体的流速逐步趋于平稳，避免产生很大的冲击。同时，相对于文丘里流量计，该测量装置中适当增大扩散段的夹角，从而缩短扩散段的长度，扩散段的长度缩短后对安装现场的限制就会降低，有助于满足现场安装的需求。

本发明进一步设置为：所述上游直管段远离整流收缩段的一端以及所述下游直管段远离扩散段的一端均固定设置有法兰盘。

通过采用上述技术方案，通过在上游直管段和下游直管段上设置法兰盘，方便将该流量测量装置连接被测管道，保证其使用的便捷性。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

(1)通过将负压取压孔及导压管设置于喉部取压段上，配合整流收缩段以及扩散段，保证通过负压取压孔及导压管所采出的负压值是稳定的，降低永久性的压力损失，提高流量检测结果的精确性；

(2)严格控制上游整流斜面的斜角，在提高所采出负压值的稳定性的同时，避免锐缘磨蚀与管体积污的问题；

(3)通过控制下游扩散斜面的斜角，缩短扩散段的长度，降低管体长度对于安装现场的限制，满足现场安装的需求；

(4)通过控制管体的内径与长度，使得该流量测量装置能够适应高粘度液体在微小管径的流量管道上的应用。

附图说明

图1是背景技术中现有楔形流量计的内部结构示意图；

图2是本发明一个实施例内部结构的剖面示意图；

图3是本发明一个实施例的纵向剖切示意图。

附图标记：100、V字形楔块；200、取压口；1、上游直管段；2、整流收缩段；3、喉部取压段；4、扩散段；5、下游直管段；6、整流楔块；61、上游整流斜面；62、下游扩散斜面；63、取压平面；7、正压取压孔；71、取压导管；8、负压取压孔；81、导压管；9、法兰盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见附图2，一种整流型差压式流量测量装置，主要用于小流量小管径中高粘度液体、气体等介质的测量，其包括管体及设置于管体内的整流楔块6。其中，管体的内径为10mm～2000mm，而其长度与其内径之比为10:1或15:1。具体的，管体的内径应等于被测管道的内径，被测管道内径越小，管体长度与内径之比则相对较大，其具体尺寸可根据安装现场的实际情况进行确定。

参见附图2，上述管体包括沿其轴向依次设置的上游直管段1、整流收缩段2、喉部取压段3、扩散段4及下游直管段5。其中，上游直管段1远离整流收缩段2的一端以及下游直管段5远离扩散段4的一端均焊接固定有法兰盘9，方便连接被测管道。

结合附图3，整流楔块6焊接固定于管体的内壁上，并使得其上斜面所在一侧靠近管体内侧。具体的，整流楔块6包括正对整流收缩段2设置的上游整流斜面61、正对扩散段4设置的下游扩散斜面62以及过渡成型于上游整流斜面61与下游扩散斜面62之间的取压平面63；其中，上游整流斜面61主要对流体起整流作用，使得流体达到喉部取压段3时能够保持相对稳定状态；扩散段4能够对流体起到缓冲的作用，避免流体在流出喉部取压段3时对管体产生较大冲击；在取压平面63位置，流体的流态相对稳定。

更为具体的，为保证上游整流斜面61对流体的整流效果，上述上游整流斜面61相对水平面的夹角可以为传统文丘里流量计收缩段夹角的一半，具体可设置为11°±1°，从而降低流体永久性的压力损失，并避免锐缘磨蚀与积污的问题。同时，下游扩散斜面62相对水平面具体的夹角可以根据需要进行调整；当应保证的是：下游扩散斜面62与水平面的夹角应大于上游整流斜面61与水平面的夹角，以缩短管体的长度，满足现场安装需求。

如附图2所示，管体在上游直管段1上设有其侧壁的正压取压孔7，且管体还通过正压取压孔7连接有取压导管71；正压取压孔7配合取压导管71，主要用于采出流体上游正压值；其中，正压取压孔7在上游直管段1上的设置位置不作具体要求，可根据需要进行调整。同时，管体上还设有正对取压平面63设置的负压取压孔8，负压取压孔8沿管体的径向依次贯穿管体侧壁与整流楔块6，且管体通过负压取压孔8连接有导压管81；负压取压孔8配合导压管81，主要用于采出流体下游负压值；其中，负压取压孔8优选正对取压平面63的中心设置，尽可能降低流体永久性的压力损失，保证所采出负压值的稳定性。实际使用时，上述取压导管71与导压管81同时连接流量积算仪；流量积算仪在通过取压导管71和导压管81分别采出上游正压值和下游负压值后，经过运算即可得出所需的流量值。

本实施例的工作原理是：实际应用时，流体从上游直管段1流入，并依次流经整流收缩段2、喉部取压段3、扩散段4及下游直管段5。在此过程中，流量积算仪可通过取压导管71采出流体上游正压值，并通过导压管81采出流体下游负压值，经过运算后即可得出所需的流量值。上游整流斜面61能够对流体起到整流作用，降低流体永久性的压力损失，保证流体达到喉部取压段3时能够保持相对稳定的状态；扩散段4能够对流体起到缓冲的作用，避免流体在流出喉部取压段3时对管体产生较大的冲击。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种整流型差压式流量测量装置，包括管体、固定设置于管体内壁上且斜面朝向管体内侧的整流楔块(6)，其特征在于：所述管体包括沿其轴向依次设置的上游直管段(1)、整流收缩段(2)、喉部取压段(3)、扩散段(4)及下游直管段(5)；

所述整流楔块(6)包括正对整流收缩段(2)设置的上游整流斜面(61)、正对扩散段(4)设置的下游扩散斜面(62)以及过渡成型于上游整流斜面(61)与下游扩散斜面(62)之间的取压平面(63)；

所述上游直管段(1)上贯穿开设有正压取压孔(7)，且所述上游直管段(1)通过正压取压孔(7)连接有取压导管(71)；

所述喉部取压段(3)上设有垂直设置于取压平面(63)中心位置并依次贯穿管体侧壁与整流楔块(6)的负压取压孔(8)，所述喉部取压段(3)还通过负压取压孔(8)连接有导压管(81)。

2.根据权利要求1所述的一种整流型差压式流量测量装置，其特征在于：所述上游整流斜面(61)相对水平面的夹角为11°±1°。

3.根据权利要求1所述的一种整流型差压式流量测量装置，其特征在于：所述管体的内径为10mm～2000mm。

4.根据权利要求3所述的一种整流型差压式流量测量装置，其特征在于：所述管体长度与内径之比为10:1或15:1。

5.根据权利要求1所述的一种整流型差压式流量测量装置，其特征在于：所述下游扩散斜面(62)与水平面的夹角大于上游整流斜面(61)与水平面的夹角。

6.根据权利要求1所述的一种整流型差压式流量测量装置，其特征在于：所述上游直管段(1)远离整流收缩段(2)的一端以及所述下游直管段(5)远离扩散段(4)的一端均固定设置有法兰盘(9)。

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