CN111351533A - 一种船用蒸汽流量测量装置及方法 - Google Patents

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张永生
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Abstract

本发明提出一种船用蒸汽流量测量装置及方法，包括流量测量组件和流量转换器，流量测量组件由节流管段、引压管、阀组和传感器组件组成，节流管段两端设有连接法兰，与蒸汽管路相连，传感器组件设有压力传感器和三个不同量程的压差传感器，通过阀组、引压管连接至节流管段；流量转换器包括壳体，壳体内安设有信号采集模块、信号处理模块和电源模块，壳体正面设有显示屏，两侧面设有多个电连接器，分别与外接电源、传感器组件及上位机相连。本发明流量测量组件直管段短，上下游无直管段的其他特殊要求，能够在船舶的狭小空间中进行饱和蒸汽测量。

Description

一种船用蒸汽流量测量装置及方法
技术领域
本发明属于船舶蒸汽管道的蒸汽流量测量的技术领域，尤其涉及一种船用蒸汽流量测量装置及方法。
背景技术
船用蒸汽系统中，需要对蒸汽流量进行准确测量，以便控制汽水循环回路的相关泵阀动作实现汽水匹配的目的。采用孔板节流的蒸汽流量测量装置，蒸汽流量与节流件上下游差压的开方成比例关系，当蒸汽流量比较低时，就进入了差压传感器的测量死区，此时流量就测不准了，仪表所显示的只是扰动信号。受差压传感器量程范围和测量精度的影响，采用节流孔板通过测量差压来测量流量的量程比一般为3:1，最大为4:1。船用蒸汽系统在不同的运行工况下，蒸汽流量的波动比较大，在小流量时会出现流量测不准的问题，而蒸汽流量往往是蒸汽发生器、锅炉等水位控制的输入变量，要求在小流量到额定流量的范围内都有一定的测量精度，需要大量程比的满足精度要求的蒸汽流量测量装置。此外，当前的蒸汽流量测量装置的节流孔板上下游都有一定长度的最短直管段要求，而在船用舱室空间比较小、蒸汽管路系统布置比较紧凑时，直管段比较短，较难满足节流装置的安装需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种船用蒸汽流量测量装置及方法，通过扩大差压测量范围改变流量测量的量程比和精度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种船用蒸汽流量测量装置，其特征在于，包括流量测量组件和流量转换器，所述流量测量组件由节流管段、引压管、阀组和传感器组件组成，所述节流管段两端设有连接法兰，与蒸汽管路相连，所述引压管的一端与节流管段贯通连接，引压管的另一端设有多根支管，所述阀组包括多个阀门，分别安设于支管上，所述传感器组件与支管相连，并通过安装支架定位；所述流量转换器包括壳体，所述壳体内安设有信号采集模块、信号处理模块和电源模块，壳体正面设有显示屏，两侧面设有多个电连接器，分别与外接电源、传感器组件及计算机相连。
按上述方案，所述传感器组件包括外壳和安设于外壳内的三个量程递增的压差传感器及压力传感器，所述外壳上设有电连接器，通过线缆与所述流量转换器的电连接器相连。
按上述方案，所述三个量程递增的压差传感器的量程范围覆盖所述节流管段的全压差范围，且相邻的两个量程有部分重叠。
按上述方案，所述节流管段上安设于温度传感器，通过线缆与所述流量转换器的电连接器相连。
按上述方案，所述引压管上设有一次阀。
按上述方案，所述节流管段内的节流孔板的孔径与管道内径的比值为0.45～0.55。
按上述方案，所述流量转换器的壳体上设有安装脚。
按上述方案，所述外接电源为两路，通过电源模块实现电源切换，一路电源故障不影响流量转换器的正常工作。
一种船用蒸汽流量测量方法，其特征在于，包括如下内容：所述三个量程递增的压差传感器、压力传感器和温度传感器分别将到的差压信号及节流管段正压侧的压力信号、流经节流管段介质的温度信号传送给流量转换器的信号采集模块，并以模拟量的形式传递至流量转换器信号处理模块进行模数转换，完成瞬时流量计算与修正、累计流量计算后在显示屏显示蒸汽温度、压力、瞬时流量、累计流量，同时将蒸汽温度、压力、瞬时流量、累计流量信息以4mA～20mA模拟信号形式输出，或者通过串口和总线通信输出。
本发明的有益效果是：提供一种船用蒸汽流量测量装置及方法，针对船舶空间小、蒸汽管道紧凑、流量量程大等特点，对节流孔板测量流量的原理进行分析，实现了量程比30:1的蒸汽流量测量，测量范围0.5t/h～15t/h，测量精度±1.0％，流量测量组件直管段短，上下游无直管段的其他特殊要求，能够实现船舶狭小空间中的蒸汽流量的有效测量。
附图说明
图1为本发明一个实施例的流量测量组件的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的流量转换器的结构示意图。
图3为本发明一个实施例的电气原理图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1、图2所示，一种船用蒸汽流量测量装置，包括流量测量组件和流量转换器，流量测量组件由节流管段2、引压管8、阀组5和传感器组件6组成，节流管段两端设有连接法兰4，与蒸汽管路相连，节流管段上安设于温度传感器3，引压管的一端与节流管段贯通连接，引压管的另一端设有多根支管，引压管上设有一次阀1，阀组包括多个阀门，分别安设于支管上，传感器组件与支管相连，并通过安装支架7定位，引压管受力产生变形；流量转换器包括壳体，壳体内安设有信号采集模块、信号处理模块和电源模块，壳体正面设有显示屏10，两侧面设有多个电连接器，分别与外接电源、传感器组件及计算机相连，流量转换器的壳体上设有安装脚9。
传感器组件包括外壳和安设于外壳内的三个量程递增的压差传感器和压力传感器，外壳上设有电连接器，通过线缆与流量转换器的电连接器相连。设置三台递增量程的差压传感器，且相邻的两个量程有一定的重叠，提高整个差压测量的范围和精度，从而提高流量测量的量程比和精度。系统运行时三个差压传感器同时运行，二次智能仪表流量转换器同时接收三路差压电流信号，在不同的流量时选择不同的差压传感器信号，低流量时选择低量程的差压信号，高流量时选择高量程的差压信号，从而大大提高流量测量的量程比和精度，解决了量程比低、小流量测量不准确的问题。高流量时，小量程差压传感器会超量程，设计时选用具有过压保护功能的差压传感器，不会影响差压传感器的正常运行和测量精度。
节流孔板的孔径与管道内径的比值较小时，可使流出系数值在较低的雷诺数下就渐趋稳定，这样在小流量时，流出系数值变化较小，有利于测量精度的提高；节流孔板的孔径与管道内径的比值较小时，相同流量下孔板产生的差压会增大，使管路、阀门以及安装等造成的差压偏差的影响相对减小，有利于测量精度的提高。按照孔板的国家标准要求，节流孔板的孔径与管道内径的比值在0.1～0.75之间，在保证不超过允许压损的条件下使节流孔板的孔径与管道内径的比值小一些，本发明中的取值范围为0.45～0.55，并且根据流量测量组件测得的差压，在流量转换器中进行节流孔板的孔径与管道内径比的动态调整。通过相对减小通过相对减小节流件孔径与管道内径的比值，降低了直管段要求，流量测量组件的管段仅310mm长，即可满足测量的需要，上下游无直管段的其他特殊要求，能够适用于船舶蒸汽系统紧凑环境下的安装。节流孔板的孔径与管道内径的比值，降低了直管段要求，流量测量组件的管段仅310mm长，即可满足测量的需要，上下游无直管段的其他特殊要求，能够适用于船舶蒸汽系统紧凑环境下的安装。
测量时，流量测量组件的三个差压传感器A、差压传感器B、差压传感器C、压力传感器、温度传感器分别将感应到的差压信号及节流管段正压侧的压力信号、流经节流管段介质的温度信号传送给流量转换器的信号采集模块，并以模拟量的形式传递至流量转换器信号处理模块进行模数转换，完成瞬时流量计算与修正、累计流量计算后在显示屏显示蒸汽温度、压力、瞬时流量、累计流量，同时将蒸汽温度、压力、瞬时流量、累计流量信息以4mA～20mA模拟信号形式输出，或者通过串口和总线通信输出。流量转换器采用两路外接电源输入，电源模块实现电源切换，任意一路外接电源失电，都不影响流量转换器的正常工作。

Claims (9)

1.一种船用蒸汽流量测量装置，其特征在于，包括流量测量组件和流量转换器，所述流量测量组件由节流管段、引压管、阀组和传感器组件组成，所述节流管段两端设有连接法兰，与蒸汽管路相连，所述引压管的一端与节流管段贯通连接，引压管的另一端设有多根支管，所述阀组包括多个阀门，分别安设于支管上，所述传感器组件与支管相连，并通过安装支架定位；所述流量转换器包括壳体，所述壳体内安设有信号采集模块、信号处理模块和电源模块，壳体正面设有显示屏，两侧面设有多个电连接器，分别与外接电源、传感器组件及计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种船用蒸汽流量测量装置，其特征在于，所述传感器组件包括外壳和安设于外壳内的三个量程递增的压差传感器及压力传感器，所述外壳上设有电连接器，通过线缆与所述流量转换器的电连接器相连。
3.根据权利要求2所述的一种船用蒸汽流量测量装置，其特征在于，所述三个量程递增的压差传感器的量程范围覆盖所述节流管段的全压差范围，且相邻的两个量程有部分重叠。
4.根据权利要求2所述的一种船用蒸汽流量测量装置，其特征在于，所述节流管段上安设于温度传感器，通过线缆与所述流量转换器的电连接器相连。
5.根据权利要求3所述的一种船用蒸汽流量测量装置，其特征在于，所述引压管上设有一次阀。
6.根据权利要求1所述的一种船用蒸汽流量测量装置，其特征在于，所述节流管段内的节流孔板的孔径与管道内径的比值为0.45～0.55。
7.根据权利要求1所述的一种船用蒸汽流量测量装置，其特征在于，所述流量转换器的壳体上设有安装脚。
8.根据权利要求1所述的一种船用蒸汽流量测量装置，其特征在于，所述外接电源为两路，通过电源模块实现电源切换，一路电源故障不影响流量转换器的正常工作。
9.采用上述权利要求4所述的一种船用蒸汽流量测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下内容：所述三个量程递增的压差传感器、压力传感器和温度传感器分别将到的差压信号及节流管段正压侧的压力信号、流经节流管段介质的温度信号传送给流量转换器的信号采集模块，并以模拟量的形式传递至流量转换器信号处理模块进行模数转换，完成瞬时流量计算与修正、累计流量计算后在显示屏显示蒸汽温度、压力、瞬时流量、累计流量，同时将蒸汽温度、压力、瞬时流量、累计流量信息以4mA～20mA模拟信号形式输出，或者通过串口和总线通信输出；流量转换器采用两路外接电源输入，电源模块实现电源切换。
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