CN111486909A - 一种均速板及流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种均速板及流量计，包括：均速板，插装于管道内，具有沿其中心轴线设置的第一通孔和环绕第一通孔的周向间隔设置的多个第二通孔；设置于均速板上且与多个第二通孔间隔设置的多个取压孔组；与多个取压孔组相连通的取压管组。采用多通孔结构设计，使得流体流过各取压孔的流体之间相互干扰的影响最小，进而保证了管道内动静压的精确测量，大幅度提高了对管道内流体流量的测量准确度。

Description

一种均速板及流量计

技术领域

本发明属于流量测量、检测技术领域，具体涉及一种均速板及流量计。

背景技术

差压式流量计历史悠久，在各类流量仪表中应用最为广泛。它以伯努利方程和流动连续性方程为基本原理，通过测量管道内流体流过节流元件所产生的差压，结合已知工况条件从而求得流量。

目前现有的差压式流量计按结构可总体分为两大类：节流法和动静压法。节流法的优势是，通过改变beta值，可以获得较理想的差压，以此来满足不同测量需求，结构可靠易于维护，但压力损失较高；动静压法通常以插入式为主，通过在特定管束前后开设多个动压孔和静压孔来获取差压，所有动压孔(静压孔)相连通，以多点流速测量转为平均流速，相比单点方式结果更理想。但其产生低差压微小，无法满足宽量程需求。

发明内容

为解决上述部分或全部问题，本发明提供一种均速板及流量计，采用多通孔结构设计，以使得流体流经第一通孔和第二通孔的流动状态相似，一方面达到了平衡节流的目的；另一方面还保证了通过取压孔组对流体取压的精确度，大幅度提高了对管道内流体流量的测量准确度，降低前后直管段要求，以适用更广的测量场合。

本发明提供了一种均速板，包括：均速板，插装于管道内，具有沿其中心轴线设置的第一通孔和环绕所述第一通孔的周向间隔设置的多个第二通孔；设置于所述均速板上且与多个所述第二通孔间隔设置的多个取压孔组；与多个所述取压孔组相连通的取压管组；与所述取压管组相连的的差压计，用于获取所述均速板的动静压差。

进一步地，所述取压孔组包括朝向所述均速板主体的上游开口的动压取压孔组和朝向所述均速板主体的下游开口的静压取压孔组。

进一步地，所述取压管组包括与多个所述动压取压孔组相连通的动压管和与多个所述静压取压孔组相连通的静压管。

进一步地，所述动压取压孔组包括沿垂直于所述均速板主体的中心轴线的方向间隔排布的多个动压取压孔；所述静压取压孔组包括沿垂直于所述均速板主体的中心轴线的方向间隔排布的多个所述静压取压孔。

进一步地，沿远离所述均速板主体的中心轴线的方向，多个所述静压取压孔组的所述静压取压孔分别位于与所述第一通孔同轴的多个同心圆上；所述动压取压孔与所述静压取压孔对称设置且轴向平行。

进一步地，所述动压管包括与每组所述动压取压孔分别相连通且沿垂直于所述均速板主体的中心轴线的方向向外延伸的多个动压直管和与多个所述动压直管相连通且环绕所述均速板主体设置的动压环管；

所述静压管包括与每组所述静压取压孔分别相连通且沿垂直于所述均速板主体的中心轴线的方向向外延伸的多个静压直管和与多个所述静压直管相连通且环绕所述均速板主体设置的静压环管。

进一步地，所述动压管还包括与所述动压环管相连通的第一连通管；所述静压管还包括与所述静压环管相连通的第二连通管。

进一步地，还包括设置于所述均速板主体内且用于连通每一组所述动压直管和动压取压孔组的动压腔和用于连通每一组所述静压直管和静压取压孔组的静压腔。

进一步地，所述第一通孔与所述第二通孔的轴向平行的圆通孔；所述第一通孔和所述第二通孔的入口为直角或圆弧角；流体流经所述第一通孔与所述第二通孔的雷诺数相等。

本发明还提供了一种流量计，包括上述均速板，还包括与所述取压孔组相连的差压计，用于获取所述均速板的动静压差。

本发明采用均速板，通过设计第一通孔沿均速板的中心轴线延伸，第二通孔围绕第一通孔的周向间隔排布，多通孔的结构设计以使得在同样的流通面积条件下，同样的孔数下，第一通孔的孔径、第二通孔的孔径及取压孔之间的间隔被优化，以使中心收缩和环缝收缩获得平衡，即流过各取压孔的流体之间相互干扰的影响最小。进而保证流体流经第一通孔和第二通孔的流动状态相似，利于大幅降低管道内流体流经均速板时的波动性，一方面达到了平衡节流的目的；另一方面保证了设置于相邻第二通孔之间的取压孔组对流体取压的精确度，大幅度提高了对管道内流体流量的测量准确度，降低前后直管段要求，以适用更广的测量场合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例所示均速板在管道内的装配结构示意图；

图2为本发明实施例所示均速板的立体结构示意图：

图3为本发明实施例所示均速板的侧视图：

图4为沿图3所示E-E方向的剖视结构示意图；

图5为沿图3所示B-B方向的剖视结构示意图。

附图标记说明：均速板001，均速板主体1，第一通孔101，第二通孔102，取压孔组103，动压取压孔组131，静压取压孔组132，取压管组2，动压管201，动压直管211，动压环管212，第一连通管213，动压腔214，静压管202，静压直管221，静压环管222，第二连通管223，静压腔224，上游A1，下游A2，流体流向X，法兰002，管道003。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-5所示，本实施例提供了一种均速板001，包括：均速板主体1，插装于管道003内，具有沿其中心轴线设置的第一通孔101和环绕第一通孔101的周向间隔设置的多个第二通孔102；设置于均速板主体1上且与多个第二通孔102间隔设置的多个取压孔组103；与多个取压孔组103相连通的取压管组2；与取压管组2相连的的差压计，用于获取均速板主体1的动静压差。

参见图1，本实施方式的均速板001现场应用法兰002直接对夹式安装于管道003内，通过设计均速板主体1的第一通孔101沿均速板主体1的中心轴线延伸，第二通孔102围绕第一通孔101的周向间隔排布，进而保证流体流经第一通孔101和第二通孔102的流动状态相似，利于大幅降低管道003内流体流经均速板主体1时的波动性，一方面达到了平衡节流的目的；另一方面保证了设置于相邻第二通孔102之间的取压孔组103对流体取压的精确度，大幅度提高了对管道003内流体流量的测量准确度，降低前后直管段要求，以适用更广的测量场合。

本实施方式的均速板主体1采用多孔设计，使直管段长度得到明显缩短，其流场形态、流速分布等方面都有一定特色。

在一个优选的实施例中，流体流经第一通孔101与第二通孔102的雷诺数相等，从而实现雷诺数平衡，以使得在同样的流通面积条件下，同样的孔数下，第一通孔的孔径、第二通孔的孔径及取压孔之间的间隔被优化，以使中心收缩和环缝收缩获得平衡，即流过各取压孔的流体之间相互干扰的影响最小。在本实施方式在有效考虑到能量平衡、流畅平衡、雷诺数平衡因素。

其中，能量平衡是根据静态能量,熵平衡和吉布斯方程

根据等熵过程

式中，H、S、Q、W分别是流体的热焓、熵，内能和功；p、ρ和T分别是流体的压力、密度和热力学温度；g是当地重量加速度；g_c是牛顿转换系数；LW是损失功；m是摩尔质量；a是动能修正系数。

本实施方式中均速板上设置有第一通孔101和多个第二通孔102，流体流通每个孔的雷诺数相等以使得雷诺数平衡，其满足如下关系：

R_c1V_c1＝R_chV_ch：

其中，R_c1为第一通孔101的半径；V_c1为管道003内的流体在第一通孔101中心处的流速；R_ch为从均速板主体1中心到周围第二通孔102的中心的距离；V_ch为管道003内的流体在第二通孔102中心处的流体流速。

本实施方式中的第一通孔101与第二通孔102的轴向平行；能够使得流体流经第一通孔101与第二通孔102的流动状态和流速分布尽可能相等。

本实施方式中第一通孔101与第二通孔102的截面形状可以为圆形，三角形或多边形，在一个优选的实施例中，第一通孔101和第二通孔102均为圆通孔；第一通孔101和第二通孔102的入口为直角或圆弧角，当第一通孔101和第二通孔102的入口为直角时，流体在流经第一通孔101和第二通孔102的入口时，流体压力迅速增加，当第一通孔101和第二通孔102的入口为圆弧角时，流体在流经第一通孔101和第二通孔102的入口时，流体压力增加相对较缓。

参见图3至图5，本实施例中的均速板001，取压孔组103包括朝向均速板主体1的上游A1开口的动压取压孔组131和朝向均速板主体1的下游A2开口的静压取压孔组132，图3中流体的流动方向为X。且动压取压孔组131和静压取压孔组132的取压孔同轴设计，使得测量的压差数据更加可靠。

参见图2至图5，本实施方式中的取压管组2包括与多个动压取压孔组131相连通的动压管201和与多个静压取压孔组132相连通的静压管202。动压管201能够将动压取压孔获取的动压传递至流量计，静压管202能够将静压取压孔获取的静压传递至流量计，以使得流量计能够显示出管道003内流体的动静压差。

本实施例中的均速板001，动压取压孔组131包括沿垂直于均速板主体1的中心轴线的方向间隔排布的多个动压取压孔；静压取压孔组132包括沿垂直于均速板主体1的中心轴线的方向间隔排布的多个静压取压孔。通过设计动压取压孔组131包括多个动压取压孔，增加相邻第二通孔102之间流体取压点数量，利于保证对该位置处流体动压的测量准确度；通过设计静压取压孔组132包括多个静压取压孔，增加相邻第二通孔102之间流体取压点数量，利于保证对该位置处流体静压的测量准确度。

参见图4和图5，在一个优选的实施例中，动静压孔按照等环面法进行分布，将半径为R的均速板主体1横截面分割成n个面积相等的同心环(中心为圆)，在每个等面积的圆环上设置动静压孔检测点，这样每组动静压孔检测点的数据更能真实的反映管道003流速。

本实施例中，均速板001的动压管201包括与每组动压取压孔分别相连通且沿垂直于均速板主体1的中心轴线的方向向外延伸的多个动压直管211和与多个动压直管211相连通且环绕均速板主体1设置的动压环管212；静压管202包括与每组静压取压孔分别相连通且沿垂直于均速板主体1的中心轴线的方向向外延伸的多个静压直管221和与多个静压直管221相连通且环绕均速板主体1设置的静压环管222。本实施方式中采用动压直管211和动压环管212相配合的方式将均速板主体1上所有动压孔相连通能够获取均速上游多个动压检测点的平均值，采用静压直管221和静压环管222相配合的方式将均速板主体1上所有静压孔相连通能够获取均速下游多个静压检测点的平均值，进而能够获取得到一个较为精确的动静压差值，从而可以有效减少信号的波动性，以提升测量精度。

在本实施方式中，动压管201还包括与动压环管212相连通且用于连接差压计的第一连通管213；静压管202还包括与静压环管222相连通且用于连接差压计的第二连通管223。通过第一连通管213将获取的动压平均值传递给差压计，通过第二连通管223将获取的静压平均值传递给差压计，进而获取均速板主体1的有效差压。

在本实施方式中的均速板001，还包括设置于均速板主体1内且用于连通每一组动压直管211和动压取压孔组131的动压腔214和用于连通每一组静压直管221和静压取压孔组132的静压腔224。动压腔214的结构设计能够获得每一组动压取压孔组131所检测的动压平均值，静压腔224的结构设计能够获得每一组静压取压孔组132所检测的静压平均值，继而提升测量精度。

本实施例还包括一种流量计，包括上述任一实施方式中所述的均速板，还包括与取压孔组相连的差压计，用于获取所述均速板的动静压差。在一个具体的本实施方式中，差压计与第一连通管和第二连通管相连，用于获取所述均速板的动静压差。

本实施方式中的均速板及流量计，通过专业结构设计，利用平衡节流原理及等雷诺数算法，大幅度提高测量准确度，降低前后直管段要求和压力损失，以适用更广的测量场合，具有广泛的应用前景。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种均速板，其特征在于，包括：

均速板主体，插装于管道内，具有沿其中心轴线设置的第一通孔和环绕所述第一通孔的周向间隔设置的多个第二通孔；

设置于所述均速板主体上且与多个所述第二通孔间隔设置的多个取压孔组；

与多个所述取压孔组相连通的取压管组。

2.根据权利要求1所述的均速板，其特征在于，所述取压孔组包括朝向所述均速板主体的上游开口的动压取压孔组和朝向所述均速板主体的下游开口的静压取压孔组。

3.根据权利要求2所述的均速板，其特征在于，所述取压管组包括与多个所述动压取压孔组相连通的动压管和与多个所述静压取压孔组相连通的静压管。

4.根据权利要求3所述的均速板，其特征在于，所述动压取压孔组包括沿垂直于所述均速板主体的中心轴线的方向间隔排布的多个动压取压孔；所述静压取压孔组包括沿垂直于所述均速板主体的中心轴线的方向间隔排布的多个所述静压取压孔。

5.根据权利要求4所述的均速板，其特征在于，沿远离所述均速板主体的中心轴线的方向，多个所述静压取压孔组的所述静压取压孔分别位于与所述第一通孔同轴的多个同心圆上；所述动压取压孔与所述静压取压孔对称设置且轴向平行。

6.根据权利要求4所述的均速板，其特征在于，所述动压管包括与每组所述动压取压孔分别相连通且沿垂直于所述均速板主体的中心轴线的方向向外延伸的多个动压直管和与多个所述动压直管相连通且环绕所述均速板主体设置的动压环管；

所述静压管包括与每组所述静压取压孔分别相连通且沿垂直于所述均速板主体的中心轴线的方向向外延伸的多个静压直管和与多个所述静压直管相连通且环绕所述均速板主体设置的静压环管。

7.根据权利要求6所述的均速板，其特征在于，所述动压管还包括与所述动压环管相连通的第一连通管；所述静压管还包括与所述静压环管相连通的第二连通管。

8.根据权利要求6所述的均速板，其特征在于，还包括设置于所述均速板主体内且用于连通每一组所述动压直管和动压取压孔组的动压腔和用于连通每一组所述静压直管和静压取压孔组的静压腔。

9.根据权利要求1所述的均速板，其特征在于，所述第一通孔与所述第二通孔的轴向平行的圆通孔；所述第一通孔和所述第二通孔的入口为直角或圆弧角；流体流经所述第一通孔与所述第二通孔的雷诺数相等。

10.一种流量计，包括上述权利要求1-9任一所述均速板，其特征在于，还包括与取压孔组相连的差压计，用于获取所述均速板的动静压差。

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