CN117007142A - 基于气体超声计量的燃气流量计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于气体超声计量的燃气流量计量装置，包括减压阀、通过输送管道连接在减压阀后端的超声波流量计，所述输送管道上具有依次连接的第一竖管段、连通管段以及第二竖管段，所述第一竖管段、连通管段以及第二竖管段形成位于输送管道上的几字形弯；在输送管道内的流体流动方向上，第二竖管段位于第一竖管段的下游，第二竖管段在连通管段上的连接点位于连通管段的两端之间，连通管段的后端还连接有积污装置；所述积污装置包括积污罐，所述积污罐的上端设置有与所述后端相连的进口接管，所述积污罐的下端通过出口接管连接有排污阀。采用本方案提供的结构设计，可有效提高超声波流量计计量结果可靠性。

Description

基于气体超声计量的燃气流量计量装置

技术领域

本发明涉及管道计量装置技术领域，特别是涉及一种基于气体超声计量的燃气流量计量装置。

背景技术

流量计为天然气管路系统中必要的计量设备。长期以来，在天然气管路系统上，常见的流量计形式是涡轮流量计、孔板流量计等。机械式的计量设备结构复杂，容易因为天然气中携带的水汽、颗粒杂物等，导致其流道堵塞、零部件锈蚀，这不仅会降低流量计的使用寿命，同时对精准计量极为不利。气体超声波流量计的原理是利用超声脉冲在气流中传播速度与气流的速度有对应的关系来获取气体流量，即顺流时的超声脉冲传播速度比逆流时传播速度更快，且这两种超声脉冲传播的时间差越大则流量也越大。近年来，随着超声波计量技术的发展，超声波流量计不仅成本大幅降低，同时，由于其核心结构为电路模块以及换能器，这样可保证其性能以及寿命并不会因为流体介质而受到过大的影响，这使得其在各种工况下均具有理想的计量准确性，现已经成为了国际承认的天然气计量设备。

在进行超声波流量计运用设计时，所述计量准确性是关注的重点问题之一。根据超声波流量计在天然气管线上的运用特点，超声波流量计的计量准确性受如下方面影响：校准情况、流道流速剖面、温度分布、流体脉动、声学噪声以及电磁噪声、污染物沉积等。为保障流量计量准确性，关于以上各方面均需要具有相关的解决手段。

进一步的，所述声学噪声一般来自整流组件以及节流组件，相关的管件常见为管路上的整流机构、减压阀等；所述污染物一般被称之为“黑色粉末”，是对从天然气管线内能够收集到的一种磨损物质的统称，可表现出具有焦油样的外观。

超声波流量计已经成为了天然气计量的重要工具，提高超声波流量计的计量精度对其的进一步运用具有促进意义。

发明内容

针对上述提出的提高超声波流量计计量精度目的，本发明根据超声波流量计在天然气管线上的使用特点，提供了一种基于气体超声计量的燃气流量计量装置。采用本方案提供的结构设计，可有效提高超声波流量计计量结果可靠性。

针对上述问题，本发明提供的基于气体超声计量的燃气流量计量装置通过以下技术要点来解决问题：基于气体超声计量的燃气流量计量装置，包括减压阀、通过输送管道连接在减压阀后端的超声波流量计，所述输送管道上具有依次连接的第一竖管段、连通管段以及第二竖管段，所述第一竖管段、连通管段以及第二竖管段形成位于输送管道上的几字形弯；

在输送管道内的流体流动方向上，第二竖管段位于第一竖管段的下游，第二竖管段在连通管段上的连接点位于连通管段的两端之间，连通管段的后端还连接有积污装置；

所述积污装置包括积污罐，所述积污罐的上端设置有与所述后端相连的进口接管，所述积污罐的下端通过出口接管连接有排污阀。

本方案的具体运用为：串联在天然气管道上并对减压后的天然气进行流量计量。天然气在本方案中的流体流动形式为：经减压阀的入口进入减压阀，完成减压后进入输送管道，在输送管道内的流动形式是依次经过第一竖管段、连通管段以及第二竖管段，再进入超声波流量计。

本方案的结构特点包括：

1、将超声波流量计设置在减压阀的后端，这样，流经超声波流量计的天然气压力相对稳定，对超声波流量计的计量精度有利；

2、通过设置为输送管道被设置为几字形弯，并且第二竖管段在连通管段上的连接位置位于连通管段两端之间，这样，输送管道的整体构型为“λ”构型，在面对减压阀工作所产生的超声波时，输送管道可有效对来自减压阀的超声波进行隔离，用于实现：通过提高超声波流量计上传感器组件的信号拾取质量，达到保障超声波流量计计量精度的目的；

3、在输送管道的整体构型为“λ”构型的基础上设置为还包括所述积污装置，当随天然气流动的液体污染物(包括水)、固体污染物(主要为黑色颗粒)流经连通管段时，在惯性的作用下这些污染物进一步运动至积污罐，用于实现：净化天然气气流；减少进入超声波流量计中天然气所携带的污染物的含量，减少污染物在传感器组件以及流道内壁的残留，达到保障超声波流量计在使用周期内计量精度的目的；针对污染物去除目的，相较于流体通过穿过过滤装置的方式完成污染物分离，本方案利用管道构型，使得这些污染物在惯性下主动从气流中分离，这样可降低污染物分离所导致的压损，从而利于天然气管道输送。

关于以上方案，更进一步的说明是：连通管段中天然气气流所携带的污染物通过进口接管进入积污装置后，所述积污罐作为污染物的存储容器，所述排污阀通过出口接管与积污罐相连，用于持续或间隔排出积污罐中的污染物，在具体运用时，考虑到安全性，设置为排污阀断续排污，断续排污的触发可采用计时器输出的控制信号、污染物检测装置所输出的控制信号，但在选择污染物检测装置时，由于污染物可能具有较大粘度，不宜采用杠杆式浮球阀作为污染物检测装置。

进一步的，连通管段可为直管段，也可以是弯管段，第二竖管段也可以连接在连通管段的任意周向位置，但较优的，为提高污染物去除率，连通管段为等径弧形管段，第二竖管段在连通管段周向上的连接位置位于连通管段的顶侧、前侧或后侧(非底侧)。

作为所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置更进一步的技术方案：

所述减压阀的两端均设置有与减压阀同轴的直管段，所述超声波流量计的两端均设置有与超声波流量计同轴的直管段；

所述第一竖管段的前端通过弯头与减压阀后端的直管段相接、第一竖管段的后端通过弯头与连通管段的前端相接；

所述第一竖管段在连通管段上的连接位置位于连通管段的后端，第一竖管段的后端通过弯头与超声波流量计前端的直管段相接。本方案中，超声波流量计以及减压阀两端的直管段均用于优化流场，用于保障超声波流量计、减压阀在使用过程中的性能；本方案提出了一种具体的输送管道在管路上连接的形式，即通过弯头实现相应管段的连接，在实施时所述弯头优选采用90°长径弯头。

所述排污装置还包括外壳体，所述积污罐位于所述外壳体内，所述外壳体上设置有保温层和/或电热装置。本方案具体运用为：积污装置在整个工作周期中，积污罐内的物质更大可能为固液混合物，当本方案运用于温度交底的区域时，在保温层的作用下，可利用地温作用管道内的流体并进一步传热至所述混合物，在减少散热的情况下保持所述固液混合物具有相对较高的温度；利用电热装置产生的热量使得所述固液混合物具有相对较高的温度，这样，在所述固液混合物具有更高的流动性的前提下，可利用积污罐在使用过程中的内压顺利将所述固液混合物通过排污阀由积污罐中排出。本领域技术人员在确认选择保温方案还是加热方案时应当根据使用区域的气候条件、对本装置的安装情况选择(如露天安装、隐藏式安装)进行合理选择。

在以上方案中，提出了一种从管路构型角度解决超声波流量计计量结果可靠性的技术方案，在以下方案中，提出一种从超声波流量计结构设计角度解决超声波流量计计量结果可靠性的技术方案。

具体的：

所述超声波流量计包括流道以及安装在流道上的超声波换能器；

所述超声波换能器在流道径向方向上的位置可调，超声波换能器包括传感器组件，所述位置可调满足：传感器组件靠近流道轴线的一端的中心具有第一状态和第二状态，所述第一状态为所述中心位于流道中，所述第二状态为所述中心位于流道的内壁边界线上。现有技术中，超声波换能器上传感器组件靠近流道轴线的一端的中心一般被认为是超声波换能器的探头中心，所述探头中心相对于流道侧壁的安装位置与超声波流量计的声道长度有关，当探头中心位于流道内壁边界线外侧时(在第一状态下超声波换能器进一步向流道外侧运动所获得的状态)，声道上具有非流体流动路径，在通过超声波传递时间计算流体流量时，这样的安装方式存在声速变化对计量结果产生影响的问题，同时存在容易在探头中心上形成积污的问题，该积污也会影响超声波传递时间，故申请人认为：所述第一状态从声速变化对计量影响角度、积污角度、传感器组件前端(靠近流道轴线的一端)，均对超声波流量计的长期精度有利，故所述第一状态为超声波换能器较优的安装方式；但在实际运用中，第一状态下也存在探头中心积污的问题，故本方案中设置为超声波换能器在流道径向方向上的位置可调并具有所述第二状态，具体可运用为超声波流量计常规计量时超声波换能器处于所述第一状态，当使用一定时间后调整为所述第二状态，作为本领域技术人员，在相同的流量下，第二状态下探头中心位置的流体流速大于第一状态下探头中心位置的流体流速，特别是在流道内天然气低流速下更为明显，这样，可利用第二状态下流体对探头中心积污的作用去除积污，从而达到保障超声波换能器抗积污能力的目的。但作为本领域技术人员，超声波流量计在具体使用过程中不宜长期采用第二状态：第二状态下超声波换能器较多的伸入到了流道中，对流道内流场稳定性以及均匀性不利，从而导致超声波流量计的计量精度相对较差。

所述流道上设置有连接座；

超声波换能器包括换能器壳体，所述传感器组件安装于换能器壳体上；

所述连接座上设置有内螺纹孔，所述换能器壳体为外侧设置有外螺纹的柱状结构，换能器壳体与连接座螺纹连接：换能器壳体通过其上的外螺纹螺纹连接于所述内螺纹孔中；

还包括螺纹连接在所述内螺纹孔中的端塞，在所述内螺纹孔中，所述端塞位于超声波换能器的外侧，超声波换能器在内螺纹孔中的位置锁定通过端塞的内侧端面作用在换能器壳体外侧端面上的正压力实现。本方案提出了一种具体的超声波换能器安装形式，具体是通过设置在换能器壳体外侧的外螺纹将超声波换能器安装在连接座的内螺纹孔中，具体为：通过旋转换能器壳体，即可调整超声波换能器在连接座内的嵌入深度，从而达到所述位置可调目的。进一步的，通过设置为还包括螺纹连接在所述内螺纹孔中的端塞，当通过旋转超声波换能器，使得其位于所需的连接座深度后，通过旋转端塞，利用端塞内侧端面为换能器壳体外侧端面提供的正压力即可实现将超声波换能器锁定到连接座的特定深度位置。在具体运用中，较优的，由于传感器组件作为超声波换能器的前端，其后端需要设置引接线，可将所述换能器壳体以及端塞分别设置为管状以及孔板状，各自上的孔道作为所述引接线的穿线孔，同时设置为换能器壳体后端的孔道为内六角孔道，端塞上的孔道为内六角孔道，并且操作换能器壳体的内六角扳手能够穿过端塞并且转动不受端塞的影响，这样，可以非常方便的对端塞、换能器壳体进行旋转操作。

所述内螺纹孔具有朝向内螺纹孔外侧的台阶面，所述换能器壳体上具有凸台，所述凸台的内侧端面与所述台阶面之间夹持有弹性支撑件，在换能器壳体深入内螺纹孔并挤压弹性支撑件的过程中，弹性支撑件发生压缩弹性变形，在所述第一状态和第二状态下，弹性支撑件处于压缩弹性变形状态。本方案的设计目的在于：在实现相关状态调整的过程中，利用弹性支撑件对换能器壳体的作用力增大换能器壳体转动的阻力、利用弹性支撑件对换能器壳体的作用力，减小端塞旋转并作用于换能器壳体的过程中换能器壳体随端塞转动的可能性，从而达到提高对声道长度控制准确性的目的。作为本领域技术人员，在第一状态以及第二状态下，所述弹性支撑件在连接座的轴线上具有不同的弹性压缩量。在具体运用时，也可在端塞与换能器壳体之间设置防转动垫片、推力轴承或润滑涂层，用于避免端塞带动换能器壳体转动；在具体运用时，为保障超声波换能器与设计声道的角度/同轴度，所述弹性支撑件可以是采用非连续结构提供多点支撑，即在超声波换能器周向上均匀布置多个弹性支撑件，但较优的运用是利用环形密封圈作为所述弹性支撑件，以利用环形密封圈，使得其还具有对超声波换能器与连接座之间间隙进行轴向密封或辅助完成可靠的轴向密封：较优的运用是在换能器壳体的外侧与连接座的内侧壁之间设置其他环形密封圈，利用其他环形密封圈对换能器壳体外侧提供的径向约束保持所述角度/同轴度，利用其他环形密封圈获得状态调整过程中对超声波换能器与连接座之间间隙进行轴向密封的作用，以使得相关状态调整并不影响本装置的通气状态，实现输气过程中状态随时调节，以下采用压紧法兰为换能器壳体提供端部约束的方案也可采用该具有环形密封圈、其他环形密封圈的方案。作为本领域技术人员，所述环形密封圈、其他环形密封圈，仅仅是从命名角度，对安装于不同位置的环形密封圈进行区分。

在具体的管路运用中，虽然可以采用输送管道隔离来自减压阀的超声波，但从超声波采集信号干扰角度，并不能保证能够实现全部隔离，以上提供了一种可实现相关状态调整的超声波换能器安装方案，该方案具有结构简单、实现状态调整方案的特点，但相应螺纹连接也导致了管道与传感器组件之间具有较大的噪声传播截面积，故从噪声防护角度，该方案并非是最优的方案，基于此，提供以下关于超声波换能器安装的并列技术方案。

所述流道上设置有连接座；

超声波换能器包括换能器壳体，所述传感器组件安装于换能器壳体上；

所述连接座上设置有中心孔，所述中心孔具有朝向中心孔外侧的台阶面，所述换能器壳体上具有凸台，所述换能器壳体嵌入中心孔中，所述凸台的内侧端面与所述台阶面之间夹持有弹性支撑件；

还包括压紧法兰以及第一垫板，还包括用于实现压紧法兰与连接座螺钉连接的压紧螺钉；

压紧法兰通过其内侧端面对换能器壳体外侧端面的作用力实现超声波换能器在流道径向方向上的位置固定，所述第一垫板运用为：当第一垫板夹持在压紧法兰与连接座的端面之间时，获得所述第二状态；移除压紧法兰与连接座之间的第一垫板并锁紧压紧螺钉后，获得所述第一状态；

在换能器壳体深入中心孔并挤压弹性支撑件的过程中，弹性支撑件发生压缩弹性变形；在所述第一状态和第二状态下，弹性支撑件处于压缩弹性变形状态。与以上方案有区别的，本方案利用压紧法兰，在压紧螺钉的辅助下，利用压紧法兰内侧端面为换能器壳体外侧端面提供的作用力约束超声波换能器在连接座中心孔中的位置，该构思下，换能器壳体与连接座之间并不存在螺纹副，并且为在压紧法兰与换能器壳体设置第二垫板提供了结构基础，使得本方案为一种从噪声阻断角度提高超声波流量计计量精度有利的技术方案。具体的：关于相关状态调整，当第一垫板安装于压紧法兰与连接座端面之间时，通过第一垫板为压紧法兰提供的支撑作用使得传感去组件处于第一状态，当移除第一垫板后，压紧法兰向流道轴线移动一定距离，此时压紧法兰的内侧端面在中心孔的轴线上向连接座进一步运动，可达到推挤换能器壳体进一步向流道所在运动以获得所述第二状态的目的。其他的，所述凸台与台阶面之间的弹性支撑件不仅用于为换能器壳体提供朝向压紧法兰所在侧的支撑，同时通过压缩弹性变形状态持续为压紧螺钉提供远离流道的推力，发挥压紧法兰防松目的，该目的对声道长度精度有利。作为本领域技术人员，随时第一垫板用于控制完成连接后压紧法兰与连接座的相对位置，在具体运用中，无论是在第一状态还是第二状态下，对压紧螺钉的紧固程度均需要满足将压紧法兰锁固在连接座上。同时在以上两个方案中，弹性支撑件均需要满足状态调整所需要的压缩弹性变形量。

所述换能器壳体与中心孔的孔壁相间隔；

压紧法兰与换能器壳体之间还设置有第二垫板，所述第二垫板为高分子材质的垫板。本方案中，所述相间隔为一种非接触式配合状态，用于实现噪声阻断目的，相关手段可采用如上提出的其他环形密封圈，为优化噪声阻断效果，环形密封圈以及其他环形密封圈均采用O型圈。关于所述第二垫板即为所述结构基础的具体运用，用于优化噪声对计量精度的影响程度。

所述第二垫板的材质为铁氟龙。本方案中，利用铁氟龙为一种性能良好的声阻断材料，利用其所具有的材料特性实现表体噪声传播阻断；利用铁氟龙本身具有的不沾特性、热稳定性、耐磨性、耐腐蚀性以及滑动特性，来保障超声波换能器的位置精度、减小压紧法兰装配过程中可能发生的通过摩擦力导致超声波换能器轴线偏离的程度或可能性。

所述相间隔通过设置在中心孔孔壁与换能器壳体外壁之间的轴向密封圈实现。作为本领域技术人员，本方案中的轴向密封圈即为上述其他环形密封圈。

本发明具有以下有益效果：

1、将超声波流量计设置在减压阀的后端，这样，流经超声波流量计的天然气压力相对稳定，对超声波流量计的计量精度有利；

2、通过设置为输送管道被设置为几字形弯，并且第二竖管段在连通管段上的连接位置位于连通管段两端之间，这样，输送管道的整体构型为“λ”构型，在面对减压阀工作所产生的超声波时，输送管道可有效对来自减压阀的超声波进行隔离，用于实现：通过提高超声波流量计上传感器组件的信号拾取质量，达到保障超声波流量计计量精度的目的；

3、在输送管道的整体构型为“λ”构型的基础上设置为还包括所述积污装置，当随天然气流动的液体污染物(包括水)、固体污染物(主要为黑色颗粒)流经连通管段时，在惯性的作用下这些污染物进一步运动至积污罐，用于实现：净化天然气气流；减少进入超声波流量计中天然气所携带的污染物的含量，减少污染物在传感器组件以及流道内壁的残留，达到保障超声波流量计在使用周期内计量精度的目的；针对污染物去除目的，相较于流体通过穿过过滤装置的方式完成污染物分离，本方案利用管道构型，使得这些污染物在惯性下主动从气流中分离，这样可降低污染物分离所导致的压损，从而利于天然气管道输送。

附图说明

图1为本方案所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置一个具体实施例的主视图；

图2为本方案所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置一个具体实施例的剖视图，积污装置的剖视图，该剖视图仅对外壳体进行了剖视；

图3为本方案所述的可缓解污染物对测量精度影响的超声波流量计一个具体实施例的局部结构剖视图，连接座位置的剖视图；

图4为在图3的基础上，将超声波换能器的安装状态由第一状态调整为了第二状态；

图5为本方案所述的可缓解污染物对测量精度影响的超声波流量计一个具体实施例的局部结构剖视图，该剖视图中的相应结构采用了不同于图3和图4所采用的结构。

附图中的附图标记分别为：1、输送管道，2、减压阀，3、第一竖管段，4、第二竖管段，5、连通管段，6、排污阀，7、积污装置，71、外壳体，72、积污罐，73、进口接管，74、电热装置，75、出口接管，8，超声波流量计，81、流道，82、连接座，83、第一垫板，84、压紧法兰，85、换能器壳体，86、传感器组件，87、内壁边界线，88、端塞，89、第二垫板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图5所示，基于气体超声计量的燃气流量计量装置，包括减压阀2、通过输送管道1连接在减压阀2后端的超声波流量计8，所述输送管道1上具有依次连接的第一竖管段3、连通管段5以及第二竖管段4，所述第一竖管段3、连通管段5以及第二竖管段4形成位于输送管道1上的几字形弯；

在输送管道1内的流体流动方向上，第二竖管段4位于第一竖管段3的下游，第二竖管段4在连通管段5上的连接点位于连通管段5的两端之间，连通管段5的后端还连接有积污装置7；

所述积污装置7包括积污罐72，所述积污罐72的上端设置有与所述后端相连的进口接管73，所述积污罐72的下端通过出口接管75连接有排污阀6。

本方案的具体运用为：串联在天然气管道上并对减压后的天然气进行流量计量。天然气在本方案中的流体流动形式为：经减压阀2的入口进入减压阀2，完成减压后进入输送管道1，在输送管道1内的流动形式是依次经过第一竖管段3、连通管段5以及第二竖管段4，再进入超声波流量计8。

本方案的结构特点包括：

1、将超声波流量计8设置在减压阀2的后端，这样，流经超声波流量计8的天然气压力相对稳定，对超声波流量计8的计量精度有利；

2、通过设置为输送管道1被设置为几字形弯，并且第二竖管段4在连通管段5上的连接位置位于连通管段5两端之间，这样，输送管道1的整体构型为“λ”构型，在面对减压阀2工作所产生的超声波时，输送管道1可有效对来自减压阀2的超声波进行隔离，用于实现：通过提高超声波流量计8上传感器组件86的信号拾取质量，达到保障超声波流量计8计量精度的目的；

3、在输送管道1的整体构型为“λ”构型的基础上设置为还包括所述积污装置7，当随天然气流动的液体污染物(包括水)、固体污染物(主要为黑色颗粒)流经连通管段5时，在惯性的作用下这些污染物进一步运动至积污罐72，用于实现：净化天然气气流；减少进入超声波流量计8中天然气所携带的污染物的含量，减少污染物在传感器组件86以及流道81内壁的残留，达到保障超声波流量计8在使用周期内计量精度的目的；针对污染物去除目的，相较于流体通过穿过过滤装置的方式完成污染物分离，本方案利用管道构型，使得这些污染物在惯性下主动从气流中分离，这样可降低污染物分离所导致的压损，从而利于天然气管道输送。

关于以上方案，更进一步的说明是：连通管段5中天然气气流所携带的污染物通过进口接管73进入积污装置7后，所述积污罐72作为污染物的存储容器，所述排污阀6通过出口接管75与积污罐72相连，用于持续或间隔排出积污罐72中的污染物，在具体运用时，考虑到安全性，设置为排污阀6断续排污，断续排污的触发可采用计时器输出的控制信号、污染物检测装置所输出的控制信号，但在选择污染物检测装置时，由于污染物可能具有较大粘度，不宜采用杠杆式浮球阀作为污染物检测装置。

进一步的，连通管段5可为直管段，也可以是弯管段，第二竖管段4也可以连接在连通管段5的任意周向位置，但较优的，为提高污染物去除率，连通管段5为等径弧形管段，第二竖管段4在连通管段5周向上的连接位置位于连通管段5的顶侧、前侧或后侧(非底侧)。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化：

所述减压阀2的两端均设置有与减压阀2同轴的直管段，所述超声波流量计8的两端均设置有与超声波流量计8同轴的直管段；

所述第一竖管段3的前端通过弯头与减压阀2后端的直管段相接、第一竖管段3的后端通过弯头与连通管段5的前端相接；

所述第一竖管段3在连通管段5上的连接位置位于连通管段5的后端，第一竖管段3的后端通过弯头与超声波流量计8前端的直管段相接。本方案中，超声波流量计8以及减压阀2两端的直管段均用于优化流场，用于保障超声波流量计8、减压阀2在使用过程中的性能；本方案提出了一种具体的输送管道1在管路上连接的形式，即通过弯头实现相应管段的连接，在实施时所述弯头优选采用90°长径弯头。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化：

所述排污装置还包括外壳体71，所述积污罐72位于所述外壳体71内，所述外壳体71上设置有保温层和/或电热装置74。本方案具体运用为：积污装置7在整个工作周期中，积污罐72内的物质更大可能为固液混合物，当本方案运用于温度交底的区域时，在保温层的作用下，可利用地温作用管道内的流体并进一步传热至所述混合物，在减少散热的情况下保持所述固液混合物具有相对较高的温度；利用电热装置74产生的热量使得所述固液混合物具有相对较高的温度，这样，在所述固液混合物具有更高的流动性的前提下，可利用积污罐72在使用过程中的内压顺利将所述固液混合物通过排污阀6由积污罐72中排出。本领域技术人员在确认选择保温方案还是加热方案时应当根据使用区域的气候条件、对本装置的安装情况选择(如露天安装、隐藏式安装)进行合理选择。

在以上实施例中，提出了一种从管路构型角度解决超声波流量计8计量结果可靠性的技术方案，在以下实施例中，提出一种从超声波流量计8结构设计角度解决超声波流量计8计量结果可靠性的技术方案。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步细化：

所述超声波流量计8包括流道81以及安装在流道81上的超声波换能器；

所述超声波换能器在流道81径向方向上的位置可调，超声波换能器包括传感器组件86，所述位置可调满足：传感器组件86靠近流道81轴线的一端的中心具有第一状态和第二状态，所述第一状态为所述中心位于流道81中，所述第二状态为所述中心位于流道81的内壁边界线87上。现有技术中，超声波换能器上传感器组件86靠近流道81轴线的一端的中心一般被认为是超声波换能器的探头中心，所述探头中心相对于流道81侧壁的安装位置与超声波流量计8的声道长度有关，当探头中心位于流道81内壁边界线87外侧时(在第一状态下超声波换能器进一步向流道81外侧运动所获得的状态)，声道上具有非流体流动路径，在通过超声波传递时间计算流体流量时，这样的安装方式存在声速变化对计量结果产生影响的问题，同时存在容易在探头中心上形成积污的问题，该积污也会影响超声波传递时间，故申请人认为：所述第一状态从声速变化对计量影响角度、积污角度、传感器组件86前端(靠近流道81轴线的一端)，均对超声波流量计8的长期精度有利，故所述第一状态为超声波换能器较优的安装方式；但在实际运用中，第一状态下也存在探头中心积污的问题，故本方案中设置为超声波换能器在流道81径向方向上的位置可调并具有所述第二状态，具体可运用为超声波流量计8常规计量时超声波换能器处于所述第一状态，当使用一定时间后调整为所述第二状态，作为本领域技术人员，在相同的流量下，第二状态下探头中心位置的流体流速大于第一状态下探头中心位置的流体流速，特别是在流道81内天然气低流速下更为明显，这样，可利用第二状态下流体对探头中心积污的作用去除积污，从而达到保障超声波换能器抗积污能力的目的。但作为本领域技术人员，超声波流量计8在具体使用过程中不宜长期采用第二状态：第二状态下超声波换能器较多的伸入到了流道81中，对流道81内流场稳定性以及均匀性不利，从而导致超声波流量计8的计量精度相对较差。

实施例5：

本实施例在实施例4的基础上进行进一步细化：

所述流道81上设置有连接座82；

超声波换能器包括换能器壳体85，所述传感器组件86安装于换能器壳体85上；

所述连接座82上设置有内螺纹孔，所述换能器壳体85为外侧设置有外螺纹的柱状结构，换能器壳体85与连接座82螺纹连接：换能器壳体85通过其上的外螺纹螺纹连接于所述内螺纹孔中；

还包括螺纹连接在所述内螺纹孔中的端塞88，在所述内螺纹孔中，所述端塞88位于超声波换能器的外侧，超声波换能器在内螺纹孔中的位置锁定通过端塞88的内侧端面作用在换能器壳体85外侧端面上的正压力实现。本方案提出了一种具体的超声波换能器安装形式，具体是通过设置在换能器壳体85外侧的外螺纹将超声波换能器安装在连接座82的内螺纹孔中，具体为：通过旋转换能器壳体85，即可调整超声波换能器在连接座82内的嵌入深度，从而达到所述位置可调目的。进一步的，通过设置为还包括螺纹连接在所述内螺纹孔中的端塞88，当通过旋转超声波换能器，使得其位于所需的连接座82深度后，通过旋转端塞88，利用端塞88内侧端面为换能器壳体85外侧端面提供的正压力即可实现将超声波换能器锁定到连接座82的特定深度位置。在具体运用中，较优的，由于传感器组件86作为超声波换能器的前端，其后端需要设置引接线，可将所述换能器壳体85以及端塞88分别设置为管状以及孔板状，各自上的孔道作为所述引接线的穿线孔，同时设置为换能器壳体85后端的孔道为内六角孔道，端塞88上的孔道为内六角孔道，并且操作换能器壳体85的内六角扳手能够穿过端塞88并且转动不受端塞88的影响，这样，可以非常方便的对端塞88、换能器壳体85进行旋转操作。

实施例6：

本实施例在实施例5的基础上进行进一步细化：

所述内螺纹孔具有朝向内螺纹孔外侧的台阶面，所述换能器壳体85上具有凸台，所述凸台的内侧端面与所述台阶面之间夹持有弹性支撑件，在换能器壳体85深入内螺纹孔并挤压弹性支撑件的过程中，弹性支撑件发生压缩弹性变形，在所述第一状态和第二状态下，弹性支撑件处于压缩弹性变形状态。本方案的设计目的在于：在实现相关状态调整的过程中，利用弹性支撑件对换能器壳体85的作用力增大换能器壳体85转动的阻力、利用弹性支撑件对换能器壳体85的作用力，减小端塞88旋转并作用于换能器壳体85的过程中换能器壳体85随端塞88转动的可能性，从而达到提高对声道长度控制准确性的目的。作为本领域技术人员，在第一状态以及第二状态下，所述弹性支撑件在连接座82的轴线上具有不同的弹性压缩量。在具体运用时，也可在端塞88与换能器壳体85之间设置防转动垫片、推力轴承或润滑涂层，用于避免端塞88带动换能器壳体85转动；在具体运用时，为保障超声波换能器与设计声道的角度/同轴度，所述弹性支撑件可以是采用非连续结构提供多点支撑，即在超声波换能器周向上均匀布置多个弹性支撑件，但较优的运用是利用环形密封圈作为所述弹性支撑件，以利用环形密封圈，使得其还具有对超声波换能器与连接座82之间间隙进行轴向密封或辅助完成可靠的轴向密封：较优的运用是在换能器壳体85的外侧与连接座82的内侧壁之间设置其他环形密封圈，利用其他环形密封圈对换能器壳体85外侧提供的径向约束保持所述角度/同轴度，利用其他环形密封圈获得状态调整过程中对超声波换能器与连接座82之间间隙进行轴向密封的作用，以使得相关状态调整并不影响本装置的通气状态，实现输气过程中状态随时调节，以下采用压紧法兰84为换能器壳体85提供端部约束的方案也可采用该具有环形密封圈、其他环形密封圈的方案。作为本领域技术人员，所述环形密封圈、其他环形密封圈，仅仅是从命名角度，对安装于不同位置的环形密封圈进行区分。

实施例7：

本实施例在实施例4的基础上进行进一步细化：

作为本领域技术人员，在具体的管路运用中，虽然可以采用输送管道1隔离来自减压阀2的超声波，但从超声波采集信号干扰角度，并不能保证能够实现全部隔离，以上提供了一种可实现相关状态调整的超声波换能器安装方案，该方案具有结构简单、实现状态调整方案的特点，但相应螺纹连接也导致了管道与传感器组件86之间具有较大的噪声传播截面积，故从噪声防护角度，该方案并非是最优的方案，基于此，提供以下关于超声波换能器安装的并列技术方案。

在本实施例中，所述流道81上设置有连接座82；

超声波换能器包括换能器壳体85，所述传感器组件86安装于换能器壳体85上；

所述连接座82上设置有中心孔，所述中心孔具有朝向中心孔外侧的台阶面，所述换能器壳体85上具有凸台，所述换能器壳体85嵌入中心孔中，所述凸台的内侧端面与所述台阶面之间夹持有弹性支撑件；

还包括压紧法兰84以及第一垫板83，还包括用于实现压紧法兰84与连接座82螺钉连接的压紧螺钉；

压紧法兰84通过其内侧端面对换能器壳体85外侧端面的作用力实现超声波换能器在流道81径向方向上的位置固定，所述第一垫板83运用为：当第一垫板83夹持在压紧法兰84与连接座82的端面之间时，获得所述第二状态；移除压紧法兰84与连接座82之间的第一垫板83并锁紧压紧螺钉后，获得所述第一状态；

在换能器壳体85深入中心孔并挤压弹性支撑件的过程中，弹性支撑件发生压缩弹性变形；在所述第一状态和第二状态下，弹性支撑件处于压缩弹性变形状态。与以上方案有区别的，本方案利用压紧法兰84，在压紧螺钉的辅助下，利用压紧法兰84内侧端面为换能器壳体85外侧端面提供的作用力约束超声波换能器在连接座82中心孔中的位置，该构思下，换能器壳体85与连接座82之间并不存在螺纹副，并且为在压紧法兰84与换能器壳体85设置第二垫板89提供了结构基础，使得本方案为一种从噪声阻断角度提高超声波流量计8计量精度有利的技术方案。具体的：关于相关状态调整，当第一垫板83安装于压紧法兰84与连接座82端面之间时，通过第一垫板83为压紧法兰84提供的支撑作用使得传感去组件处于第一状态，当移除第一垫板83后，压紧法兰84向流道81轴线移动一定距离，此时压紧法兰84的内侧端面在中心孔的轴线上向连接座82进一步运动，可达到推挤换能器壳体85进一步向流道81所在运动以获得所述第二状态的目的。其他的，所述凸台与台阶面之间的弹性支撑件不仅用于为换能器壳体85提供朝向压紧法兰84所在侧的支撑，同时通过压缩弹性变形状态持续为压紧螺钉提供远离流道81的推力，发挥压紧法兰84防松目的，该目的对声道长度精度有利。作为本领域技术人员，随时第一垫板83用于控制完成连接后压紧法兰84与连接座82的相对位置，在具体运用中，无论是在第一状态还是第二状态下，对压紧螺钉的紧固程度均需要满足将压紧法兰84锁固在连接座82上。同时在以上两个方案中，弹性支撑件均需要满足状态调整所需要的压缩弹性变形量。

实施例8：

本实施例在实施例7的基础上进行进一步细化：

所述换能器壳体85与中心孔的孔壁相间隔；

压紧法兰84与换能器壳体85之间还设置有第二垫板89，所述第二垫板89为高分子材质的垫板。本方案中，所述相间隔为一种非接触式配合状态，用于实现噪声阻断目的，相关手段可采用如上提出的其他环形密封圈，为优化噪声阻断效果，环形密封圈以及其他环形密封圈均采用O型圈。关于所述第二垫板89即为所述结构基础的具体运用，用于优化噪声对计量精度的影响程度。

实施例9：

本实施例在实施例8的基础上进行进一步细化：

所述第二垫板89的材质为铁氟龙。本方案中，利用铁氟龙为一种性能良好的声阻断材料，利用其所具有的材料特性实现表体噪声传播阻断；利用铁氟龙本身具有的不沾特性、热稳定性、耐磨性、耐腐蚀性以及滑动特性，来保障超声波换能器的位置精度、减小压紧法兰84装配过程中可能发生的通过摩擦力导致超声波换能器轴线偏离的程度或可能性。

实施例10：

本实施例在实施例8的基础上进行进一步细化：

所述相间隔通过设置在中心孔孔壁与换能器壳体85外壁之间的轴向密封圈实现。作为本领域技术人员，本方案中的轴向密封圈即为上述其他环形密封圈。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.基于气体超声计量的燃气流量计量装置，包括减压阀(2)、通过输送管道(1)连接在减压阀(2)后端的超声波流量计(8)，其特征在于，所述输送管道(1)上具有依次连接的第一竖管段(3)、连通管段(5)以及第二竖管段(4)，所述第一竖管段(3)、连通管段(5)以及第二竖管段(4)形成位于输送管道(1)上的几字形弯；

在输送管道(1)内的流体流动方向上，第二竖管段(4)位于第一竖管段(3)的下游，第二竖管段(4)在连通管段(5)上的连接点位于连通管段(5)的两端之间，连通管段(5)的后端还连接有积污装置(7)；

所述积污装置(7)包括积污罐(72)，所述积污罐(72)的上端设置有与所述后端相连的进口接管(73)，所述积污罐(72)的下端通过出口接管(75)连接有排污阀(6)。

2.根据权利要求1所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置，其特征在于，所述减压阀(2)的两端均设置有与减压阀(2)同轴的直管段，所述超声波流量计(8)的两端均设置有与超声波流量计(8)同轴的直管段；

所述第一竖管段(3)的前端通过弯头与减压阀(2)后端的直管段相接、第一竖管段(3)的后端通过弯头与连通管段(5)的前端相接；

所述第一竖管段(4)在连通管段(5)上的连接位置位于连通管段(5)的后端，第一竖管段(4)的后端通过弯头与超声波流量计(8)前端的直管段相接。

3.根据权利要求1所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置，其特征在于，所述排污装置(7)还包括外壳体(71)，所述积污罐(72)位于所述外壳体(71)内，所述外壳体(71)上设置有保温层和/或电热装置(74)。

4.根据权利要求1所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置，其特征在于，所述超声波流量计(8)包括流道(81)以及安装在流道(81)上的超声波换能器；

所述超声波换能器在流道(81)径向方向上的位置可调，超声波换能器包括传感器组件(86)，所述位置可调满足：传感器组件(86)靠近流道(81)轴线的一端的中心具有第一状态和第二状态，所述第一状态为所述中心位于流道(81)中，所述第二状态为所述中心位于流道(81)的内壁边界线(87)上。

5.根据权利要求4所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置，其特征在于，所述流道(81)上设置有连接座(82)；

超声波换能器包括换能器壳体(85)，所述传感器组件(86)安装于换能器壳体(85)上；

所述连接座(82)上设置有内螺纹孔，所述换能器壳体(85)为外侧设置有外螺纹的柱状结构，换能器壳体(85)与连接座(82)螺纹连接：换能器壳体(85)通过其上的外螺纹螺纹连接于所述内螺纹孔中；

还包括螺纹连接在所述内螺纹孔中的端塞(88)，在所述内螺纹孔中，所述端塞(88)位于超声波换能器的外侧，超声波换能器在内螺纹孔中的位置锁定通过端塞(88)的内侧端面作用在换能器壳体(85)外侧端面上的正压力实现。

6.根据权利要求5所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置，其特征在于，所述内螺纹孔具有朝向内螺纹孔外侧的台阶面，所述换能器壳体(85)上具有凸台，所述凸台的内侧端面与所述台阶面之间夹持有弹性支撑件，在换能器壳体(85)深入内螺纹孔并挤压弹性支撑件的过程中，弹性支撑件发生压缩弹性变形，在所述第一状态和第二状态下，弹性支撑件处于压缩弹性变形状态。

7.根据权利要求4所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置，其特征在于，所述流道(81)上设置有连接座(82)；

超声波换能器包括换能器壳体(85)，所述传感器组件(86)安装于换能器壳体(85)上；

所述连接座(82)上设置有中心孔，所述中心孔具有朝向中心孔外侧的台阶面，所述换能器壳体(85)上具有凸台，所述换能器壳体(85)嵌入中心孔中，所述凸台的内侧端面与所述台阶面之间夹持有弹性支撑件；

还包括压紧法兰(84)以及第一垫板(83)，还包括用于实现压紧法兰(84)与连接座(82)螺钉连接的压紧螺钉；

压紧法兰(84)通过其内侧端面对换能器壳体(85)外侧端面的作用力实现超声波换能器在流道(81)径向方向上的位置固定，所述第一垫板(83)运用为：当第一垫板(83)夹持在压紧法兰(84)与连接座(82)的端面之间时，获得所述第二状态；移除压紧法兰(84)与连接座(82)之间的第一垫板(83)并锁紧压紧螺钉后，获得所述第一状态；

在换能器壳体(85)深入中心孔并挤压弹性支撑件的过程中，弹性支撑件发生压缩弹性变形；在所述第一状态和第二状态下，弹性支撑件处于压缩弹性变形状态。

8.根据权利要求7所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置，其特征在于，所述换能器壳体(85)与中心孔的孔壁相间隔；

压紧法兰(84)与换能器壳体(85)之间还设置有第二垫板(89)，所述第二垫板(89)为高分子材质的垫板。

9.根据权利要求8所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置，其特征在于，所述第二垫板(89)的材质为铁氟龙。

10.根据权利要求8所述的基于气体超声计量的燃气流量计量装置，其特征在于，所述相间隔通过设置在中心孔孔壁与换能器壳体(85)外壁之间的轴向密封圈实现。