CN117168677A - 一种管道内流体压力监测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道内流体压力监测设备，涉及流体压力测定技术领域，包括底座，所述底座上固定安装有两个对称布置的支撑导流管，两个支撑导流管之间通过法兰固定安装有监测部，所述监测部包括压力监测管。本发明采用测温板和散热板的配合，可以监测流体的在不同温度下的压力变化；通过监测压力监测管内壁表面的流体压力和压力监测管内部中心位置的流体压力进行矢量叠加，从而计算出压力监测管内的综合压力，进而对不同流体进行适应性的调整监测，提升了整体的适用范围；通过测速轮监测数据与测温板和散热板的监测数据进行比对，可以判定压力监测管内的流体静压变化，还能监测出管道是否存在静压过大的危险。

Description

一种管道内流体压力监测设备

技术领域

本发明涉及流体压力测定技术领域，具体为一种管道内流体压力监测设备。

背景技术

在工业生产过程中，流体压力是重要的参数之一。流体的输送、物质物理性质的变化以及化学变化过程都与压力有关。压力不仅影响物料的平衡关系，还影响化学反应速度，直接决定产品的产量和质量。

为此在现有技术中，公开号为CN105738028A的发明专利，提供了一种关于非介入式管道内流体压力测量方法，该方案虽然可以以非介入的方式测得流体的压力，但是无法检测不同流体在相同流速下的压力变化，因此导致了该方案适用范围较窄。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供如下技术方案：一种管道内流体压力监测设备，包括底座，所述底座上固定安装有两个对称布置的支撑导流管，两个支撑导流管之间通过法兰固定安装有监测部，所述监测部包括压力监测管，压力监测管上沿着径向开设有两个通孔，两个通孔内均设置有压差管，其中一个压差管与其中一个通孔固定配合，另一个压差管与另一个通孔采用花键连接的方式滑动配合，并且其中一个压差管的外表面螺纹安装有从动螺纹齿轮，从动螺纹齿轮通过滑动套管支架转动安装在压力监测管上，压力监测管上固定安装有与压差管滑动配合的滑动套管，另一个所述的压差管与另一个滑动套管固定配合，两个滑动套管上均固定安装有执行组件，所述执行组件包括压力传导管，压力传导管的内壁滑动安装有活塞，活塞上固定安装有齿条，齿条通过拉簧限位支架与压力传导管滑动配合，所述拉簧限位支架与活塞之间固定安装有拉簧；所述压力监测管上还固定安装有测温板和散热板，测温板内设置有温度传感器，用于监测压力监测管内部环境的温度，散热板内设置有电加热丝和温度传感器，用于监测散热板和电加热丝的温度，在测温板和散热板上还固定安装有测速轮支架，测速轮支架上转动安装有测速轮。

优选地，所述压力监测管的两端与两个支撑导流管通过法兰盘固定，所述压力监测管上开设的两个通孔的轴线之间的夹角为30-90°之间。

优选地，所述压力监测管上还固定安装有调节电机，调节电机的输出轴上固定安装有与从动螺纹齿轮啮合的主动齿轮，所有的压力传导管通过对应的压力传导管支架固定安装在压力监测管上。

优选地，所述执行组件还包括监测变速箱，监测变速箱固定安装在拉簧限位支架或压力传导管上，所述监测变速箱的输入轴上固定安装有与齿条啮合的监测输入齿轮。

优选地，所述监测变速箱的输出轴上固定安装有监测输出齿轮，所述压力传导管上固定安装有齿条支架，齿条支架上滑动安装有与监测输出齿轮啮合的监测齿条。

优选地，所述监测齿条上设置有电阻条，并且齿条支架上固定安装有与该电阻条滑动配合的滑动触点，电阻条的一端与滑动触点串联进监测电路中。

优选地，所述监测电路由直流电源、保护电阻、电流表以及滑动触点和齿条支架上的电阻条组成，且监测电路中的所有元件均串联布置。

优选地，所述测速轮支架上还固定安装有用于监测测速轮转速的霍尔传感器，压力监测管上还固定安装有密封隔绝室，并且两个压差管及其对应的执行组件设置在密封隔绝室中，压力监测管上还固定安装有真空负压室，所述密封隔绝室内部通过透气通道延伸至真空负压室的外侧，并且真空负压室与压力监测管之间真空设置。

优选地，所述底座的下表面固定安装有四个便于移动的滚轮，底座上还扣盖有外壳，外壳上设置有显示数据的LCD显示屏。

本发明与现有技术相比具备以下有益效果：（1）本发明采用测温板和散热板的配合，可以监测流体的在不同温度下的压力变化；（2）本发明通过监测压力监测管内壁表面的流体压力和压力监测管内部中心位置的流体压力进行矢量叠加，从而计算出压力监测管内的综合压力，进而对不同流体进行适应性的调整监测，提升了整体的适用范围；（3）本发明通过测速轮监测数据与测温板和散热板的监测数据进行比对，可以判定压力监测管内的流体静压变化，还能监测出管道是否存在静压过大的危险。

附图说明

图1为本发明外壳结构示意图。

图2为本发明外壳内部结构示意图。

图3为本发明真空负压室结构示意图。

图4为本发明密封隔绝室结构示意图。

图5为本发明压力传导管结构示意图。

图6为本发明图5中A处结构示意图。

图7为本发明图5中B处结构示意图。

图8为本发明压力传导管结构剖视图。

图9为本发明压力监测管内部结构示意图。

图10为本发明压差管在压力监测管内侧部分结构示意图。

图中：101-压力监测管；102-压力传导管支架；103-压力传导管；104-滑动套管；105-滑动套管支架；106-主动齿轮；107-调节电机；108-从动螺纹齿轮；109-压差管；110-活塞；111-拉簧；112-拉簧限位支架；113-齿条；114-监测输入齿轮；115-监测变速箱；116-监测输出齿轮；117-监测齿条；118-齿条支架；119-滑动触点；120-密封隔绝室；121-透气通道；122-真空负压室；201-测温板；202-散热板；203-测速轮支架；204-测速轮；301-底座；302-滚轮；303-支撑导流管；304-外壳；305-LCD显示屏。

具体实施方式

下面结合附图1-图10所示，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供一种管道内流体压力监测设备，包括底座301，底座301上固定安装有两个对称布置的支撑导流管303，两个支撑导流管303之间通过法兰固定安装有监测部，监测部包括压力监测管101，压力监测管101上沿着径向开设有两个通孔，两个通孔内均设置有压差管109，其中一个压差管109与其中一个通孔固定配合，另一个压差管109与另一个通孔采用花键连接的方式滑动配合，并且其中一个压差管109的外表面螺纹安装有从动螺纹齿轮108，从动螺纹齿轮108通过滑动套管支架105转动安装在压力监测管101上，压力监测管101上固定安装有与压差管109滑动配合的滑动套管104，另一个压差管109与另一个滑动套管104固定配合，两个滑动套管104上均固定安装有执行组件，执行组件包括压力传导管103，压力传导管103的内壁滑动安装有活塞110，活塞110上固定安装有齿条113，齿条113通过拉簧限位支架112与压力传导管103滑动配合，拉簧限位支架112与活塞110之间固定安装有拉簧111。压力监测管101的两端与两个支撑导流管303通过法兰盘固定，压力监测管101上开设的两个通孔的轴线之间的夹角为30-90°之间。压力监测管101上还固定安装有调节电机107，调节电机107的输出轴上固定安装有与从动螺纹齿轮108啮合的主动齿轮106，所有的压力传导管103通过对应的压力传导管支架102固定安装在压力监测管101上。执行组件还包括监测变速箱115，监测变速箱115固定安装在拉簧限位支架112或压力传导管103上，监测变速箱115的输入轴上固定安装有与齿条113啮合的监测输入齿轮114。监测变速箱115的输出轴上固定安装有监测输出齿轮116，压力传导管103上固定安装有齿条支架118，齿条支架118上滑动安装有与监测输出齿轮116啮合的监测齿条117。监测齿条117上设置有电阻条，并且齿条支架118上固定安装有与该电阻条滑动配合的滑动触点119，电阻条的一端与滑动触点119串联进监测电路中。监测电路由直流电源、保护电阻、电流表以及滑动触点119和齿条支架118上的电阻条组成，且监测电路中的所有元件均串联布置。测速轮支架203上还固定安装有用于监测测速轮204转速的霍尔传感器，压力监测管101上还固定安装有密封隔绝室120，并且两个压差管109及其对应的执行组件设置在密封隔绝室120中，压力监测管101上还固定安装有真空负压室122，密封隔绝室120内部通过透气通道121延伸至真空负压室122的外侧，并且真空负压室122与压力监测管101之间真空设置。

压力监测管101上还固定安装有测温板201和散热板202，测温板201内设置有温度传感器，用于监测压力监测管101内部环境的温度，散热板202内设置有电加热丝和温度传感器，用于监测散热板202和电加热丝的温度，在测温板201和散热板202上还固定安装有测速轮支架203，测速轮支架203上转动安装有测速轮204。

底座301的下表面固定安装有四个便于移动的滚轮302，底座301上还扣盖有外壳304，外壳304上设置有显示数据的LCD显示屏305。

使用方法和工作原理：将两个支撑导流管303与需要监测的管道相连接（串联），当流体流入压力监测管101中，靠近压力监测管101内壁的流体会受到压力监测管101与流体之间的摩擦阻力，从而导致边缘流体的流速较低（不同流体的粘滞力不同，导致不同流体在压力监测管101内壁上受到的阻力也就不同，所受影响的厚度也就不同），而靠近中间的流体则受到摩擦阻力的影响较小。而目前现有的设备都是监测压力监测管101中心流体的压力，而非整体压力，因此本发明设置了执行组件，可以监测边缘流体的压力和中心流体的压力，使其二者叠加即可获得综合压力值，在不可压缩流体的稳态流动中，流速大的地方压力小，流速小的地方压力大。因此，可以通过测量流速来间接检测流体压力。当流动的流体经过压差管109靠近压力监测管101内侧的一端时，会导致压差管109内部的压力降低，这是因为压差管109的轴线与流体的流动方向垂直，并且该压力降低的范围会与流体的流速成正比，当压差管109内部压力降低的时候会导致外部大气压推动活塞110在压力传导管103内滑动，此时活塞110会带动齿条113移动，齿条113带动监测输入齿轮114转动，监测输入齿轮114通过监测变速箱115带动监测输出齿轮116转动，监测输出齿轮116转动会带动监测齿条117移动，从而改变滑动触点119在监测齿条117上电阻条的相对位置，从而改变了电阻条在串联电路中的阻值，通过电流表的读数，间接就可知道活塞110所位移的距离，并且配合上拉簧111的拉力，即可得出压差管109内部压力的变化范围，从而也就得到了压力监测管101内部流体的流速，进而可以测得流体的压力，由于靠近压力监测管101内壁边缘的流体流速较低，因此需要控制调节电机107，调节电机107的输出轴带动主动齿轮106转动，主动齿轮106转动带动从动螺纹齿轮108转动，从动螺纹齿轮108转动带动压差管109轴线移动，从而让压差管109的一端向着压力监测管101的轴心移动，使其相对压力监测管101内壁凸起，此时该压差管109所检测的位置则是压力监测管101中心流体的位置，而边缘的流体压力则通过另一个与压力监测管101内壁平齐的压差管109进行监测（在装配过程中该压差管109与压力监测管101轴心的间距应大于压力监测管101内壁的半径）。同时当流体流过测温板201和散热板202的时候，流体会带走散热板202上的热量（散热板202内部的加热丝启动了），此时外部给加热丝供电的电源，就会给加热丝提供能量，以维持热量的散热板202热量的恒定，该热量通过自身的温度传感器测得，而测温板201内的温度传感器则可以测得流体的环境温度，而温度越高流体的密度越低，温度低，流体的密度越高，单位时间内能带走散热板202上的热量也就越多，因此需要监测流体的环境温度，而流体的流速越快所能带走散热板202上的热量也就越多，散热板202上热量损失的越多，为了弥补该热量的损失就需要持续给加热丝提供电流，通过测量加热丝的实时功率，即可得出流体的流速，从而得出流体的压力，而流体在流动的过程中还能带动测速轮204转动，而测速轮204的转动速度反映的则是流体的绝对流速。当压力监测管101内流体的静压大的时候，流体分子之间的距离就越小，此时在相同的流速下所能带走散热板202上的热量也就越多，但是测速轮204的转速是可以直接得出的，也就反映了流体的绝对流速，而通过测温板201和散热板202所测的流速则是更快的，因此当散热板202和测温板201测出流体流速大于测速轮204的时候，则说明流体的静压过大，容易出现危险状况。所测出的流体压力会经过处理单元处理后，发送到云端进行保存和监控，同时也会通过LCD显示屏305进行实时的显示。

Claims (9)

1.一种管道内流体压力监测设备，包括底座（301），其特征在于：所述底座（301）上固定安装有两个对称布置的支撑导流管（303），两个支撑导流管（303）之间通过法兰固定安装有监测部，所述监测部包括压力监测管（101），压力监测管（101）上沿着径向开设有两个通孔，两个通孔内均设置有压差管（109），其中一个压差管（109）与其中一个通孔固定配合，另一个压差管（109）与另一个通孔采用花键连接的方式滑动配合，并且其中一个压差管（109）的外表面螺纹安装有从动螺纹齿轮（108），从动螺纹齿轮（108）通过滑动套管支架（105）转动安装在压力监测管（101）上，压力监测管（101）上固定安装有与压差管（109）滑动配合的滑动套管（104），另一个所述的压差管（109）与另一个滑动套管（104）固定配合，两个滑动套管（104）上均固定安装有执行组件，所述执行组件包括压力传导管（103），压力传导管（103）的内壁滑动安装有活塞（110），活塞（110）上固定安装有齿条（113），齿条（113）通过拉簧限位支架（112）与压力传导管（103）滑动配合，所述拉簧限位支架（112）与活塞（110）之间固定安装有拉簧（111）；所述压力监测管（101）上还固定安装有测温板（201）和散热板（202），测温板（201）内设置有温度传感器，用于监测压力监测管（101）内部环境的温度，散热板（202）内设置有电加热丝和温度传感器，用于监测散热板（202）和电加热丝的温度，在测温板（201）和散热板（202）上还固定安装有测速轮支架（203），测速轮支架（203）上转动安装有测速轮（204）。

2.根据权利要求1所述的一种管道内流体压力监测设备，其特征在于：所述压力监测管（101）的两端与两个支撑导流管（303）通过法兰盘固定，所述压力监测管（101）上开设的两个通孔的轴线之间的夹角为30-90°之间。

3.根据权利要求2所述的一种管道内流体压力监测设备，其特征在于：所述压力监测管（101）上还固定安装有调节电机（107），调节电机（107）的输出轴上固定安装有与从动螺纹齿轮（108）啮合的主动齿轮（106），所有的压力传导管（103）通过对应的压力传导管支架（102）固定安装在压力监测管（101）上。

4.根据权利要求3所述的一种管道内流体压力监测设备，其特征在于：所述执行组件还包括监测变速箱（115），监测变速箱（115）固定安装在拉簧限位支架（112）或压力传导管（103）上，所述监测变速箱（115）的输入轴上固定安装有与齿条（113）啮合的监测输入齿轮（114）。

5.根据权利要求4所述的一种管道内流体压力监测设备，其特征在于：所述监测变速箱（115）的输出轴上固定安装有监测输出齿轮（116），所述压力传导管（103）上固定安装有齿条支架（118），齿条支架（118）上滑动安装有与监测输出齿轮（116）啮合的监测齿条（117）。

6.根据权利要求5所述的一种管道内流体压力监测设备，其特征在于：所述监测齿条（117）上设置有电阻条，并且齿条支架（118）上固定安装有与该电阻条滑动配合的滑动触点（119），电阻条的一端与滑动触点（119）串联进监测电路中。

7.根据权利要求6所述的一种管道内流体压力监测设备，其特征在于：所述监测电路由直流电源、保护电阻、电流表以及滑动触点（119）和齿条支架（118）上的电阻条组成，且监测电路中的所有元件均串联布置。

8.根据权利要求7所述的一种管道内流体压力监测设备，其特征在于：所述测速轮支架（203）上还固定安装有用于监测测速轮（204）转速的霍尔传感器，压力监测管（101）上还固定安装有密封隔绝室（120），并且两个压差管（109）及其对应的执行组件设置在密封隔绝室（120）中，压力监测管（101）上还固定安装有真空负压室（122），所述密封隔绝室（120）内部通过透气通道（121）延伸至真空负压室（122）的外侧，并且真空负压室（122）与压力监测管（101）之间真空设置。

9.根据权利要求8所述的一种管道内流体压力监测设备，其特征在于：所述底座（301）的下表面固定安装有四个便于移动的滚轮（302），底座（301）上还扣盖有外壳（304），外壳（304）上设置有显示数据的LCD显示屏（305）。