CN1425901A - 一体化智能空腔流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化智能空腔流量计。它包括带有连接法兰和流通管道组成流量计本体，在流通管道壁面上有一测量空腔，测量空腔上装有流量传感器，温度传感器和压力传感器可分别安装在测量空腔上或流通管道上，并分别通过引线与安装在仪表壳体内的智能积算器连接。本发明的优点是：1)流量计采用了独特的空腔结构，流量测量只在管壁形成的空腔中进行，整个仪表再无其他阻碍流体流动的部件，结构上更加牢固可靠，不怕腐蚀、磨损、堵塞等问题，压力损失非常微小，流量计运行成本几乎可以忽略；2)整个仪表具有一体化结构，流量传感器即可现场指示流量值，又可发送标准流量信号；3)采用智能化技术实现对工况条件下的温度、压力自动补偿和气体压缩系数进行自动修正。

Description

一体化智能空腔流量计

                          技术领域

本发明涉及测量流体流量的装置，是一种一体化智能空腔流量计。

                          背景技术

在天然气、煤气等气体大流量测量领域，目前使用的流量计还仅限于差压式(如孔板流量计，喷嘴流量计，文丘里管流量计等)，涡轮流量计，涡街流量计等等。由于这些介质一般都具有较大的腐蚀性，又往往含有较多杂质和水分，属脏污流体，对流量计的腐蚀、磨损、堵塞时有发生。另外，差压式流量计压力损失大，运行费用高，在大流量测量中一直受到限制；涡轮等有可动部件的流量计极容易磨损和损坏，维护费用大；涡街流量计在恶劣的工作环境中测量也存在较大问题，如测量传感器断裂造成事故。总之，目前国内外现有的流量仪表在测量诸如天然气、煤气等高压大流量或腐蚀、脏污流体的流量时尚存在种种困难。仪表的测量准确度、运行费用、安装维护费用、压力损失等都尚存在一些问题。

                          发明内容

本发明的目的是提供一种一体化智能空腔流量计，它是利用流体流过流量计管道沿壁空腔而产生振荡的原理制成的流量计。由于流量测量只在管壁形成的空腔中进行，整个仪表再无其它阻碍流体流动的部件，所以空腔流量计的压力损失非常微小，而且不怕堵塞和磨损。

本发明采用的技术方案是：

它包括带有连接法兰和流通管道组成流量计本体，在流通管道壁面上有一测量空腔，测量空腔上装有流量传感器，温度传感器和压力传感器可分别安装在测量空腔上或流通管道上，并分别通过引线与安装在仪表壳体内的智能积算器连接。

流量计本体是一带连接法兰的流通管道，管道上开有测量空腔。流体流过空腔时，在空腔中产生旋涡，其旋涡频率与来流速度成比例。空腔上安装有测量旋涡频率的流量传感器，传感器输出的频率与安装位置有关。

除了流量传感器外，流量计本体上还安装有温度传感器和压力传感器，安装位置以能真实反映管道中的温度和压力为原则。传感器测得的温度和压力信号与流量信号一起送到智能积算器处理得到工况状态或标准状态下的瞬时流量Q和Q₀、累积流量V和V₀及温度T、压力P等结果。并可将流量值转换成标准电流信号输出，或通过串口与其它智能仪表通信。

本发明具有的有益效果：

1)流量计采用了独特的空腔结构，流量测量只在管壁形成的空腔中进行，整个仪表再无其他阻碍流体流动的部件，结构上更加牢固可靠，不怕腐蚀、磨损、堵塞等问题，压力损失非常微小，流量计运行成本几乎可以忽略；

2)整个仪表具有一体化结构，流量传感器即可现场指示流量值，又可发送标准流量信号；

3)采用智能化技术实现对工况条件下的温度、压力自动补偿和气体压缩系数进行自动修正。

                          附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的积算器电路结构框图；

图3是本发明的积算器电路图。

                          具体实施方式

如图1所示，它包括带有连接法兰15和流通管道组成流量计本体14，在流通管道壁面上有一测量空腔13，测量空腔13上装有流量传感器17，温度传感器11和压力传感器12可分别安装在测量空腔13上或流通管道上，并分别通过引线与安装在仪表壳体6内的智能积算器连接。

流量计本体14包括一带连接法兰15的流通管道，管道壁面上有一测量空腔13。测量空腔由钢板焊接在开槽的管壁上，由紧固螺钉装上空腔盖板18而成。流体流过空腔时，在空腔中产生旋涡，其旋涡频率与来流速度成比例。测量旋涡频率的流量传感器就安装在测量空腔上，安装位置由实验确定。传感器输出的频率与空腔形状有关。

流量传感器17安装在连接头10的中心处，信号通过立柱8中间的信号电缆传送到智能积算器。立柱由螺母9压紧安装连接头10上。在除了流量传感器17外，流量计本体14上还安装有温度传感器11和压力传感器12，安装位置以能真实反映管道中的温度和压力为原则。可以安装在测量空腔13上，也可安装在流通管道上。传感器测得的温度和压力信号与流量信号一起送到智能积算器处理得到工况状态或标准状态下的瞬时流量Q和Q₀、累积流量V和V₀及温度T、压力P等结果。并可将流量值转换成标准电流信号输出，或通过串口与其它智能仪表通信。

智能积算器3安装在仪表壳体6内，仪表壳体由前盖1和后盖7将智能积算器密封保护。前盖上装有垫圈2、玻璃片3、挡环4和挡圈5，组成一密封透明系统，以便读数。智能仪表转换成的标准电流信号、串行数字信号等通过远传信号线出口(16)输出。

如图2所示，所说的智能积算器包括仪器放大器26、前置放大器19、内置有模/数转换电路和EEPROM存储器的微处理器25、电源系统24、RS485接口电路20、显示模块23；温度传感器11和压力传感器12的信号分别经由运算放大器2254组成的仪器放大器26接微处理机25内的模/数转换电路；流量传感器17的信号经前置运算放大器7611组成的前置放大器19接微处理机25；微处理器25接收到温度、压力和流量信号后，经积算和补偿运算，接在能显示出流量和温度压力值的显示器23上；微处理器25接经数/模转换器21输出4～20mA标准电流信号，或接RS485接口20输出流量数字信号到其它用户设备22，微处理器25上设置按钮27。

所说的测量空腔13的形状为矩形或半圆形或多边形。

如图3所示，由温度传感器11和压力传感器12感受到的温度和压力信号分别送到运放2254组成的仪器放大器26放大，放大后的温度、压力信号送给微处理机25内置的A/D转换器转换成数字量备用；流量信号由流量传感器17测量，并通过运放7611组成的前置放大器19放大整形成频率与流量成比例的脉冲信号，直接送给微处理机25。微处理机根据预置的仪表系数K，对每一个流量脉冲信号进行累积，达到K个脉冲就中断刷新累积流量V；单位时间测得的脉冲数就代表瞬时流量Q。根据测量得到的温度压力值进行换算可得标准状态下的瞬时流量Q₀和累积流量V₀。上述所有结果不但可通过显示模块23就地指示，还可通过D/A转换器21转换成模拟量，输出4～20mA标准电流信号；还可以通过RS485接口电路20输出流量数字信号与其它智能设备22通信。智能仪表系统具有低功耗特性，电源系统24即可外部24V供电，也可由3.6V电池供电。系统工作所用的仪表系数K、流量范围、温度压力范围、采样速度等常数可通过设置按钮27完成设置。所有测量显示功能由软件控制完成。

Claims (3)

1.一种一体化智能空腔流量计，其特征在于：它包括带有连接法兰(15)和流通管道组成流量计本体(14)，在流通管道壁面上有一测量空腔(13)，测量空腔(13)上装有流量传感器(17)，温度传感器(11)和压力传感器(12)分别安装在测量空腔(13)上或流通管道上，并分别通过引线与安装在仪表壳体(6)内的智能积算器连接。

2.根据权利要求1所述的一体化智能空腔流量计，其特征在于：所说的智能积算器包括仪器放大器(26)、前置放大器(19)、内置有模/数转换电路和EEPROM存储器的微处理器(25)、电源系统(24)、RS485接口电路(20)、显示模块(23)；温度传感器(11)和压力传感器(12)的信号分别经由运算放大器2254组成的仪器放大器(26)接微处理机(25)内的模/数转换电路；流量传感器(17)的信号经前置运算放大器7611组成的前置放大器(19)接微处理机(25)；微处理器(25)接收到温度、压力和流量信号后，经积算和补偿运算，接在能显示出流量和温度压力值的显示器(23)上；微处理器(25)接数/模转换器(21)输出4～20mA标准电流信号，或接RS485接口(20)输出流量数字信号到其它用户设备(22)，微处理器(25)上设置按钮(27)。

3.根据权利要求1所述的一体化智能空腔流量计，其特征在于：所说的测量空腔(13)的形状为矩形或半圆形或多边形。

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