CN1979098A - 新型内置微型差压传感器的流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明所述的新型内置微型差压传感器的流量测量装置，是一种用于对圆管内流体进行低损耗、高响应的一体化流量测量装置。将微型传感器直接置于管内低能耗的弱节流件侧壁上，测量与流量大小相应的压力差信号，根据流量－压差数学关系模型和现场实际标定，实现对流量的动态和稳态测量。本发明取消了传统差压流量计的引压管线并应用质量和惯性都非常小的微型差压传感器，具有永久压力损耗低、动态性能好、制造成本和维护工作量小等优点。

Description

新型内置微型差压传感器的流量测量装置

技术领域    本发明涉及一种液体流量的测量装置，尤其是一种应用于对圆管内进行低损耗高响应的一体化流量测量装置。

技术背景    目前，国内外普遍采用的差压式流量测量装置为各种孔板、喷嘴、文丘里流量计等。此类流量计通常体积较大，给管路带来的能量损失较多，差压发生装置与差压变送装置分离，需要专门管路将压力差引到管外进行比较，这一方面容易积聚气体和脏垢，影响流量计的稳态测量精度，而且增加维修维护成本；另一方面由于引压管内流体的液容效应和普通差压变送器的响应频率限制，使得流量计的动态响应很差，往往不能满足一些工业控制现场的需要，因此，针对现有技术所存在的问题来研制一种结构紧凑、动态特性好、能量损耗低的新型一体化流量测量装置是十分必要的。

发明内容    本发明的目的是提供一种新型内置微型差压传感器的流量测量装置，用于解决其它测量装置存在的误差大、损耗高等问题。

为达到上述目的，本发明新型内置微型差压传感器的流量测量装置，由节流件、微型传感器、外管、支架以及信号线组成，节流件通过支架固定在外管内部，且节流件的开口方向与液流方向相反；将微型传感器嵌在截流件内壁进行测量；信号线与传感器连接后引出管外；传感器为微型差压传感器测量压差，其中微型差压传感器可以是硅微压阻传感器，也可以是其它种类的微型压力\压差敏感芯体，它被嵌在节流件侧壁上，并保持与侧壁密封；微型差压传感器的两个压力测量口分别接触高压、低压流体；节流件可为流线型设计的内置变径管、锥管或者弱节流作用的孔板。

采用上述结构后，根据柏努利原理可知，流体流过节流件会产生对应于流量大小的压力差信号，被微型传感器测得并通过信号线引出外管。根据下面的流量-压差数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。

$\mathrm{\Δp}=\mathrm{\α}\frac{\mathrm{\ρ}{Q}^2}{2{\mathrm{\π}}^2{r}^4}$

Δp——节流件产生的压力差

α——由节流件结构参数确定的流量系数

ρ——流体的密度

r——管道的半径

Q——流体的体积流量

本发明所述的流量测量装置，将微型传感器直接植入流场内部测量压差，而不需要把压力引出管外进行比较，不存在导管沿程压力损失，因此只需很弱的节流作用即可实现测量，永久压力损耗低；设计的采用缩扩双作用获取压差，能在较小的空间距离里实现更高的信号水平。本发明取消了传统的布引压管线工程，减少了制造成本以及维护维修工作量，具有较高的测量精度；并应用质量和惯性都非常小的微型差压传感器，压差测取的时间常数很小，因此动态测量频率得到较大程度地提高。本发明既可以应用到一般的流体介质输送方面，也可以应用到液压/气动系统的流量反馈控制等当中。

本发明的优点是：结构合理、使用方便、应用广泛、便于维护，不需要引压管路便可实现现场流量的低压损、高精度的动态测量。

附图说明    图1为本发明新型内置微型差压传感器的流量测量装置的整体结构示意图(内置变径管节流)。

图2为本发明新型内置微型差压传感器的流量测量装置的整体结构示意图(内置锥管节流)。

图3为本发明新型内置微型差压传感器的流量测量装置的整体结构示意图(弱节流孔板)。

具体实施方式    如图1所示，本发明新型内置微型差压传感器的流量测量装置，由节流件、微型传感器2、外管3、支架4以及信号线5组成，节流件通过支架4固定在外管3内部，且节流件的开口方向与液流方向相反；将微型传感器2嵌在截流件内壁进行测量；信号线5与传感器2连接后引出管外；传感器2为微型差压传感器测量压差，其中微型差压传感器2可以是硅微压阻传感器，也可以是其它种类的微型压力\压差敏感芯体，它被嵌在节流件侧壁上，并保持与侧壁密封；微型差压传感器2的两个压力测量口分别接触高压、低压流体；节流件可为流线型设计的内置变径管1、锥管或者弱节流作用的孔板。

实施例1

本发明所述的新型内置微型差压传感器的流量测量装置的具体实施方式如附图1所示，应用内置变径管节流获得与流量对应的压力差信号：内置异径管1通过支架4固定于外管3中心，当有流体流过的时候，异径管内外的流体分别受到扩张和压缩两种不同作用，根据柏努利原理可知，其双效作用产生对应于流量大小的压力差，被微型传感器2测得并通过信号线5引出外管3。根据流量-压差数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。

实施例2

本发明所述的新型内置微型差压传感器的流量测量装置的具体实施方式如附图2所示，应用内置椎管节流获得与流量对应的压力差：内置椎管6通过支架4固定于外管3中心，当有流体流过的时候，椎管外的流体受到压缩作用，根据柏努利原理可知，这将与椎管内的流体之间产生对应于流量大小的压力差，被微型传感器2测得并通过信号线5引出外管3。根据流量-压差数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。

实施例3

本发明所述的新型内置微型差压传感器的流量测量装置的具体实施方式如附图3所示，应用弱节流作用孔板获得与流量对应的压力差：弱节流孔板7(比常用的孔板孔径大)通过法兰9和螺栓10固定在管道11中央，当流体流过的时候，受到微弱压缩作用，在孔板前后压力腔内产生对应于流量大小的压力差，经过导压孔13被微型传感器2测得，并通过信号线5引出外管3。根据流量-压差数学关系模型和现场实际标定，可以实现对流量的动态和稳态测量。

Claims (3)

1、一种新型内置微型差压传感器的流量测量装置，其结构由节流件、微型传感器(2)、外管(3)、支架(4)以及信号线(5)组成，其特征是：节流件通过支架(4)固定在外管(3)内部，且节流件的开口方向与液流方向相反；将微型传感器(2)嵌在截流件内壁进行测量；信号线(5)与传感器(2)连接后引出管外。

2、如权利要求1所述的新型内置微型差压传感器的流量测量装置，其特征是：传感器(2)为微型差压传感器测量压差，其中微型差压传感器(2)可以是硅微压阻传感器，也可以是其它种类的微型压力\压差敏感芯体，它被嵌在节流件侧壁上，并保持与侧壁密封；微型差压传感器(2)的两个压力测量口分别接触高压、低压流体。

3、如权利要求1所述的新型内置微型差压传感器的流量测量装置，其特征是：节流件可为流线型设计的内置变径管(1)、锥管或者弱节流作用的孔板。