CN201413165Y - 多喉孔板 - Google Patents

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Abstract

一种多喉孔板，包括在孔板的中心处设置的一个主孔，在所述主孔的周围还设有多个副孔，多个所述副孔的面积之和与所述主孔的面积的比值为0.8－1.2。当流体穿过本实用新型的多喉孔板时，流体将被整流，涡流被最小化，形成近似理想的流场，使用多喉孔板测量流量的管路在测量过程中的压力损失小。

Description

多喉孔板
技术领域
本实用新型涉及一种差压式流量测量节流装置，尤其是涉及一种用于各种液体(如：冷却液、石油、水介质)、气体(如：烟气、蒸汽、空气、高炉煤气)及雷诺数低的各种介质的多喉型孔板。
背景技术
根据流体力学的伯努利方程与连续方程的基本原理，流体流动的速率q与
Figure Y20092010939400041
成比例。这也就是差压流量计的测量原理，如果忽略温度和压力变化的影响即：流量 Q = K ΔP . 而式中的K值则随孔板的不同形式(包括孔径大小不同、孔的布置不同以及管径截面形状不同等)而不同，流量计测量的准确性或称测量精度就决定于流量计设计者给出的这个K值是否准确可靠，这个K值除了理论的计算外还需大量的试验和实践数据的修正。
目前在工业计量中广泛使用的各类介质的流量测量节流装置，其节流元件多为标准孔板。标准孔板是利用流体通过圆板状的空心阻流体造成差压而测得流量的一种差压式流量计。标准孔板其空心板固定于测量管中心轴部位，它的最大优点是属于国标标准类产品，测量精度可靠。但由于其阻力大造成永久性压力损失大，从而造成系统的能耗加大。例如公开号为CN1646885A的中国专利文献公开了一种过程流量装置的标准孔板，其包括通过差压过程测量在流体输送管道内的一点上的流体流动的体积流率的自平均孔板型基木流量元件，在该流体输送管道内流体的速度分布相对于管道的纵向轴是非对称的。改进的流量元件包括横向地设置在管道的内部并垂直于它的纵向轴的平面流动阻挡板。该板包括相对于该管道的纵向轴离心地设置的至少二个圆孔以形成对该板的下游侧平均的静压。上游和下游静压感测端口分别提供在流体阻挡板的两个侧面上。本发明的平均孔板流量装置的耗能情况如下表
  管径(mm)   100   200   300   500   800   1000   1500
  流量(m3/min)   11.8   47   106   294   754   1180   2650
  CN1646885A中标准孔板耗能(kW) 0.856 3.41 7.69 21.34 54.74 85.67 192.4
从上表可以看出，该标准孔板的流量装置的能耗非常高，特别对长距离输送管道造成很大的能量损失。
另外，公告号为CN201145593Y的中国专利文献也公开了一种差压式流量测量节流装置，其结构包括夹持法兰件，多喉孔板本体件，密封件。其孔的数量及大小的设计为小孔的总面积与主孔的面积比应为2/3到3/7之间，即小孔的总面积接近为主孔面积的一半左右。通过反复多次的实验，申请人得出：在上述数值范围内，即小孔的总面积与主孔的面积比应为2/3到3/7之间的范围内，由于孔板的阻力而造成永久性压力损失依然很大，具体的耗能情况如下表
  管径(mm)   100   200   300   500   800   1000   1500
  流量(m3/min)   11.8   47   106   294   754   1180   2650
  CN201145593Y中多喉孔板的能耗(kW) 0.566 2.35 5.61 17.52 34.59 71.97 134.5
从上表可以看出CN201145593Y中国专利文献公开的多喉孔板的压力损失系数依然较大，能耗情况不够理想。
发明内容
本实用新型为了解决现有的多喉孔板压损系数大、能耗高的不足之处，提供一种压损小、能耗低的多喉孔板。
为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种多喉孔板，包括在孔板的中心处设置的一个主孔，在所述主孔的周围还设有多个副孔，多个所述副孔的面积之和与所述主孔的面积的比值为0.8-1.2。
多个上述副孔的面积之和与所述主孔的面积的比值为1.0。
所述主孔和多个所述副孔均为直通孔。
多个所述副孔中至少有两个面积相同，所述面积相同的多个副孔相对于所述主孔的中心轴线呈转动对称设置。
面积较大的副孔与所述主孔的中心之间的距离比面积较小的副孔的大。
面积较大的副孔与所述主孔的中心之间的距离比面积较小的副孔小。
所述多个副孔的数量为6个或者8个或者12个。
所述多喉孔板为圆形或者矩形或者梯形。
本实用新型是在标准孔板基础上研制出来的一种新型节流装置，相比较标准孔板其优点在于：1、由于多喉孔板传感器是一个多孔的圆盘被法兰夹持安装在管道的截面上，其孔的数量及大小的设计为副孔的总面积与主孔的面积比应为0.8到1.2之间，其副孔的数量及每个孔的尺寸和布置形式。当流体穿过本实用新型的多喉孔板时，流体将被整流，涡流被最小化，形成近似理想的流场，安设多喉孔板的管路在测压过程中的压力损失小。2、本实用新型的多喉孔板的孔的数量及大小的设计为副孔的总面积与主孔的面积比为1.0时，压力损失小，并且效果明显。3、安装有本实用新型的多喉孔板的管路对直管段长度的要求有所缩短，使该多喉孔板的使用条件相比较之下不受更多的限制。4、本实用新型的多喉孔板的主孔和多个副孔均为直通孔，从而大大降低了滞留死区的出现，保证脏污介质能顺利通过多个孔，减小了流通孔被堵塞的机会。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：
图1是本实用新型的多喉孔板流量测量装置的流场变化图；
图2是矩形的本实用新型的多喉孔板的平面结构示意图；
图3是圆形的本实用新型的多喉孔板的平面结构示意图；
图4是梯形的本实用新型的多喉孔板的平面结构示意图；
图5是六边形的本实用新型的多喉孔板的平面结构示意图；
图中附图标记表示为：
1-主孔、2-副孔。
具体实施方式
图2显示了本实用新型的一种具体实施方式，一种多喉孔板，包括在矩形的孔板的中心处设置的一个主孔1，在所述主孔1的周围还设有6个面积相同、相对于所述主孔1的中心轴线呈转动对称设置的副孔2，6个所述副孔2的面积之和与所述主孔1的面积的比值为1.0。所述主孔1以及多个所述副孔2均直通孔，该直通孔的设置方式大大降低了滞留死区的出现，保证脏污介质能顺利通过多个孔，减小了流通孔被堵塞的机会。由于多个副孔的数量及每个孔的尺寸和布置形式，当流体穿过本实用新型的多喉孔板时，流体将被整流，涡流被最小化，形成近似理想的流场，安设多喉孔板的管路在测压过程中的压力损失小。
在本实施例中所提到的直通孔是指主孔1(副孔2)的孔边缘处没有进行倒角，该主孔1(副孔2)为多喉孔板的内部缺失的一个完整的圆柱体空间。上述的转动对称是指多个面积相同的所述副孔2分布在所述主孔1中心所在的圆周上并绕该中心转动时，当任何一个副孔2与另外的副孔2重合时，所有的所述副孔2的分布情况与未进行转动时相同。
本实用新型采用的技术方案的多喉孔板与标准孔板以及中国专利文献CN201145593Y中公开的多喉孔板之间的技术性能比较：
由于多孔的设计使其具有对流场进行整流的功能，从而降低了涡流、振动和信号噪声，大大提高了流场稳定性，使线性度大大提高：5∶1量程比时，线性度可达±0.2％；7∶1量程比时，线性度可达±0.3％；10∶1量程比时，线性度可达±0.7％。多喉孔板具有流体节流取压和流场整形的双重功能。
根据图1所示，本实用新型的多喉孔板具有节流取压和流场整形的双重功能，从而获得稳定的差压信号。当流体穿过多孔的多喉孔板时，流体将被整流，涡流被最小化，形成近似理想的流场，因此大大的缩短了前后直管段的要求，标准孔板要求前14D后7D，而多喉孔板仅仅需要前3D后1D，从而大大节省了工程投资。安装有本实用新型的多喉孔板的管路对直管段长度的要求有所缩短，使该多喉孔板的使用条件相比较之下不受更多的限制。
由于多喉孔板上的由主孔和副孔共同组成的节流孔的独特设计，减小了测量附加误差及锐边磨损，使流出系数变化小于1％，提高了测量精度。
实际测试数据显示永久性压力损失是现有的标准孔板的1/2、是现有多喉孔板的2/3。
  管径   mm   100   200   300   500   800   1000   1500
  流量   m3/min   11.8   47   106   294   754   1180   2650
  现有的标准孔板 kW 0.856 3.41 7.69 21.34 54.74 85.67 192.4
  现有多喉孔板耗能 kW 0.566 2.35 5.61 17.52 34.59 71.97 134.5
  本实用新型的多喉型流量测量装置耗能 kW 0.187 0.745 1.68 4.66 11.78 18.69 41.97
由于本实用新型的多喉孔板的以上优点，其进一步解决了很多工业领域测量中的难题，特别为环保中有害烟气的检测提供了节能准确的监控手段。由于还能在线替换现有的标准孔板，如在全国大型企业里实施，仅此一项就能带来节能降耗达10亿元的效益。因此具有极大的使用空间和推广价值。
当然在其它的实施方式中，多个所述副孔2的面积之和与所述主孔1的面积的比值也可以为0.8，或者1.2，或者0.8-1.2之间的其他数值，均可以满足当流体穿过本实用新型的多喉孔板时，流体将被整流，涡流被最小化，形成近似理想的流场，安设多喉孔板的管路在测压过程中的压力损失小。具体压损数值见下表
  管径(mm)   100   200   300   500   800   1000   1500
  流量(m3/min)   11.8   47   106   294   754   1180   2650
  副孔面积和与主孔面积比值为0.8的能耗(kW) 0.241 1.68 2.59 7.39 24.34 35.17 52.6
  副孔面积和与主孔面积比值为1.2的能耗(kW) 0.266 1.90 3.11 8.12 24.51 31.91 54.9
另外，图3至5分别显示了另外的三种具体的实施方式。图3显示的实施方式中，副孔的数量为12个并且绕主孔1中心旋转对称设置。其中靠近主孔1中心的6个副孔2较大，而另外距离所述主孔1中心的较远的6个副孔2较小；当然，在其他的实施方式中，该12个副孔2的排列方式也可以是：面积较大的副孔与所述主孔的中心之间的距离比面积较小的副孔的大(如图5所示)，同样可以起到降低压损的目的。在图4显示的实施方式中，副孔的数量为8个并且绕主孔1中心旋转对称设置。当然在其他的具体实施方式中每个孔的尺寸和布置形式可以根据工况不同而有不同的设计，并根据不同几何形状的管径还可设计成不规则的异形截面，以及可设计成特大管径用的组合式。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的权利要求书的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种多喉孔板，包括在孔板的中心处设置的一个主孔(1)，其特征在于：在所述主孔(1)的周围还设有多个副孔(2)，多个所述副孔(2)的面积之和与所述主孔(1)的面积的比值为0.8-1.2。
2.根据权利要求1所述的多喉孔板，其特征在于：多个所述副孔(2)的面积之和与所述主孔(1)的面积的比值为1.0。
3.根据权利要求1或2所述的多喉孔板，其特征在于：所述主孔(1)和多个所述副孔(2)均为直通孔。
4.根据权利要求1或2所述的多喉孔板，其特征在于：多个所述副孔(2)中至少有两个面积相同，面积相同的多个所述副孔(2)相对于所述主孔(1)的中心轴线呈转动对称设置。
5.根据权利要求1或2所述的多喉孔板，其特征在于：面积较大的副孔(2)与所述主孔(1)的中心之间的距离比面积较小的副孔(2)的大。
6.根据权利要求1或2所述的多喉孔板，其特征在于：面积较大的副孔(2)与所述主孔(1)的中心之间的距离比面积较小的副孔(2)小。
7.根据权利要求1或2所述的多喉孔板，其特征在于：所述副孔(2)的数量为6个或者8个或者12个。
8.根据权利要求1或2所述的多喉孔板，其特征在于：所述多喉孔板为圆形或者矩形或者梯形。
9.根据权利要求5所述的多喉孔板，其特征在于：所述多喉孔板为圆形或者矩形或者等腰梯形。
10.根据权利要求7所述的多喉孔板，其特征在于：所述多喉孔板为圆形或者矩形或者等腰梯形。
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Assignor: Liu Jianhua|Jiang Li|Chen Yufei

Contract record no.: 2011610000126

Denomination of utility model: Multi-throat orifice plate

Granted publication date: 20100224

License type: Exclusive License

Record date: 20110721

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Granted publication date: 20100224

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