CN204027613U - 电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁流量计，包括：多对测量电极，设置在测量管的位于同一圆形截面的内壁上，当电磁流量计水平放置时，多对测量电极分别位于圆形截面的不同位置处且对称分布，在测量管中的导电流体具有不同液面高度的情况下，多对测量电极中的一对测量电极被选择用于测量导电流体的感应电动势；一对压力传感器，当所述电磁流量计水平放置时，两个压力传感器分别位于测量管的上部区域和下部区域，用于测量测量管的上部区域的压力和下部区域的压力。本实用新型可以用于测量流体在非满管状态下的流量。

Description

电磁流量计

技术领域

本实用新型涉及电磁测量领域，更具体地，涉及一种能够用于非满管流量测量的电磁流量计。

背景技术

电磁流量计的测量场合一般需要满管状态，但是在工业场合，经常会出现流体不满管状态，这时候，无论流体是否浸没电极头，测出的流量数据要么为零，要么是错误的数值。在这种场合下，需要一种非满管状态的流量测量方法。

实用新型内容

在下文中给出关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本实用新型的一个主要目的在于，提供一种电磁流量计。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种电磁流量计100，包括：多对测量电极111、112、…11N，多对测量电极111、112、…11N设置在测量管102的位于同一圆形截面的内壁上，当电磁流量计100水平放置时，多对测量电极111、112、…11N分别位于圆形截面的下半圆周的不同位置处且对称分布，在测量管102中的导电流体具有不同液面高度的情况下，多对测量电极111、112、…11N中的一对测量电极被选择用于测量导电流体的感应电动势；一对压力传感器104，106，当电磁流量计100水平放置时，两个压力传感器104，106分别位于测量管102的上部区域A和下部区域B，用于测量测量管102的上部区域A的压力和下部区域B的压力。

根据一个实施例，电磁流量计100还包括处理电路108，处理电路108根据一对压力传感器104，106测量的测量管102的上部区域A的压力和下部区域B的压力所得到的压力差以及来自一对测量电极的感应电动势来计算测量管102内的导电流体的流量。

根据一个实施例，多对测量电极为三对测量电极111、112、113，三对测量电极111、112、113分别位于距离圆形截面的下半圆周的中点M的弧度为90度、60度和30度处。

根据另一个实施例，一对压力传感器104，106所位于的测量管102的圆形截面与多对测量电极111、112、…11N所位于的测量管102的圆形截面在测量管102的轴线X方向上重合。

根据另一个实施例，一对压力传感器104，106所位于的测量管102的圆形截面与多对测量电极111、112、…11N所位于的测量管102的圆形截面在测量管102的轴线X方向上偏移一段距离。

根据另一个实施例，电磁流量计100还包括密度计110，密度计110设置在测量管102底部，测量导电流体的密度，处理电路108进一步根据所测量的导电流体的密度、压力差和感应电动势来计算测量管102内的导电流体的流量。

根据另一个实施例，压力传感器104，106为硅压力传感器或电容式压力传感器。

根据另一个实施例，位于圆形截面的下半圆周的不同位置处的多对测量电极111、112、…11N具有不同的优先级，处理电路108基于每对测量电极所测量的感应电动势的值及其优先级来确定所选用的测量电极。

根据本实用新型的电磁流量计，除了可以应用于常用的电磁流量计的适用场合以外，还可以用于测量流体在非满管状态下的流量。此外，通过采用三对测量电极分别位于距离圆形截面的下半圆周的中点的弧度为90度、60度和30度处的布置方式，可以提高加工工艺的方便性，同时兼顾了可测量液面高度的下限值。

附图说明

参照下面结合附图对本实用新型实施例的说明，会更加容易地理解本实用新型的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本实用新型的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。在附图中：

图1是示出根据本实用新型的一个实施例的电磁流量计100的结构的框图；

图2示出了N对测量电极(111、112、…11N)在测量管102中的布置方式的示意图；

图3示出了三对测量电极(111，112，113)在测量管102中的布置方式的示意图；

图4示出了一对压力传感器(104，106)在测量管102中的布置方式的示意图；

图5是电磁流量计100的纵剖面图；

图6是示出根据本实用新型的另一个实施例的电磁流量计600的结构的框图；以及

图7是电磁流量计600的纵剖面图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本实用新型的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

图1是示出根据本实用新型的一个实施例的电磁流量计100的结构的框图。

如图1所示，电磁流量计100包括：多对测量电极111a、111b、112a、112b、…11Na、11Nb(在没有必要区分一对测量电极中的两个测量电极的情况下，一对测量电极11na和11nb(n为1-N)可以统称为测量电极11n)、一对压力传感器104和106，以及处理电路108。下面分别对每一部分进行详细说明。

如图2所示，多对测量电极111a、111b、112a、112b、…11Na、11Nb设置在测量管102的位于同一圆形截面的内壁上，当电磁流量计100水平放置时，多对测量电极111a、111b、112a、112b、…11Na、11Nb分别位于该圆形截面的下半圆周的不同位置处且对称分布。

在一个实施例中，测量电极的数目为三对。如图3所示，三对测量电极111a、111b、112a、112b和113a、113b分别位于距离测量管102的圆形截面的下半圆周的中点M的弧度为90度、60度和30度处。

当测量管102中的导电流体为非满管的状态，则可能具有不同液面高度，多对测量电极中的一对测量电极被选择用于测量导电流体的感应电动势。

多对测量电极分别具有不同的优先级。在有三对测量电极的情况下，设置测量电极111(111a、111b)的优先级>测量电极112(112a、112b)的优先级>测量电极113(113a、113b)的优先级。

处理电路108基于各对测量电极所测量的感应电动势的值(即判定所测量的感应电动势是否不为零)，并根据各对测量电极的优先级选用不同的测量电极对采集感应电动势E₁。

具体来说，当导电流体的液面高度在测量电极111之上时，三对测量电极所测量的感应电动势都不为零，由于测量电极111的优先级最高，因此选用测量电极111来采集感应电动势E₁。

当液面高度在测量电极111和112之间时，测量电极111所测量的感应电动势为零，而测量电极112和113所测量的感应电动势都不为零，由于测量电极112的优先级高于测量电极113的优先级，因此选用测量电极112来采集感应电动势E₁。

当液面低于测量电极112时，测量电极111和112所测量的感应电动势都为零，因此选用测量电极113来采集感应电动势E₁。

采用三对测量电极分别位于距离圆形截面的下半圆周的中点的弧度为90度、60度和30度处的布置方式，一方面是为了提高加工工艺的方便性，同时也考虑了可测量液面高度的下限值。

如图3所示，在测量管102的上方和下方各有一个线圈，励磁电路产生励磁电流，励磁电流加载到线圈上产生了磁场B₁。

依据公式E₁＝B₁L₁V₁(L₁为各对测量电极头之间的距离)，可以得到测量管102中的导电流体的流速V₁。

本领域技术人员可以理解，测量电极所测量的感应电动势E₁可以提供给信号处理电路来计算得到导电流体的流速V₁。

在经过测量管102的一个圆形截面的中心O的轴线Z与测量管102的两个交点A处和B处分别打两个孔，在两个孔处各布置一个压力传感器104和106，如图4所示。

根据一个实施例，压力传感器104和106所位于的测量管102的圆形截面可以与测量电极111a、111b、112a、112b、…11Na、11Nb所位于的测量管102的圆形截面在测量管102的轴线X的方向上重合。根据另一个实施例，考虑安装以及工艺的方便，压力传感器104和106所位于的测量管102的圆形截面可以与测量电极111a、111b、112a、112b、…11Na、11Nb所位于的测量管102的圆形截面在测量管102的轴线X的方向上偏移一定距离，如图5所示。因为测量管是水平布置的，压力传感器所测得的液面高度也就是就是电极头所在平面的液面高度，因此对测量结果没有影响。

当流量计100水平放置时，两个压力传感器104和106分别位于测量管102的上部区域A和下部区域B，导电流体可以通过两个孔流进两个压力传感器104和106内。

两个压力传感器104和106分别测量测量管102的上部区域A的压力P₁(上压力)和下部区域B的压力P₂(下压力)，可以得到压力差ΔP₁＝P₂-P₁。

对于满管的情况，无论管道内部压力如何变化，ΔP将是一个定值，并且ΔP＝ρgh，ρ是导电流体的密度，h近似为测量管的直径(精确值应为上下液面的垂直高度差，但不会对计算结果有影响)。

而在非满管的情况下，即使管道内气体压力有变化，但是ΔP₁＝ρgh₁，h₁为非满管时液面的高度。

处理电路108根据压力传感器104和106的测量结果，可以得到压力差ΔP₁＝P₂-P₁，根据ΔP₁计算得到液面高度h₁，再通过液面高度h₁可以计算出当前导电流体的实际截面面积A₁为： $A_1=\frac{D^2}{4}{\cos }^{-1}\frac{D-{2h}_1}{D}-(\frac{D}{2}-h_1)\sqrt{\frac{D^2}{4}-{(\frac{D}{2}-h_1)}^2},$ 其中，D为测试管102的直径。

本领域技术人员可以理解，压力传感器的测量结果可以通过A/D转换与数据采集电路提供给处理电路108。

这样，处理电路108可以计算得到实际的导电流体的流量Q₁＝A₁V₁，V₁为如上所述得到的导电流体在测量管中的流速。

本领域技术人员可以理解，处理电路108所计算得到的导电流体的流量还可以在流量液晶显示器上显示出来。

图6示出了根据本实用新型的另一个实施例的电磁流量计600的结构的框图。电磁流量计600除了包括图1所示的多对测量电极111a、111b、112a、112b、…11Na、11Nb、一对压力传感器104和106，以及处理电路108之外，还包括密度计110。已参照图1-5给出了关于多对测量电极111a、111b、112a、112b、…11Na、11Nb、一对压力传感器104和106，以及处理电路108的详细描述，在此不做赘述。将具体说明密度计110。

在不均质流体以及管道压力变换明显和频繁的场合，可以在水平放置的测试管102的底部C处、与压力传感器104和106所位于的测试管102的圆形截面偏移一定距离处设置一个密度计110，如图7所示，用于测量导电流体的密度。将密度计110测量的导电流体的密度提供给处理电路108来计算液面高度h1，从而保证流量测量结果的精确性。

此外，根据密度计110测量出的瞬时的密度ρ，再根据电极的电动势信号和压力信号，可得到瞬时的质量流量m_t＝ρ_tv_t，按时间累计计算，可以得出累计的质量流量也就是说，通过增加密度计110，可以进一步测量质量流量。而如果没有密度计的话，只能测量体积流量。

本领域技术人员可以理解，处理电路108所进行的处理可以由通用的单片机芯片实现。

在一个实施例中，压力传感器可选用硅压力传感器或电容式压力传感器。要保证压力传感器有较高的精度，从而保证通过差压计算出液面高度的精确性。流体流入压力传感器内部，构成一个静流体区，压力降对硅芯片等作用并产生电阻参数的变化(选用电容传感器将会产生电容参数的改变)，并转成电信号输出。

根据本实用新型的电磁流量计，除了可以应用于常用的电磁流量计的适用场合以外，还可以用于测量流体在非满管状态下的流量。此外，通过采用三对测量电极分别位于距离圆形截面的下半圆周的中点的弧度为90度、60度和30度处的布置方式，可以提高加工工艺的方便性，同时兼顾了可测量液面高度的下限值。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

尽管上面已经通过对具体实施例的描述对本实用新型及其优点进行了说明，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本实用新型的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本实用新型的公开内容将容易理解，根据本实用新型可以使用执行与在此的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (8)

1.一种电磁流量计(100)，其特征在于，包括：

多对测量电极(111、112、…11N)，所述多对测量电极(111、112、…11N)设置在测量管(102)的位于同一圆形截面的内壁上，当所述电磁流量计(100)水平放置时，所述多对测量电极(111、112、…11N)分别位于所述圆形截面的不同位置处且对称分布，在所述测量管(102)中的导电流体具有不同液面高度的情况下，所述多对测量电极(111、112、…11N)中的一对测量电极被选择用于测量所述导电流体的感应电动势；以及

一对压力传感器(104，106)，当所述电磁流量计(100)水平放置时，所述两个压力传感器(104，106)分别位于所述测量管(102)的上部区域(A)和下部区域(B)，用于测量所述测量管(102)的所述上部区域(A)的压力和所述下部区域(B)的压力。

2.如权利要求1所述的电磁流量计(100)，其特征在于，还包括：处理电路(108)，所述处理电路(108)根据所述一对压力传感器(104，106)测量的所述测量管(102)的所述上部区域(A)的压力和所述下部区域(B)的压力所得到的压力差以及来自所述一对测量电极的所述感应电动势来计算所述测量管(102)内的导电流体的流量。

3.如权利要求1或2所述的电磁流量计(100)，其特征在于，所述多对测量电极为三对测量电极(111、112、113)，所述三对测量电极(111、112、113)分别位于距离所述圆形截面的下半圆周的中点(M)的弧度为90度、60度和30度处。

4.如权利要求1或2所述的电磁流量计(100)，其特征在于，所述一对压力传感器(104，106)所位于的所述测量管(102)的圆形截面与所述多对测量电极(111、112、…11N)所位于的所述测量管(102)的圆形截面在所述测量管(102)的轴线(X)方向上重合。

5.如权利要求1或2所述的电磁流量计(100)，其特征在于，所述一对压力传感器(104，106)所位于的所述测量管(102)的圆形截面与所述多对测量电极(111、112、…11N)所位于的所述测量管(102)的圆形截面在所述测量管(102)的轴线(X)方向上偏移一段距离。

6.如权利要求2所述的电磁流量计(100)，其特征在于，还包括：密度计(110)，所述密度计(110)设置在所述测量管(102)底部(C)，测量所述导电流体的密度，其中所述处理电路(108)进一步根据所测量的所述导电流体的密度、所述压力差和所述感应电动势来计算所述测量管(102)内的导电流体的流量。

7.如权利要求1或2所述的电磁流量计(100)，其特征在于，所述压力传感器(104，106)为硅压力传感器或电容式压力传感器。

8.如权利要求2所述的电磁流量计(100)，其特征在于，位于所述圆形截面的下半圆周的不同位置处的多对测量电极(111、112、…11N)具有不同的优先级，其中所述处理电路(108)基于每对测量电极所测量的感应电动势的值及其优先级来确定所选用的测量电极。