CN205619980U - 一种质量流量计 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种质量流量计，涉及过程控制装置领域。该流量计包括MEMS流量传感模块、信号控制器、显示器和控制模块。当按应用需求调节控制阀时，流量传感器将采集到的质量流量信号传送给信号控制器，信号控制器按预先设定的软体，将当前的质量流量数值通过显示器显示，或通过用户界面远传到指定数据中心，提供快速反馈信息，指导控制阀门的调节，达到精准流量控制的目的。

Description

一种质量流量计

技术领域

本实用新型涉及过程控制装置领域，具体而言，涉及一种质量流量计。

背景技术

流量计是指示被测流量以及测定在选定的时间间隔内流体总量的仪表，其中流过的物质可以是气体、液体和固体。在工业和日常生活中，一种常用的流体测控的方法是带有控制阀的玻璃、金属和塑料转子流量计。转子流量计又称浮子流量计，是由一个锥形管和一个置于锥形管内可以上下自由移动的转子构成。转子流量计本体的两端用法兰、螺纹或者软管与测量管道连接，垂直安装在测量管道上。转子流量计本体和测量管道必须垂直安装，垂直度影响测量的数值和精度。当流体自下而上流入椎管时，被转子截流，流体在转子上、下游之间产生压力差。转子在压力差的作用下上升，这时作用在转子上的力有三个：流体对转子向上的动压力、转子在流体中向上的浮力和转子自身的重力。

流量计垂直安装时，转子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子上的三个力都平行于管轴。当这三个力达到平衡时，转子就平稳地浮在锥管内某一位置上。此时，动压力和浮力的总和等于重力大小。对于给定的转子流量计，转子大小和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知的常量，唯有流体对浮子的动压力是随流体流量的大小而变化的。流体随温度和压力的变化较大，由于转子流量计的结构所限因温度和压力而引起的变化难以测量。流体的流量小时，流体的质量不足以推动浮子的升降，因而流量计的动态范围很小。

因此当流体流量变大或变小时，转子将作向上或向下的移动，相应位置的流动截面积也发生变化，流体有波动时，难以获得稳定的读数。直到流量达到稳态时，转子才能在相应的位置上稳定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。在实际测量过程中，需要目测读数，难以获得动态和高精度测量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种质量流量计，通过MEMS质量流量传感器、信号控制器、手动控制阀门和显示器3，使得流量的测控实现数字化，测量结果更加精准。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种集成手动控制阀门的质量流量计，包括MEMS流量传感器、信号控制器、手动控制阀门和显示器；

MEMS流量传感器用于采集所测封闭管道中的流体流量，获得流体流量信号，MEMS流量传感器通过输出端与信号控制器相连，用于将所采集的流体流量信号进行处理；

信号控制器，用于处理流体流量信号，并将其转换为标准质量流量信号，经预设软体的处理，将标准质量流量信号按照数据安全的要求存储在信号控制器中，并传递给显示器为用户提供当地所需的流量数字显示，或者通过预置的用户界面远传至指定的数据中心；

显示器，用于显示信号控制器输出的流体流量值；

手动控制阀门，用于实时调节用户应用所需的流量值，并根据显示器反馈的实时数字信号，将密闭管道中的流体流量值调节到用户应用所需的稳态流量值。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括流量计主体、流体入口端和流体出口端，流量计主体的流道呈两端开口，且具有文丘里结构的中空腔体，流体入口端和流体出口端分别焊接在流量计主体的流道两端，流体由流体入口端流入流量计主体的流道内，并由流体出口端流出，MEMS流量传感器位于流量计主体的流道内部。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，手动控制阀包括机械调节阀、阀体和可调节旋钮，可调节旋钮按照显示器显示的数字流量进行旋转，阀体通过焊接的方式与流量计主体相连，手动控制阀与流体出口端相连。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，手动控制阀具有大于100:1的动态范围，以对应MEMS流量传感器的动态范围，实现对小流量的精密调控。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，MEMS流量传感器为多个，且位于流量计主体流道内部的不同位置，MEMS流量传感器采用量热式、热耗散式和/或飞行时间的测试方式，来测量流体质量流量、变组分的流体质量流量或体积流量。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，信号控制器还包括流量信号处理电路，每个流量传感器均与信号处理电路连接，信号处理电路，用于将测量到的流量模拟信号转换为数值信号，并将其传送给信号控制器进行进一步的信号处理。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，信号控制器还包括数字滤波单元，数字滤波单元包括但不限于滑动滤波和积分滤波，用于对流量信号进行滤波处理，实现流体流量测控数字输出。

结合第一方面第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，信号控制器包括数据安全单元、数据传输单元和远程用户通讯单元，数据安全单元用于对信号进行加密处理，并存储在大于或者等于3个的存储器中，以保障在电子元件故障的情况下数据的安全性；

数据传输单元，用于将信号通过用户界面与用户互动；

远程用户通讯单元用于远程终端客户读取存储的数据。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，信号控制单元还包括数据报警设备，数据报警设备用于接收用户的设定值，当流体流量信号的数值达到设定值时，报警设备将启动报警，报警设备包括但不限于声光报警设备和数字报警设备。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，还包括整流组件，整流组件包括流体直流器和整流器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第十种可能的实施方式，其中，流量计的安装不受位置的限制，既可垂直安装，也可水平安装。

本实用新型实施例提供的一种质量流量计，该设备包括MEMS流量传感器、信号控制器、手动控制阀门和显示器，通过在流量计主体内部的不同位置上设置多个流量传感器，使得该设备实现了对流量的超大动态范围的测量，数据安全也得到了有效的保障，与现有技术相比，使流量计的测量实现了精准测控。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种质量流量计的系统连接框图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的一种质量流量计的主视图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的一种质量流量计的俯视图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的一种质量流量计的爆炸图。

主要元件符号说明：

1-MEMS流量传感器 2-信号控制器 3-显示器

4-密封块 5-流体入口器 6-流量计主体

7-流体出口器 8-手动控制阀门 9-显示器

10-显示屏

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型实施例提供了一种质量流量计，包括MEMS流量传感器1、信号控制器2、手动控制阀门8和显示器3；

MEMS流量传感器1用于采集所测封闭管道中的流体流量，获得流体流量信号，MEMS流量传感器1通过输出端与信号控制器2相连，用于将所采集的流体流量信号进行处理；

信号控制器2，用于处理流体流量信号，并将其转换为标准质量流量信号，经预设软体的处理，将标准质量流量信号按照数据安全的要求存储在信号控制器2中，或者传递给显示器3为用户提供当地所需的流量数字显示，或者通过预置的用户界面远传至指定的数据中心；

显示器3，用于显示信号控制器2输出的流体流量值；

手动控制阀门8，用于实时调节用户应用所需的流量值，并根据显示器3反馈的实时数字信号，将密闭管道中的流体流量值调节到用户应用所需的稳态流量值。

本实用新型一种质量流量计采用MEMS流量传感器1，兼容传统转子流量计的机械连接，一方面，由于具有相同的机械结构，方便进行直接替换，避免了增加附加结构的成本；另一方面，提高了工业过程中对流量控制的精度，无需人工读数。流量计的安装不受位置的限制，既可垂直安装，也可水平安装。

MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型MEMS流量传感器1，与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、便于集成和实现智能化。

显示器3中显示屏可以采用LED或者LCD进行显示，常见的显示数据为瞬时流量和累计流量，瞬时流量即普通的转子流量计中的流体流过流量计主体6的流量值，累计流量是通过本实用新型中流量传感器和处理模块的电路处理来实现的数值累加，即处理模块对流量传感器实时采集的流量值进行累加处理，并生成相应的显示信号。此外，通过处理模块可进行其他的运算，例如，流量超限、流量中断、历史数据叠加和流体种类的判定，相应的在显示器3上也有流量超限按键、流量中断按键、历史数据读取按键和流体种类按键，通过显示器3可显示用户选择的上述数据。显示器3可以采用数字显示，也可以采用醒目的带状可变颜色的显示字体。

进一步的，还包括流量计主体6、流体入口端和流体出口端，流量计主体6的流道呈两端开口，且具有文丘里结构的中空腔体，流体入口端和流体出口端分别焊接在流量计主体6的流道两端，流体由流体入口端流入流量计主体6的流道内，并由流体出口端流出，MEMS流量传感器1位于流量计主体6的流道内部。

在实际的流量计装配过程中，为保证流量计不会因为压力过大而产生泄漏，流体入口器5和流体出口器7分别焊接在流量计主体6的两端开口处。为确保在焊接过程中，流量计主体6内的流体整流组件，如直流器、整流器和固定组件不受损坏，流体入口器5的外端采用通孔结构，流体整流组件通过通孔进行安装，之后用堵头及密封块4在通孔的另一端进行密封处理，以保证流量计主体6内流道的密封性。

流量计主体6包含带文丘里结构的流道，文丘里流道的喉颈放置MEMS流量传感器1，以达到小流量计量的最佳灵敏度。流量计主体6的长度与被测流体的通径有关，常见的流量计主体6的长度为管径的10到15倍，以使被测流量的状态始终处于稳定的流态。

进一步的，手动控制阀包括机械调节阀、阀体和可调节旋钮，可调节旋钮按照显示器3显示的数字流量进行旋转，阀体通过焊接的方式与流量计主体6相连，手动控制阀与流体出口端相连。

进一步的，手动控制阀具有大于100:1的动态范围，以对应MEMS流量传感器1的动态范围，实现对小流量的精密调控。

进一步的，MEMS流量传感器1为多个，且位于流量计主体6流道内部的不同位置，MEMS流量传感器1采用量热式、热耗散式和/或飞行时间的测试方式，来测量流体质量流量、变组分的流体质量流量或体积流量。

进一步的，信号控制器2还包括流量信号处理电路，每个流量传感器均与信号处理电路连接，信号处理电路，用于将测量到的流量模拟信号转换为数值信号，并将其传送给信号控制器2进行进一步的信号处理。

进一步的，信号控制器2还包括数字滤波单元，数字滤波单元包括但不限于滑动滤波和积分滤波，用于对流量信号进行滤波处理，实现稳态的流体流量测控数字输出。

进一步的，信号控制器2包括数据安全单元、数据传输单元和远程用户通讯单元，数据安全单元用于对信号进行加密处理，并存储在大于或者等于3个的存储器中，以保障在电子元件故障的情况下数据的安全性；

数据传输单元，用于将信号通过用户界面与用户互动；

远程用户通讯单元用于远程终端客户读取存储的数据。

进一步的，信号控制单元还包括数据报警设备，数据报警设备用于接收用户的设定值，当流体流量信号的数值达到设定值时，报警设备将启动报警，报警设备包括但不限于声光报警设备和数字报警设备。

进一步的，还包括整流组件，整流组件包括流体直流器和整流器。

整流组件设置在流道入口处，不同于电路中常用的整流器，而是一种机械器件，如图4所示，在流体入口器5和流量计主体6之间依次设置有直流器、整流器和固定组件，以增强流量测量的稳定性。流体在流入流体入口器5时，会受到外界压力、温度的影响，流体的流量会出现不稳定的状态，整流组件安装在流体入口器5处，其中直流器是减少流体的紊流状态，之后流体经整流器对使流体的流场具有重现性。

实施例一

在使用时，流量计的安装不受位置的限制，既可垂直安装，也可水平安装。流体由流体入口器5的入口流入到流量计主体6内，位于流量计主体6内部不同位置处的多个MEMS流量传感器1进行信号采集，多个MEMS流量传感器1将采集的环境流量获得相应的多个流体流量信号，多个流体流量信号经预处理器取平均值，获得均值流量信号，均值流量信号经滤波单元进行滤波处理并传输给处理模块，处理模块按照流量信号的幅值生成相应的显示信号，并通过加密单元对显示信号进行加密处理，生成加密信号，发送单元将加密信号向远程终端发送，加密信号在远程终端经过解密处理，并将显示信号传送给显示器3进行显示。此外，为了取代现有的转子流量计时方便安装，该质量流量计采用与之相同的机械连接方式，手动控制阀包括连接柱和可旋转的按钮，通过按钮的旋转实现对流体流量的调节。

本实施例提供的一种质量流量计，该实施例的技术效果是：通过设置MEMS流量传感器1、信号控制器2、手动控制阀门8和显示器3，有效采集了流体的流量数据，能够远程显示瞬时流量、累积流量、超限流量等多种可订制化的数据，实现了稳定精准的流量测控。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种质量流量计，其特征在于，包括MEMS流量传感器、信号控制器、手动控制阀门和显示器；

所述MEMS流量传感器用于采集所测封闭管道中的流体流量，获得流体流量信号，所述MEMS流量传感器通过输出端与所述信号控制器相连，用于将所采集的流体流量信号进行处理；

所述信号控制器，用于处理所述流体流量信号，并将其转换为标准质量流量信号，经预设软体的处理，将所述标准质量流量信号按照数据安全的要求存储在所述信号控制器中，并传递给显示器为用户提供当地所需的流量数字显示，或者通过预置的用户界面远传至指定的数据中心；

所述显示器，用于显示所述信号控制器输出的流体流量值；

所述手动控制阀门，用于实时调节用户应用所需的流量值，并根据所述显示器反馈的实时数字信号，将密闭管道中的流体流量值调节到用户应用所需的稳态流量值。

2.根据权利要求1所述的一种质量流量计，其特征在于，还包括流量计主体、流体入口端和流体出口端，所述流量计主体的流道呈两端开口，且具有文丘里结构的中空腔体，所述流体入口端和流体出口端分别焊接在所述流量计主体的流道两端，流体由流体入口端流入流量计主体的流道内，并由流体出口端流出，所述MEMS流量传感器位于所述流量计主体的流道内部。

3.根据权利要求2所述的一种质量流量计，其特征在于，所述所述手动控制阀包括机械调节阀、阀体和可调节旋钮，所述可调节旋钮按照所述显示器显示的数字流量进行旋转，所述阀体通过焊接的方式与所述流量计主体相连，所述手动控制阀与所述流体出口端相连。

4.根据权利要求3所述的一种质量流量计，其特征在于，所述手动控制阀具有大于100:1的动态范围，以对应MEMS流量传感器的动态范围，实现对小流量的精密调控。

5.根据权利要求1所述的一种质量流量计，其特征在于，所述MEMS流量传感器为多个，且位于所述流量计主体流道内部的不同位置，所述MEMS流量传感器采用量热式、热耗散式和/或飞行时间的测试方式，来测量流体质量流量、变组分的流体质量流量或体积流量。

6.根据权利要求1所述的一种质量流量计，其特征在于，所述信号控制器还包括流量信号处理电路，每个所述流量传感器均与所述信号处理电路连接，所述信号处理电路，用于将测量到的流量模拟信号转换为数值信号，并将其传送给信号控制器进行进一步的信号处理。

7.根据权利要求6所述的一种质量流量计，其特征在于，所述信号控制器还包括数字滤波单元，所述数字滤波单元包括但不限于滑动滤波和积分滤波，用于对所述流量信号进行滤波处理，实现稳态的流体流量测控数字输出。

8.根据权利要求7所述的一种质量流量计，其特征在于，所述信号控制器包括数据安全单元、数据传输单元和远程用户通讯单元，所述数据安全单元用于对所述信号进行加密处理，并存储在大于或者等于3个的存储器中，以保障在电子元件故障的情况下数据的安全性；

所述数据传输单元，用于将所述信号通过用户界面与用户互动；

所述远程用户通讯单元用于远程终端客户读取存储的数据。

9.根据权利要求8所述的一种质量流量计，其特征在于，所述信号控制单元还包括数据报警设备，所述数据报警设备用于接收用户的设定值，当所述流体流量信号的数值达到设定值时，报警设备将启动报警，所述报警设备包括但不限于声光报警设备和数字报警设备。

10.根据权利要求7所述的一种质量流量计，其特征在于，还包括整流组件，所述整流组件包括流体直流器和整流器。