CN205898203U - 自供电的管道流体流量和温度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自供电的管道流体流量和温度测量装置，包括管道、管道两端的法兰、设置在管道内的涡轮、温度传感器，管道外设有与涡轮、温度传感器相连的密封壳体；其密封壳体内设有由标尺光栅和光栅读数头组成的光栅尺、光源、微型直流发电机、中央处理单元；涡轮通过连接轴与微型直流发电机机轴固定连接，连接轴与标尺光栅固定连接，中央处理器分别与微型直流发电机、光栅读数头、温度传感器连接；中央处理器通过UART通讯端口与GPRS通讯模块连接。本装置利用流体动能自主产生电流，驱动中央处理单元及与其连接的部件正常工作，方便快捷，节约了能源，降低了成本；本装置集成流体流量和温度测量，能够方便快捷地同时得到流体的流量和温度参数。

Description

自供电的管道流体流量和温度测量装置

技术领域：

本实用新型涉及一种测量装置，优其涉及一种对管道内流体流量和温度进行数字化无线通讯的自供电的管道流体流量和温度测量装置。

背景技术：

流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物普遍联系与发展的基本规律，因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体，凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的流体，只要知道这三个参数就可计算其具有的能量，在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础，因此流量和压力、温度仪表一样得到最广泛的应用。流量按测量对象划分有封闭管道和明渠两大类；按测量原理划分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。液体流量计可以分为:防腐蚀流量计、差压式流量计、氨水流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和SST插入式流量计。

17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自那以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。

随着工业迅速发展，尤其是化工工业，城市供水，供暖等领域的发展，对流量测量领域提出了越来越高的要求。对于一定的流体，流量和压力、温度并列为三大检测参数，在能量转换的测量中必须检测此三个参数。目前流量测量方法和装置种类繁多，而且在化工等领域，常常会对流体的温度有着一定要求，同时测量流量和温度的数据是十分必要的。

目前现有的流体流量测量装置大多数为直流电源供电和仪表显示，同时也有一些可进行数字通讯的测量装置，大多数采用RS485总线进行数字化通讯。但是这些测量装置只能在已被电网覆盖的区域使用，要想在偏远的地方进行流量测量，就必须花费大量的人力、物力进行电网系统的建设，繁琐且成本高，这制约着管道流体流量测量领域的发展。

发明内容：

为了解决目前管道流体流量测量技术存在在偏远任何地方实现困难的问题，本实用新型的目的是提供一种任何条件下对管道流体流量进行方便快捷的测量、并自主供电、集流量和温度测量于一体、测量数据数字化和长时间存储、数据远程无线通讯的自供电的管道流体流量和温度测量装置。

本实用新型采用的技术方案为：

一种自供电的管道流体流量和温度测量装置，包括管道、管道两端的法兰、设置在管道内的涡轮、温度传感器，管道外设有与涡轮、温度传感器相连的密封壳体；其密封壳体内设有由标尺光栅和光栅读数头组成的光栅尺、光源、微型直流发电机、中央处理单元；涡轮通过连接轴与微型直流发电机机轴固定连接，连接轴与标尺光栅固定连接，中央处理单元通过其内部中央处理器分别与微型直流发电机、光栅读数头、温度传感器连接；中央处理器通过UART通讯端口与GPRS通讯模块连接。

所述的GPRS通讯模块与移动通迅网络、云端服务器、终端设备相连。

所述的连接轴与管道的管壁之间用密封轴套密封。

所述的光栅读数头和光源安装位置分别位于标尺光栅的上下两侧。

所述的温度传感器位于管壁上与温度传感器相对应位置处的盲孔内部。

所述的盲孔的形状呈四分之一圆弧形。

所述的中央处理单元内部中央处理器的供电电路由滤波电路、稳压电路、变压电路和后备电池组成，光源通过驱动电路与中央处理器相连；光栅读数头通过线路与中央处理器连接；温度传感器通过线路与运算放大电路相连，运算放大电路将放大处理后的信号通过线路输入到A/D转换电路， A/D转换电路将转换成的数字信号通过SPI的通讯方式传送到中央处理器中；复位电路、外围电路和液晶显示电路通过线路与中央处理器连接。

本实用新型利用流体的动能自主发电，以产生的电流驱动本实用新型所公开的装置正常工作；集成温度测量，同时对管道内流体的温度和流量进行测量。具体地，当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮旋转带动与其固定连接的连接轴同步旋转；由于连接轴的转动，与其连接的微型直流发电机自主的产生电流，以驱动中央处理单元及与中央处理单元连接的光栅读数头、光源和温度传感器正常工作；连接轴旋转带动与其固定连接的标尺光栅同步旋转，光栅读数头读取到与流体流量一致的频率光信号，并将光信号传递给中央处理单元处理，转换成流体相应的流量；同时，位于盲孔内的温度传感器对流体温度进行测量；将测量得到的流量值和温度值显示在液晶显示电路上，同时通过GPRS通讯模块上传至云端服务器进行存储，以便终端设备进行远程访问，查看历史数据，分析流体流量和温度的关系。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型利用流体动能自主产生电流，驱动中央处理单元及与中央处理单元连接的部件正常工作，方便快捷，节约了能源，降低了成本。

2）本实用新型集成流体流量和温度测量，能够方便快捷地同时得到流体的流量和温度参数。

附图说明：

图1为本实用新型的剖面结构示意图。

图2为本实用新型的电路组成原理示意图。

图3：本实用新型的移动互联网通讯工作模式示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

由图1所示：管道流体流量和温度测量装置包括管道1、管道两端的法兰14、设置在管道1内的涡轮12、温度传感器（PT100）9，管道1外设有与涡轮12、温度传感器（PT100）9相连的密封壳体2；其中：密封壳体2内设有由标尺光栅4和光栅读数头7组成的光栅尺、光源11、微型直流发电机6和中央处理单元8；涡轮12通过连接轴3与微型直流发电机6机轴固定连接，并以其转动驱动微型直流发电机6产生电流；连接轴3与标尺光栅4固定连接，实现涡轮12旋转带动标尺光栅4同步旋转的目的；连接轴3与管道1的管壁之间用密封轴套5密封，防止管道1内的流体泄露；光栅读数头7和光源11固定安装在密封壳体2内，其安装位置与标尺光栅4上可透过光线的均匀镂空处相对应，分别位于标尺光栅4的上下两侧；温度传感器9位于管壁上与温度传感器9相对应位置处的盲孔10内部，盲孔10的形状呈四分之一圆弧形，以便盲孔10全面的与流体紧密接触，更好的进行热传导，从而更好的实现对流体温度的测量。

由图1还可以看出：法兰14通过螺孔13用螺丝和螺母与外管道法兰密封连接，将本实用新型公开的管道流体流量和温度测量装置与外管道连通，以便进行流体流量和温度的测量。

由图2可以看出：中央处理单元8通过其内部中央处理器24通过供电电路26与微型直流发电机6相连通，光源11通过驱动电路18与中央处理器24相连，光栅读数头7通过线路与中央处理器24连接，温度传感器9通过线路与运算放大电路19相连，运算放大电路19将放大处理后的信号通过线路输入到A/D转换电路20， A/D转换电路20将转换成的数字信号通过SPI的通讯方式传送到中央处理器24中；中央处理器24通过UART通讯端口与GPRS通讯模块（SIM900A）21相连。

由图2还可以看出：中央处理器24的供电电路26由滤波电路17、稳压电路16、变压电路15和后备电池27组成，微型直流发电机6产生的电流经过供电电路26的滤波、稳压和变压后转换为中央处理器24的电源电压；光源11通过驱动电路18与中央处理器24相连，提供流量测量时用到的光线；光栅读数头7通过线路与中央处理器24连接，将读取到的光信号传递给中央处理器24，中央处理器24进一步将光信号转换成管道流体的流量信号；温度传感器9通过线路与运算放大电路19相连，运算放大电路19将放大处理后的信号通过线路输入到A/D转换电路(A/D转换芯片LMP90100)20， A/D转换电路20将转换成的数字信号通过SPI的通讯方式传送到中央处理器24中,完成对管道流体温度的获取过程；中央处理器24通过UART通讯端口与GPRS通讯模块（SIM900A）21相连，实现测量数据的无线传输；复位电路22、外围电路23和液晶显示电路25通过线路与中央处理器24连接，测量得到的管道流体温度和流量在液晶显示电路25上进行显示，以便测量人员进行现场观察。

由图3还可以看出，GPRS通讯模块（SIM900A）21依次与通过移动通信网、云端服务器29、终端设备30相互连通，GPRS通讯模块（SIM900A）21通过移动通信网络28将测量的流量和温度数据上传至云端服务器29进行存储；终端设备30可通过网络对云端服务器29进行远程数据访问，测量人员也可以通过云端服务器29存储的数据对流体流量和温度进行远程无线数字化访问查看。

本实用新型方便、快捷，可现场测量，也可对测量数据进行云端存储和远程数据访问，可广泛应用于对管道流体流量和温度测量的诸多领域，且本实用新型实现自主发电，节省了能源，具有极大的社会效益和经济效益。

Claims (7)

1.一种自供电的管道流体流量和温度测量装置，包括管道（1）、管道两端的法兰（14）、设置在管道（1）内的涡轮（12）、温度传感器（9），管道（1）外设有与涡轮（12）、温度传感器（9）相连的密封壳体（2）；其特征在于：密封壳体（2）内设有由标尺光栅（4）和光栅读数头（7）组成的光栅尺、光源（11）、微型直流发电机（6）、中央处理单元（8）；涡轮（12）通过连接轴（3）与微型直流发电机（6）机轴固定连接，连接轴（3）与标尺光栅（4）固定连接，中央处理单元（8）通过其内部中央处理器（24）分别与微型直流发电机（6）、光栅读数头（7）、温度传感器（9）连接；中央处理器（24）通过UART通讯端口与GPRS通讯模块（21）连接。

2.根据权利要求1所述的自供电的管道流体流量和温度测量装置，其特征在于：GPRS通讯模块（21）与移动通迅网络（28）、云端服务器（29）、终端设备（30）相连。

3.根据权利要求2所述的自供电的管道流体流量和温度测量装置，其特征在于：连接轴（3）与管道（1）的管壁之间用密封轴套（5）密封。

4.根据权利要求3所述的自供电的管道流体流量和温度测量装置，其特征在于：光栅读数头（7）和光源（11）安装位置分别位于标尺光栅（4）的上下两侧。

5.根据权利要求4所述的自供电的管道流体流量和温度测量装置，其特征在于：温度传感器（9）位于管壁上与温度传感器（9）相对应位置处的盲孔（10）内部。

6.根据权利要求5所述的自供电的管道流体流量和温度测量装置，其特征在于：盲孔（10）的形状呈四分之一圆弧形。

7.根据权利要求1、2、3、4、5、或6任一所述的自供电的管道流体流量和温度测量装置，其特征在于：中央处理单元（8）内部中央处理器（24）的供电电路（26）由滤波电路（17）、稳压电路（16）、变压电路（15）和后备电池（27）组成，光源（11）通过驱动电路（18）与中央处理器（24）相连；光栅读数头（7）通过线路与中央处理器（24）连接；温度传感器（9）通过线路与运算放大电路（19）相连，运算放大电路（19）将放大处理后的信号通过线路输入到A/D转换电路（20）， A/D转换电路（20）将转换成的数字信号通过SPI的通讯方式传送到中央处理器（24）中；复位电路（22）、外围电路（23）和液晶显示电路（25）通过线路与中央处理器（24）连接。