CN207976188U - 节流组件、整流及流量测量装置 - Google Patents

Abstract

一种节流组件和包括该节流组件的整流和流量测量装置。节流组件包括中心节流件和多个外围节流件，多个外围节流件依次套设于中心节流件的外部，且与中心节流件同轴，中心节流件与其相邻的外围节流件之间、相邻的外围节流件之间分别形成环形流体通道。本实用新型在稳定流态的同时产生灵敏清晰的差压信号，能够提高流量测量的准确性和可靠性。

Description

节流组件、整流及流量测量装置

技术领域

本实用新型涉及流量测量领域，具体涉及一种节流组件和包括该节流组件的整流及流量测量装置。

背景技术

如果在充满流体的管道中置入一个流通面积小于管道横截面积的节流件，管道内的流体束在通过该节流件时就会产生局部的收缩或流动分离，在收缩或分离处，静压力会降低，因此在节流件前后会产生一定的压力差(又称差压)。这种压力差与流量之间存在一定的函数关系，因此可以通过测量置入管道内的节流件前、后的压力差测量流量。

现有置入管道中的利用总压与静压之间的压力差实现流量测量的流量传感器以孔板(见图1)、标准喷嘴、文丘里管、各种均速管最为典型。其中，孔板、标准喷嘴、文丘里管等是通过流体流经测量件时发生的收缩来造成压力差；均速管主要以通过流体流经测量件时发生的分离来造成压力差。为了克服流体传输管道中上下游各种泵、阀、弯头、旁通等装置所造成的漩涡、脉动等不利因素的影响，在使用过程中这些流量传感器都需要比较长的前后直管段，以保证在测量流量时管道中的流动是充分发展的标准管流。前后直管段的要求极大地限制了各种流量传感器的应用场合，为此工程技术人员利用各种整流装置来尽快地使管道内的流动发展到标准状态。

现有整流装置通常由一束或几束细长的通道构成，如果控制这些通道的数量，就会在通道前后造成流动收缩或分离，从而能产生差压用于流量测量；同时减小通道的密度，并按照一定的规律来设置这些通道，有利于降低通道后部流动分离之间的互相影响。基于这种思路，工程技术人员以孔板等标准流量传感器为基础研发出了如图2a和图2b所示的具有多孔通道的节流装置，用于整流及流量测量。

美国专利US5341848、US5529093都公布了一种具有多个圆形通道的、具有一定厚度的板状整流装置(即多孔孔板)。并且按照一定规律对圆形通道的大小、数量、所处位置进行适当安排，以期提高流动稳定性、使流动尽快充分发展。

美国专利US7051765和中国专利CN200710162844.6进一步公布了一种平衡孔板，其同样是具有多个按一定规律安置的通孔的、具有一定厚度的板状装置。这种平衡孔板上通孔的大小、数量、位置按照使各通孔中雷诺数相等的要求进行设置，以期平衡流态、使流动尽快充分发展，提高计量精度。

中国专利CN201110344567.7、CN201120087553.7、CN201220273926.4等也都公布了类似结构的多孔孔板，用于流量计量。中国专利CN201220323927.5公布了一种文丘里型多孔孔板，每个通孔都具有中间细两边逐渐变粗的形状，即文丘里型。当流体流过此孔板时，由于文丘里形接近于流线形，减少了紊流，从而减少了前后直管段要求，同样由于减少了紊流，使压力信号更稳定，从而提高了测量精度。中国专利CN201410241286.2公布了一种多孔喷嘴，采用一组或多组中心对称分布的标准喷嘴来达到同样的目的。

这些现有技术虽然促进了差压式流量测量装置的发展，但是均无法在稳定流态的同时产生灵敏清晰的差压信号，仍有极大的改进空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种节流组件和包括该节流组件的整流和流量测量装置，以在稳定流态的同时产生灵敏清晰的差压信号，提高流量测量的准确性和可靠性。

本实用新型一方面提供一种节流组件，包括中心节流件和多个外围节流件，所述多个外围节流件依次套设于所述中心节流件的外部，且与所述中心节流件同轴，所述中心节流件与其相邻的外围节流件之间、相邻的外围节流件之间分别形成环形流体通道。

优选地，所述中心节流件为圆柱形，所述外围节流件为圆筒形。

优选地，所述环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(1)，其中所述横截面垂直于所述中心节流件的轴向：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

r_i为第i个环形流体通道的中心圆半径。

优选地，沿着与所述中心节流件的轴向垂直的方向，所述中心节流件的横截面为矩形，所述外围节流件的横截面为回字形。

优选地，所述环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(2)：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

z_i为第i个环形流体通道的中心矩形的对角线长度的一半。

优选地，所述中心节流件和所述多个外围节流件的轴向长度相等，且轴向端面相互对齐。

优选地，自内向外，所述中心节流件和多个外围节流件的轴向长度依次变小，且所述中心节流件和所述多个外围节流件的轴向中心面相互重合。

优选地，所述中心节流件和所述多个外围节流件的一个轴向端面彼此对齐，且与所述中心节流件的轴向垂直，另一个轴向端面位于同一平面内，且所述另一个轴向端面与所述中心节流件的轴向之间的夹角小于90°。

优选地，所述节流组件用于设置于待测管道内，且所述中心节流件、所述多个外围节流件和所述待测管道同轴设置，所述待测管道与其相邻的外围节流件之间也形成环形流体通道，在所述待测管道的侧壁上靠近所述节流组件的入口端设有高压取压孔，靠近所述节流组件的出口端设有低压取压孔。

本实用新型另一方面提供一种整流及流量测量装置，包括：

测量管；

所述的节流组件，所述节流组件设于所述测量管内；

其中，所述中心节流件、所述多个外围节流件和所述测量管同轴设置，所述测量管与其相邻的外围节流件之间也形成环形流体通道，在所述测量管的侧壁上靠近所述节流组件的入口端设有高压取压孔，靠近所述节流组件的出口端设有低压取压孔。

优选地，所述测量管为圆筒形，所述中心节流件为圆柱形，所述外围节流件为圆筒形，所述环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(1)，其中所述横截面垂直于所述测量管的轴向：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

r_i为第i个环形流体通道的中心圆半径。

优选地，沿着与所述测量管的轴向垂直的方向，所述测量管的横截面为回字形，所述中心节流件的横截面为矩形，所述外围节流件的横截面为回字形，所述环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(2)：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

z_i为第i个环形流体通道的中心矩形的对角线长度的一半。

优选地，所述整流及流量测量装置还包括高压引压管、低压引压管和差压变送器，所述高压引压管的一端连接至所述高压取压孔，另一端连接至所述差压变送器的高压端口，所述低压引压管的一端连接至所述低压取压孔，另一端连接至所述差压变送器的低压端口。

本实用新型的有益效果在于：由于环形流体通道的挤压作用，流体进入环形流体通道后流速加快、压力降低，流速分布很容易被整理成为比较标准的形态。管流的速度分布本来就是分层的状态，进一步利用同轴的环形流体通道将管流按不同的层次进行调整，就能更快地(即更短距离地)将流动状态标准化。

由于节流组件能够使待测管道内的流体流动快速稳定，形成有规律的流速分布，从而不必安装现有流量测量装置测量时所需要的前后直管段，降低了对现场条件的要求。环形流体通道在对管内流体状态进行整流的同时，能够形成压降从而产生可用于流量测量的稳定、高信噪比的差压信号，从而提高了流量测量的精度和可靠性。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1显示现有的孔板流量计的安装示意图；

图2a和图2b分别显示现有的具有多孔通道的节流装置的示意图；

图3显示根据本实用新型的第一实施例的整流及流量测量装置的剖视图；

图4显示根据本实用新型的第一实施例的整流及流量测量装置的侧视图；

图5a和图5b分别显示根据本实用新型的第一实施例的整流及流量测量装置的环形流体通道的轴向剖视图和侧向剖视图；

图6a和图6b分别显示根据本实用新型的第一实施例的整流及流量测量装置的局部立体图和局部立体剖视图；

图7显示根据本实用新型的第二实施例的整流及流量测量装置内的流速示意图；

图8a和图8b分别显示根据本实用新型的第二实施例的整流及流量测量装置的环形流体通道的轴向剖视图和侧向剖视图；

图9a和图9b分别显示根据本实用新型的第二实施例的整流及流量测量装置的局部立体图和局部立体剖视图；

图10显示根据本实用新型的第三实施例的整流及流量测量装置内的流速示意图；

图11a和图11b分别显示根据本实用新型的第三实施例的整流及流量测量装置的环形流体通道的轴向剖视图和侧向剖视图；

图12a和图12b分别显示根据本实用新型的第三实施例的整流及流量测量装置的局部立体图和局部立体剖视图；

图13a和图13b分别显示根据本实用新型的第四实施例的整流及流量测量装置的节流组件的立体图和局部立体图；

图14a和图14b分别显示根据本实用新型的第五实施例的整流及流量测量装置的节流组件的立体图和局部立体图；

图15显示根据本实用新型的第六实施例的整流及流量测量装置的剖视图；

图16显示根据本实用新型的第七实施例的整流及流量测量装置的剖视图；

图17显示根据本实用新型的第八实施例的整流及流量测量装置的剖视图。

附图标记说明：

101-孔板，102-测量嘴，103-钢管；

1-环形流体通道，1a-环形流体通道，1b-环形流体通道，2-中心节流件，3-外围节流件，4-高压取压孔，5-低压取压孔，6-差压变送器，7-计算机，8-测量管，9-支撑件。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型实施例的节流组件包括中心节流件和多个外围节流件，多个外围节流件依次套设于中心节流件的外部，且与中心节流件同轴，中心节流件与其相邻的外围节流件之间、相邻的外围节流件之间分别形成环形流体通道。

使用时，节流组件可设置于待测管道内，且中心节流件、多个外围节流件和待测管道同轴设置，待测管道与其相邻的外围节流件之间也形成环形流体通道，在待测管道的侧壁上靠近节流组件的入口端设有高压取压孔，靠近节流组件的出口端设有低压取压孔。

对待测管道进行流量测量时，理想状态是管道内的流动状态为充分发展的管流。为此在实际工业过程控制或贸易结算中，对各种流量计安装时前后应设置的直管段有严格要求，以保证管流充分发展从而保证测量的准确度和可靠性。然而在实践中，受到现场条件的限制，常常无法保证直管段的设置，所以各种整流装置应运而生。此外，在设计流量计时，也期待其具备较好的整流能力，以提高流量测量准确度和可靠性。

根据本实用新型实施例的节流组件安装于待测管道中时，同轴设置的待测管道、中心节流件和外围节流件形成多个同轴的环形流体通道。由于环形流体通道的挤压作用，流体进入环形流体通道后流速加快、压力降低，流速分布很容易被整理成为比较标准的形态。管流的速度分布本来就是分层的状态，进一步利用同轴的环形流体通道将管流按不同的层次进行调整，就能更快地(即更短距离地)将流动状态标准化。

由于节流组件能够使待测管道内的流体流动快速稳定，形成有规律的流速分布，从而不必安装现有流量测量装置测量时所需要的前后直管段，降低了对现场条件的要求。环形流体通道在对管内流体状态进行整流的同时，能够形成压降从而产生可用于流量测量的差压信号。测量时，通过设于待测管道侧壁上的高压取压孔和低压取压孔取压，并利用压力传感器或差压传感器测量压力差，进而可以计算通过待测管道的流量。由于这种节流组件的整流效果好，因此能够获得稳定、高信噪比的差压信号，从而提高了流量测量的精度和可靠性。

在一个示例中，中心节流件为圆柱形，包括环形侧壁和与环形侧壁连接的两个圆形端面，外围节流件为圆筒形。中心节流件与其相邻的外围节流件之间的环形流体通道的横截面为圆环形，相邻的外围节流件之间的环形流体通道的横截面也为圆环形。

在一个示例中，环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(1)，其中横截面垂直于中心节流件的轴向：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

r_i为第i个环形流体通道的中心圆半径。

通过计算流体力学(CFD)的数值仿真和实验流体力学(EFD)的实验测定，当环形流体通道的横截面的面积满足上述公式(1)时，节流组件具有最佳整流效果，相应的流量测量精度最高。

在一个示例中，沿着与中心节流件的轴向垂直的方向，中心节流件的横截面为矩形，外围节流件的横截面为回字形，从而环形流体通道的横截面也为回字形。优选地，中心节流件和外围节流件的四角设有圆角或倒角，以形成具有圆角或倒角的环形流体通道，使流体能够顺滑地在环形流体通道内流动。

在一个示例中，环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(2)：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

z_i为第i个环形流体通道的中心矩形的对角线长度的一半。

环形流体通道的中心矩形即位于环形流体通道外周和内周的中间位置的矩形，中心矩形的边与外周和内周的距离相等。

在一个示例中，中心节流件和多个外围节流件的轴向长度相等，且轴向端面相互对齐。当节流组件应用于长直管道且管道内壁较为光滑时，各个环形流体通道内的流速基本相等，为了简化节流组件的设计、制造和安装，使中心节流件和多个外围节流件的轴向长度相等，且轴向端面相互对齐，即可达到较好的整流效果。

在一个示例中，自内向外，中心节流件和多个外围节流件的轴向长度依次变小，且中心节流件和多个外围节流件的轴向中心面相互重合，从而在节流组件的入口端和出口端，中心节流件和各外围节流件呈阶梯状错开设置。当节流组件应用于长直管道但管道内壁粗糙度较大时，靠近待测管道的中心轴线的环形流体通道内的流速较大，靠近待测管道的侧壁的环形流体通道内的流速较小。在这种情况下，设置沿着中心节流件的径向向外的方向，中心节流件和多个外围节流件的轴向长度依次变小，且中心节流件和多个外围节流件的轴向中心面相互重合，能使得每个环形流体通道的长度与其中的流速大致对应，从而能够获得较好的整流效果。

在一个示例中，中心节流件和多个外围节流件的一个轴向端面彼此对齐，且与中心节流件的轴向垂直，另一个轴向端面位于同一平面内，且另一个轴向端面与中心节流件的轴向之间的夹角小于90°。当节流组件前安装有弯头、三通等装置时，在待测管道的横截面上，流速会发生梯度变化，靠近弯头内部转角的位置流速较快，靠近弯头外部转角的位置流速减慢。在这种情况下，按照如上方式设置节流组件，并可根据流速的变化趋势来设置夹角，从而可以获得较好的整流效果。

在一个示例中，所有环形流体通道(包括中心节流件与其相邻的外围节流件之间的环形流体通道、相邻的外围节流件之间的环形流体通道以及待测管道与其相邻的外围节流件之间的环形流体通道)的横截面的面积均满足以下公式(1)，其中横截面垂直于待测管道的轴向：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

r_i为第i个环形流体通道的中心圆半径。

实际使用时，可以根据实际工况确定各个环形流体通道内的流速，例如，当应用于长直管道且管道内壁较为光滑时，各个环形流体通道内的流速基本相等；当应用于长直管道但管道内壁粗糙度较大时，靠近测量管中心的环形流体通道内的流速较大。

根据实际工况确定各个环形流体通道内的流速关系后，可以在公式(1)的约束下，调整中心节流件的直径、各个外围节流件的中心圆直径和厚度、各部件之间的距离、中心节流件和外围节流件的长度，以达到最佳的整流效果，获得最高的测量精度。

例如，当节流组件应用于长直管道且管道内壁较为光滑时，为了简化节流组件的设计、制造和安装，在这种情况下，设置中心节流件和多个外围节流件的轴向长度相等，即l₁＝l₂＝…＝l_i＝…＝l_N，在这种情况下，公式(1)简化为以下公式(1-2)，即环形流体通道的横截面的面积应与其中心圆半径成正比：

再例如，当整节流组件应用于长直管道但管道内壁粗糙度较大时，靠近待测管道的中心轴线的环形流体通道内的流速较大，靠近待测管道的侧壁的环形流体通道内的流速较小。在这种情况下，设置当r₁<r₂<…<r_i<…<r_N时，l₁>l₂>…>l_i>…>l_N，并使得每个环形流体通道的长度与其中的流速大致对应，并在公式(1)的约束下调整每个环形流体通道的横截面的面积。

在一个示例中，中心节流件和外围节流件的轴向端面的边缘设有倒角或圆角，以使流体更加顺滑地流经环形流体通道。

在一个示例中，环形流体通道内设有支撑连接件，支撑连接件可以是支撑杆或支撑片。支撑连接件可以对中心节流件与其相邻的外围节流件、相邻的外围节流件之间、以及待测管道与其相邻的外围节流件进行支撑和连接，保持这些部件之间的相对位置固定。优选地，支撑连接件相对于待测管道的轴线均匀分布于环形流体通道内。

本实用新型实施例还提供一种整流及流量测量装置，包括：

测量管；

所述的节流组件，节流组件设于测量管内；

其中，中心节流件、多个外围节流件和测量管同轴设置，测量管与其相邻的外围节流件之间也形成环形流体通道，在测量管的侧壁上靠近节流组件的入口端设有高压取压孔，靠近节流组件的出口端设有低压取压孔。

该整流及流量测量装置能够更方便、准确地进行整流和流量测量。使用时，将整流及流量测量装置与待测管道串接即可，无需进行节流组件在待测管道内的安装，且有利于保证各环形流体通道的同轴性，从而提高测量精度。

该整流及流量测量装置的测量过程和原理与以上参考节流组件所描述的测量过程和原理是相同的，在此不再赘述。

特别地，测量管为圆筒形，中心节流件为圆柱形，外围节流件为圆筒形，环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(1)，其中横截面垂直于测量管的轴向：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

r_i为第i个环形流体通道的中心圆半径。

特别地，当r₁<r₂<…<r_i<…<r_N时，l₁>l₂>…>l_i>…>l_N；

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

r_i为第i个环形流体通道的中心圆半径。

在一个示例中，沿着与测量管的轴向垂直的方向，测量管的横截面为回字形，中心节流件的横截面为矩形，外围节流件的横截面为回字形，环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(2)：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

z_i为第i个环形流体通道的中心矩形的对角线长度的一半。

在一个示例中，整流及流量测量装置还包括高压引压管、低压引压管和差压变送器，高压引压管的一端连接至高压取压孔，另一端连接至差压变送器的高压端口，低压引压管的一端连接至低压取压孔，另一端连接至差压变送器的低压端口。

根据高压端口和低压端口之间的差压，可以计算通过测量管的流量，如以下公式(3)和(4)所示：

其中：

q_v为体积流量；

q_m为质量流量；

α为流量系数，由实验数据校准确定；

ε为可压缩因子，当流体为不可压缩状态时，ε＝1，当流体为可压缩状态时，通过校准实验数据获得ε的值；

d为标准环形流体通道的等效直径，

ρ为被测介质密度；

ΔP为差压。

在一个示例中，测量管的两端分别设有连接法兰，可以通过连接法兰与待测管道进行连接。

实施例1

图3显示根据本实用新型的第一实施例的整流及流量测量装置的剖视图，图4显示根据本实用新型的第一实施例的整流及流量测量装置的侧视图，图5a和图5b分别显示根据本实用新型的第一实施例的整流及流量测量装置的环形流体通道的轴向剖视图和侧向剖视图，图6a和图6b分别显示根据本实用新型的第一实施例的整流及流量测量装置的局部立体图和局部立体剖视图。

如以上附图所示，根据本实用新型第一实施例的整流及流量测量装置包括测量管8和设于测量管8内的节流组件。其中，节流组件包括中心节流件2和多个外围节流件3。中心节流件2为圆柱形，其包括环形侧壁和与环形侧壁连接的两个圆形端面。测量管8和外围节流件3均为圆筒形，外围节流件3的侧壁具有一定厚度。多个外围节流件3依次套设于中心节流件2的外部，中心节流件2、多个外围节流件3和测量管8同轴设置，中心节流件与其相邻的外围节流件之间、相邻的外围节流件之间、以及测量管与其相邻的外围节流件之间分别形成环形流体通道1，其中环形流体通道1a最靠近测量管8的侧壁，环形流体通道1b最靠近测量管8的轴线。每个环形流体通道内均设有支撑连接件9，支撑连接件9对中心节流件2和外围支撑件3起到固定支撑作用。

在测量管8的侧壁上靠近节流组件的入口端设有高压取压孔4，靠近节流组件的出口端设有低压取压孔5。高压引压管的一端连接至高压取压孔4，另一端连接至差压变送器6的高压端口，低压引压管的一端连接至低压取压孔5，另一端连接至差压变送器6的低压端口。差异变送器6与计算机7连接。

在本实施例中，中心节流件2和多个外围节流件3的轴向长度相等，且中心节流件2和多个外围节流件3的轴向端面相互对齐。环形流体通道的横截面的面积满足公式(1)。

使用时，整流及流量测量装置与待测管道串接，流体从待测管道流至该装置时，由于节流组件的阻挡作用，在节流组件的入口端产生较高的压力，通过设于测量管侧壁上的高压取压孔及引压管将高压传递至差压变送器的高压端口；由于节流件的阻挡作用，流体只能从环形流体通道中通过，环形流体通道的挤压作用使得流体被加速，流出环形流体通道后，在节流组件的出口端产生较低压力，通过设于测量管侧壁上的低压取压孔及引压管将低压传递至差压变送器的低压端口；差压变送器将高压信号和低压信号传递给计算机，由计算机根据公式(3)或(4)计算相应的流量。

实施例2

图7显示根据本实用新型的第二实施例的整流及流量测量装置内的流速示意图，图8a和图8b分别显示根据本实用新型的第二实施例的整流及流量测量装置的环形流体通道的轴向剖视图和侧向剖视图，图9a和图9b分别显示根据本实用新型的第二实施例的整流及流量测量装置的局部立体图和局部立体剖视图。

当整流及流量测量装置应用于长直管道且管道内壁粗糙度较大时，靠近测量管中心轴线的环形流体通道内的流速较大，靠近测量管的侧壁的环形流体通道内的流速较小，图7示意性地显示了这种情况下的流速分布。根据第二实施例的整流及流量测量装置适用于这种情况下的流量测量。

如以上附图所示，第二实施例与第一实施例的区别在于沿着中心节流件的径向向外的方向，多个外围节流件的轴向长度依次变小，且中心节流件和多个外围节流件的轴向中心面O-O相互重合。在这种情况下，当r₁<r₂<…<r_i<…<r_N时，l₁>l₂>…>l_i>…>l_N；其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；r_i为第i个环形流体通道的中心圆半径。在这种情况下，公式(1)中环形流体通道的轴向长度l_i以其内侧部件的轴向长度来确定，如图8a所示。

实施例3

图10显示根据本实用新型的第三实施例的整流及流量测量装置内的流速示意图，图11a和图11b分别显示根据本实用新型的第三实施例的整流及流量测量装置的环形流体通道的轴向剖视图和侧向剖视图，图12a和图12b分别显示根据本实用新型的第三实施例的整流及流量测量装置的局部立体图和局部立体剖视图。

当整流及流量测量装置前安装有弯头时，在待测管道的横截面上，流速会发生梯度变化，靠近弯头内部转角的位置流速较快，靠近弯头外部转角的位置流速减慢，图10示意性地显示了这种情况下的流速分布。根据第三实施例的整流及流量测量装置适用于这种情况下的流量测量。

如以上附图所示，第三实施例与第一实施例的区别在于中心节流件和多个外围节流件的一个轴向端面彼此对齐，且与中心节流件的轴向垂直，另一个轴向端面位于同一平面内，且另一个轴向端面与中心节流件的轴向之间的夹角小于90°。在实际应用时，根据弯头内的流速分布确定夹角的大小，使得所形成的环形流体通道的入口端的排列形式与流速分布相对应。

在这种情况下，沿着节流组件的周向方向，环形流体通道的轴向长度不断变化，如图11a所示。在应用公式(1)时，以最大轴向长度和最小轴向长度的平均值作为该环形流体通道的轴向长度，如图11a所示，根据以下公式确定各环形流体通道的轴线长度：

l₁＝(l₁₁+l₁₁)/2，l₂＝(l₂₁+l₂₁′)/2，l₃＝(l₃₁+l₃₁′)/2

实施例4

图13a和图13b分别显示根据本实用新型的第四实施例的整流及流量测量装置的节流组件的立体图和局部立体图。第四实施例与第一实施例的区别在于中心节流件和外围节流件的轴向端面的边缘设有圆角，以使流体更加顺滑地流经环形流体通道。

实施例5

图14a和图14b分别显示根据本实用新型的第五实施例的整流及流量测量装置的节流组件的立体图和局部立体图。第五实施例与第一实施例的区别在于中心节流件和外围节流件的轴向端面的边缘设有倒角，以使流体更加顺滑地流经环形流体通道。

实施例6

图15显示根据本实用新型的第六实施例的整流及流量测量装置的剖视图。第六实施例与第一实施例的区别在于沿着与中心节流件的轴向垂直的方向，测量管的横截面为回字形，相应地，节流组件的中心节流件的横截面为矩形，外围节流件的横截面为回字形。且测量管、外围节流件、中心节流件所形成的环形流体通道的横截面的面积满足以上公式(2)，在这种情况下，在应用公式(2)时，按照图15所示确定z_i的取值。

实施例7

图16显示根据本实用新型的第七实施例的整流及流量测量装置的剖视图。第七实施例与第六实施例的区别在于对中心节流件和外周节流件进行倒圆角处理，从而环形流体通道的横截面为圆角回字形。在这种情况下，在应用公式(2)时，可以适当修正z_i的取值，例如按照图16所示确定z_i的取值，以提高计算精度。

实施例8

图17显示根据本实用新型的第八实施例的整流及流量测量装置的剖视图。第八实施例与第六实施例的区别在于对中心节流件和外周节流件进行倒角处理，从而环形流体通道的横截面为具有倒角的回字形。在这种情况下，在应用公式(2)时，可以适当修正z_i的取值，按照图17所示确定z_i的取值，以提高计算精度。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (13)

1.一种节流组件，其特征在于，包括中心节流件和多个外围节流件，所述多个外围节流件依次套设于所述中心节流件的外部，且与所述中心节流件同轴，所述中心节流件与其相邻的外围节流件之间、相邻的外围节流件之间分别形成环形流体通道。

2.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述中心节流件为圆柱形，所述外围节流件为圆筒形。

3.根据权利要求2所述的节流组件，其特征在于，所述环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(1)，其中所述横截面垂直于所述中心节流件的轴向：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

r_i为第i个环形流体通道的中心圆半径。

4.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，沿着与所述中心节流件的轴向垂直的方向，所述中心节流件的横截面为矩形，所述外围节流件的横截面为回字形。

5.根据权利要求4所述的节流组件，其特征在于，所述环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(2)：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

z_i为第i个环形流体通道的中心矩形的对角线长度的一半。

6.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述中心节流件和所述多个外围节流件的轴向长度相等，且轴向端面相互对齐。

7.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，自内向外，所述中心节流件和多个外围节流件的轴向长度依次变小，且所述中心节流件和所述多个外围节流件的轴向中心面相互重合。

8.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述中心节流件和所述多个外围节流件的一个轴向端面彼此对齐，且与所述中心节流件的轴向垂直，另一个轴向端面位于同一平面内，且所述另一个轴向端面与所述中心节流件的轴向之间的夹角小于90°。

9.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述节流组件用于设置于待测管道内，且所述中心节流件、所述多个外围节流件和所述待测管道同轴设置，所述待测管道与其相邻的外围节流件之间也形成环形流体通道，在所述待测管道的侧壁上靠近所述节流组件的入口端设有高压取压孔，靠近所述节流组件的出口端设有低压取压孔。

10.一种整流及流量测量装置，其特征在于，包括：

测量管；

根据权利要求1、6-8中任一项所述的节流组件，所述节流组件设于所述测量管内；

其中，所述中心节流件、所述多个外围节流件和所述测量管同轴设置，所述测量管与其相邻的外围节流件之间也形成环形流体通道，在所述测量管的侧壁上靠近所述节流组件的入口端设有高压取压孔，靠近所述节流组件的出口端设有低压取压孔。

11.根据权利要求10所述的整流及流量测量装置，其特征在于，所述测量管为圆筒形，所述中心节流件为圆柱形，所述外围节流件为圆筒形，所述环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(1)，其中所述横截面垂直于所述测量管的轴向：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

r_i为第i个环形流体通道的中心圆半径。

12.根据权利要求10所述的整流及流量测量装置，其特征在于，沿着与所述测量管的轴向垂直的方向，所述测量管的横截面为回字形，所述中心节流件的横截面为矩形，所述外围节流件的横截面为回字形，所述环形流体通道的横截面的面积满足以下公式(2)：

其中，i＝1,…N，N为环形流体通道的数量；

S_i为第i个环形流体通道的横截面的面积；

l_i为第i个环形流体通道的轴向长度；

v_i为第i个环形流体通道内的流速；

z_i为第i个环形流体通道的中心矩形的对角线长度的一半。

13.根据权利要求10所述的整流及流量测量装置，其特征在于，还包括高压引压管、低压引压管和差压变送器，所述高压引压管的一端连接至所述高压取压孔，另一端连接至所述差压变送器的高压端口，所述低压引压管的一端连接至所述低压取压孔，另一端连接至所述差压变送器的低压端口。