CN210321842U - 一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计 - Google Patents

Abstract

一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，包括测量管、涡街探头、漩涡发生体、第一导压孔、第二导压孔、孔板、表杆和表头，孔板设置于测量管中漩涡发生体的下游，第一导压孔和第二导压孔连接有压力变送器，分别用于测量孔板前后的流体压力，表头上设置有信号处理器和显示单元，信号处理器上还连接有通信模块，通信模块与外界数据采集模块或上位机相连，用于采集外界数据及同步数据。本实用新型通过设置孔板式压差单元，简单改造即可在一个流量计上测量单组份、变组分、多组分气体的质量流量，省去了二次表、温度传感器和压力变送器的独立安装；同时通过通讯功能可采集外界数据，并实现数据在物联网上的同步。

Description

一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计

技术领域

本实用新型涉及计量技术领域，尤其涉及一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计。

背景技术

涡街流量计的测量精度高、结构简单、无可动机械零件、可靠性高、维护量小，广泛应用于气体流量的测量中。但是涡街流量计测量的是工况条件下气体的体积流量，而在监控监测、流体质量热量衡算中，往往需要使用质量流量，因为特定物体的质量是守恒的，而气体的体积极易受温度、压力的变化而变化。而要从体积流量换算成质量流量，必须要测算出工况条件流体的密度，对于饱和蒸汽来说，其温度和压力存在对应关系，只要测试其中的任何一个，都可以确定饱和蒸汽的密度，因此只需单温度补偿或单压力补偿即可；而归于过热蒸汽，温度和压力并不强相关，温度或压力中任何一个有变化，其密度都会发生变化，故需要温度和压力同时补偿。但是当气体为多组分且组分不停变化时，就难以用简单的温压补偿进行转换了，或者当气体为湿蒸汽(气液两相共存)时，其温度和压力不是彼此独立的变量，只用温度或压力无法明确其状态，气体中的液滴会对测量结果产生较大影响，实际操作中，往往会采用组合式仪表进行流量计量，但组合仪表往往安装复杂、维护不便且成本大幅度提升。

另外，目前涡街流量计在物联网上的应用基本是连接二次仪表后，二次仪表再连同温度传感器和压力变送器的信号经过处理之后，数据通过无线数据采集模块或者上位机传输到物联网终端数据中心，即俗称的服务器。这个过程比较繁琐，涉及到的仪器仪表比较多，一个单元出错，容易导致整个线路瘫痪。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种将压差与涡街原理相结合、同时与通信技术相结合以进行有效温压补偿并数据传输的可用于物联网的自动补偿型涡街流量计。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，包括测量管、涡街探头、漩涡发生体、第一导压孔、第二导压孔、孔板、表杆和表头，所述漩涡发生体安装于所述测量管的入口端，且与所述测量管(直管)的中轴线相垂直，所述涡街探头安装于所述漩涡发生体的下游或漩涡发生体中，所述孔板设置于所述测量管中且位于所述漩涡发生体的下游，所述第一导压孔和第二导压孔均设置于所述测量管的侧面上，所述第一导压孔与所述漩涡发生体位于同一流体截面上，所述第二导压孔位于所述孔板的下游，所述第一导压孔和第二导压孔分别通过导压管连接有第一压力变送器和第二压力变送器，所述第一压力变送器和第二压力变送器中设置压力传感器，压力传感器感应的信号经过放大整形转换后输出标准的压力信号，第一压力变送器和第二压力变送器分别探测得到相应位置的压力信号。所述表头通过所述表杆与所述测量管相连，所述表头上设置有信号处理器和显示单元，所述涡街探头、第一压力变送器和第二压力变送器分别与所述信号处理器电连接将检测的信号传送给信号处理器，所述信号处理器与所述显示单元相连，用于处理好的数据在显示单元上进行直观显示。显示单元显示瞬时流量(包括体积流量和质量流量)、累计流量、压力和温度。将温压补偿集成在一个流量计上，省去了二次表的环节，可现场直观监看。同时，通过设置压差式孔板，一方面可以方便进行温压补偿，另一方面，可将压差数据转化为流量数据，与涡街流量计实现组合式仪表的功能，可进行流量标定、冗余的流量测量，两流量信号可用于不同的用途，提高了可靠程度及一些特殊信号的要求。这些信号的应用可通过流量计上的信号处理器处理完成，也可通过在表头上的电气接头或无线通信单元与上位机相连进行处理应用。

进一步地，所述信号处理器包括信号转换单元、放大整形单元和积算单元，所述涡街探头依次与所述信号转换单元、放大整形单元和积算单元相连，通过涡街探头传输的数据，积算单元由此计算出流体的瞬时体积流量；所述第一压力变送器和第二压力变送器分别与所述积算单元相连，积算单元根据压力差数据计算得出流体的实时密度，并由此得出流体的质量流量。

进一步地，本实用新型的涡街流量计还包括通信模块，所述通信模块与外界数据采集模块或上位机相连，用于接收采集外界数据和向上位机传输数据，所述通信模块同时与所述信号处理器相连，用于将采集的外界数据传输给信号处理器进行数据处理，以及接收信号处理器的数据。通过通讯功能，流量计可实现瞬时流量、累计流量、压力和温度在物联网上同步的目的。

进一步地，所述外界数据包括管道中流体的温度。管道中流体的温度可为管道流体系统其它位置安装的传感器探测到的流体温度，通过通信模块实现数据共享，避免了探测设备的重复安装，节省了设备投入成本。

进一步地，所述测量管的侧面还设置有具有标准螺纹口的数据采集口，所述数据采集口上设置有可拆卸的封堵头。

进一步地，当系统中流体的温度变化较大时，所述数据采集口用于温度传感器的安装，使测量点处的压力与温度一一对应，有效进行温压补偿。

进一步地，为了使设备结构简单、安装方便、固件可靠，所述孔板焊接在所述测量管中；为了使测量结果更准确，孔板位于测量管中漩涡消失、流体稳定的位置。

进一步地，所述孔板为标准孔板。

进一步地，所述漩涡发生体为圆柱体、三角柱、梯形柱或T形柱。

本实用新型的涡街流量计通过设置孔板式压差单元，通过压差、温度进行温压补偿，对现有普通涡街流量计进行简单改造，即可解决变组分、多组分气体难以用常规方法进行温压补偿的问题，同时具有组合式仪表的特点，提高了测量精度、可靠性，满足一些特殊信号的要求；将温度、压力和流量的信号集成在了一个流量计上，使现场安装和使用变得方便快捷，省去了二次表、温度传感器和压力变送器的独立安装，省去这些中间环节，流量监控系统更安全可靠；可同时显示瞬时流量、累计流量、压力和温度，并且将流量信号、温度信号和压力信号直接在流量计上运算处理，直接输出的是补偿后的流量信号，便于直观监看；同时带通讯功能，通过通讯功能，一方面可采集系统中温度等其它信息，另一方面实现瞬时流量、累计流量、压力和温度在物联网上的同步。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的侧面结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的正面结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的结构连接示意图。

图4为本实用新型实施例2的结构连接示意图。

附图标记：1-测量管；2-漩涡发生体；3-涡街探头；4-孔板；5-表杆；6-表头；7-第一压力变送器；8-第二压力变送器；9-导压管；10-信号处理器；11-第一导压孔；12-第二导压孔；13-阀门；14-数据采集口；15-温度传感器；16-通信模块；101-信号转换单元；102-放大整形单元；103-积算单元。

具体实施方式

实施例1

一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，如图1至3所示，包括测量管1、涡街探头3、漩涡发生体2、第一导压孔11、第二导压孔12、孔板4、表杆5和表头6，所述漩涡发生体2安装于所述测量管1的入口端，且与所述测量管1(直管)的中轴线相垂直，所述涡街探头3安装于所述漩涡发生体2的下游或漩涡发生体2中，所述孔板4设置于所述测量管1中且位于所述漩涡发生体2的下游，所述第一导压孔11和第二导压孔12均设置于所述测量管1的侧面上，所述第一导压孔11与所述漩涡发生体2位于同一流体截面上，所述第二导压孔12位于所述孔板4的下游，所述第一导压孔11和第二导压孔12分别通过导压管9连接有第一压力变送器7和第二压力变送器8(图1中因两导压孔和压力变送器重叠，故只示出其中一个)，所述第一压力变送器7和第二压力变送器8中设有压力传感器，压力变送器探测的信号经过放大整形和转换后输出标准的压力信号，第一压力变送器7和第二压力变送器8分别探测得到相应位置的压力信号。压力变动器与导压孔之间可设置阀门13以方便进行控制和操作。

为了使设备结构简单、安装方便、固件可靠，所述孔板4焊接在所述测量管1中，位于测量管1中漩涡消失、流体稳定的位置。所述孔板4为标准孔板4。所述漩涡发生体2为现有任何形状的漩涡发生体，如圆柱体、三角柱、梯形柱或T形柱。

所述表头6通过所述表杆5与所述测量管1相连，所述表头6上设置有信号处理器10和显示单元，所述涡街探头3、第一压力变送器7和第二压力变送器8分别与所述信号处理器10电连接将检测的信号传送给信号处理器10，所述信号处理器10与所述显示单元相连，用于处理好的数据在显示单元上进行直观显示。显示单元显示瞬时流量(包括体积流量和质量流量)、累计流量、压力和温度。

所述信号处理器10包括信号转换单元101、放大整形单元102和积算单元103，所述涡街探头3依次与所述信号转换单元101、放大整形单元102和积算单元103相连，通过涡街探头3传输的数据，积算单元103由此计算出流体的瞬时体积流量；所述第一压力变送器7和第二压力变送器8分别与所述积算单元103相连，积算单元103根据压力差数据计算得出流体的实时密度，并由此得出流体的质量流量，也可根据压差数据得出流体的另一体积流量，以作为标定、备用等用途。

对于组分稳定的气体，其密度与压力、温度存在如下关系：

ρ＝ρ₀·(PT₀K₀)/(P₀TK)

其中P₀、T₀、ρ₀、K₀分别为标准压力、标准温度、标准条件下气体的密度和标准条件下气体的压缩系数；P、T、ρ、K分别为实际压力、实际温度、实际条件下气体的密度和实际条件下气体的压缩系数。

根据Q_m＝ρ·Q_v，根据测得的体积流量Q_v可得出实际条件下的质量流量Q_m。

但对于变组分的气体，其压缩系数K与气体的压力、温度并不成线性关系，因此上述公式并不适用。

而根据伯努利方程，流体的密度与压差存在如下关系：

ρ＝ΔP/(k·v²),其中v为流体的流速，换算成体积流量后为：

ρ＝K²·ΔP/Q_v ²，其中K为仪器常数，可由标定得到。

故由涡街流量计测得的Q_v，以及测得的压差ΔP，即可得出密度ρ。

再由Q_m＝ρ·Q_v，得到质量流量Q_m。

如图3，本实用新型的涡街流量计还可以包括通信模块16，所述通信模块16与外界数据采集模块或上位机相连，用于接收采集外界数据和向上位机传输数据，所述通信模块16同时与所述信号处理器10相连，用于将采集的外界数据传输给信号处理器10进行数据处理，以及接收信号处理器10的数据。通过通讯功能，流量计可实现瞬时流量、累计流量、压力和温度在物联网上同步的目的。所述外界数据包括管道中流体的温度。管道中流体的温度可为管道流体系统其它位置安装的传感器探测到的流体温度，通过通信模块16实现数据共享，避免了探测设备的重复安装，节省了设备投入成本。当外界数据已进行模数转换后，将外界数据直接与信号处理器10中的积算单元103相连，如外界数据为原始信号而未进行处理，可将外界数据与信号转换单或/和放大整形单元102相连，再经过积算单元103运算后显示或经通信模块16上传。

实施例2

其余与实施例1相同，除了如图4所示，所述测量管1的侧面还设置有具有标准螺纹口的数据采集口14，所述数据采集口14上设置有可拆卸的封堵头。当系统中流体的温度变化较大时，所述数据采集口14用于温度传感器15的安装，使测量点处的压力与温度一一对应，有效进行温压补偿。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (9)

1.一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，其特征在于，包括测量管、涡街探头、漩涡发生体、第一导压孔、第二导压孔、孔板、表杆和表头，所述漩涡发生体安装于所述测量管的入口端，且与所述测量管的中轴线相垂直，所述涡街探头安装于所述漩涡发生体的下游或漩涡发生体中，所述孔板设置于所述测量管中且位于所述漩涡发生体的下游，所述第一导压孔和第二导压孔均设置于所述测量管的侧面上，所述第一导压孔与所述漩涡发生体位于同一流体截面上，所述第二导压孔位于所述孔板的下游，所述第一导压孔和第二导压孔分别通过高压管连接有第一压力变送器和第二压力变送器，所述第一压力变送器和第二压力变送器分别探测得到相应位置的压力信号；所述表头通过所述表杆与所述测量管相连，所述表头上设置有信号处理器和显示单元，所述涡街探头、第一压力变送器和第二力传感器分别与所述信号处理器电连接将检测的信号传送给信号处理器，所述信号处理器与所述显示单元相连，用于处理好的数据在显示单元上进行直观显示。

2.根据权利要求1所述的一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，其特征在于，所述信号处理器包括信号转换单元、放大整形单元和积算单元，所述第一压力变送器和第二压力变送器分别与所述积算单元相连，所述涡街探头依次与所述信号转换单元、放大整形单元和积算单元相连。

3.根据权利要求1所述的一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，其特征在于，还包括通信模块，所述通信模块与外界数据采集模块或上位机相连，用于接收采集外界数据和向上位机传输数据，所述通信模块同时与所述信号处理器相连，用于将采集的外界数据传输给信号处理器进行数据处理，以及接收信号处理器的数据。

4.根据权利要求3所述的一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，其特征在于，所述外界数据包括管道中流体的温度。

5.根据权利要求1所述的一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，其特征在于，所述测量管的侧面还设置有具有标准螺纹口的数据采集口，所述数据采集口上设置有可拆卸的封堵头。

6.根据权利要求5所述的一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，其特征在于，所述数据采集口用于温度传感器的安装。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，其特征在于，所述孔板焊接在所述测量管中，位于测量管中漩涡消失、流体稳定的位置。

8.根据权利要求1至6任一项所述的一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，其特征在于，所述孔板为标准孔板。

9.根据权利要求1至6任一项所述的一种可用于物联网的自动补偿型涡街流量计，其特征在于，所述漩涡发生体为圆柱体、三角柱、梯形柱或T形柱。

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