CN211085356U - 一种流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流量计，包括沿流体流动方向自上游至下游顺次同轴连通的渐变缩径段、等径段及圆锥扩径段，所述渐变缩径段的内径自其首端至其末端递减，所述圆锥扩径段的内径自其首端至其末端递增，且所述渐变缩径段的首端内径及所述圆锥扩径段的末端内径均与被测管道内径一致，所述渐变缩径段的末端内径及所述圆锥扩径段的首端内径均与所述等径段的内径一致；还包括数据处理设备，所述等径段处设置有与所述数据处理设备信号连接的流量监测组件。该流量计能够在低流速运行的现场封闭管道特别是大口径封闭管道上运用仍具有较高的测量准确度且对于运行的封闭管道具有很低的压力损失。

Description

一种流量计

技术领域

本实用新型涉及管路流量监测计量配套器材技术领域，特别涉及一种流量计。

背景技术

各种流量计都有各自的流量测量量程范围。在使用这些流量计时，实际的现场管道流量应在该型流量计的流量测量量程之内，否则不能保证流量测量的准确性。目前工业现场大量封闭管道，特别是大口径封闭管道长期处于低流速运行状态，经常出现管道常用流量小于流量计流量量程下限的情况，造成流量计量失准甚至失败。

现有技术中对上述情况，一般采用对现场管道缩径改造局部提速的方法处理：即在现场管道上截下一段，用一段小口径管段取代被截下的现场管段作为计量管段；现场管道投运后，由于计量管段直径的减小，流体流经计量管段时的局部流速提升至与计量管段适配的流量计量程范围之内。

但在实际运用时，上述管道缩径提速方法产生如下问题：

1.流量计是安装在缩径后的小口径管段上的，为了满足该流量计对直管段的要求，该小口径管段必须有足够的长度。这样就增加了管道阻力，造成了管道压力损失，严重的甚至会影响管道的正常运行；

2.该段小口径管段通常是在现场施工时临时配置的，管段的加工精度不高，从而影响了流量计测量的准确；

3.现场管道必须截下很长一段以换上满足符合流量计直管段要求的小口径管段。不但施工难度增大，而且增加了仪表的安装成本。

有鉴于此，如何开发一种流量计，使其能够在低流速运行的现场封闭管道特别是大口径封闭管道上运用仍具有较高的测量准确度且对于运行的封闭管道具有很低的压力损失，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种流量计，该流量计能够在低流速运行的现场封闭管道特别是大口径封闭管道上运用仍具有较高的测量准确度且对于运行的封闭管道具有很低的压力损失。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种流量计，包括沿流体流动方向自上游至下游顺次同轴连通的渐变缩径段、等径段及圆锥扩径段，所述渐变缩径段的内径自其首端至其末端递减，所述圆锥扩径段的内径自其首端至其末端递增，且所述渐变缩径段的首端内径及所述圆锥扩径段的末端内径均与被测管道内径一致，所述渐变缩径段的末端内径及所述圆锥扩径段的首端内径均与所述等径段的内径一致；

还包括数据处理设备，所述等径段处设置有与所述数据处理设备信号连接的流量监测组件。

优选地，所述渐变缩径段的首端内径以及所述圆锥扩径段的末端内径均为D，所述渐变缩径段的末端内经以及所述圆锥扩径段的首端内径均为d，所述渐变缩径段的缩径比为β，则β＝d/D，且0.2≤β≤1。

优选地，所述渐变缩径段的末端内壁切线以及所述圆锥扩径段的首端内壁切线均与所述等径段的轴线平行。

优选地，所述渐变缩径段的内壁周向面以圆锥曲线或S形分段曲线中的任一种绕所述渐变缩径段的轴线旋转形成。

优选地，所述流量监测组件包括设置于所述等径段处的插入式流速传感器、温度传感器以及压力变送器。

优选地，所述插入式流速传感器为插装于所述等径段处的差压式皮托-静压流速测量管。

优选地，所述数据处理设备为流量计算机。

相对上述背景技术，本实用新型所提供的流量计，其操作使用过程：

将所述流量计的渐变缩径段首端与被测管道上游端对位连接，且所述流量计的圆锥扩径段末端与被测管道下游管端对位连接，将所述流量计安装于被测管道上。

所述流量计投运之后，即使被测管道内流体的流速较低，由于所述渐变缩径段缩径提速作用，仍能够使流经其下游所述等径段内流体的流速提升至所述流量监测组件的量程范围之内。且所述渐变缩径段对被测管道上游来流整流，使其下游所述等径段内流体形成稳定且轴对称流场，为所述流量监测组件测量提供有利的流场环境。

所述流量监测组件包括的插入式流速传感器、温度传感器、压力变送器。相关流量监测数据包括所述数据处理设备根据测得流经所述等径段流体的流速、温度、压力的实时测量值。

所述数据处理设备实时采集相关流量监测数据。所述数据处理设备对相关流量监测数据及流体物理性质、所述等径段流道截面积进行整理和分析，计算出所述等径段流体的流量，即被测管道流体的流量。

流经所述等径段的流体，再流经所述圆锥扩径段后其流速稳步降低，最后汇流至下游管道。

所述流量计的整个测定及操作过程简便易行，无需对被测管道进行大幅改造，大幅降低了流量监测相关的施工成本，且通过各变径段的稳步变径结构实现了对管路内流体的稳定高效整流，因此即使被测管道内的流体既有流速较低，也仍能保证对其流量的精准测定，从而大幅提高了流量测量精度，流经测定区域的流体会重新经由扩径结构稳步整流至下游主体管道内，整个变径整流过程不会产生涡流，从而有效降低整个流量测定过程中的流体压力损失，维持被测管道内的既有流体工况环境稳定。

在本实用新型的另一优选方案中，所述渐变缩径段的首端内径以及所述圆锥扩径段的末端内径均为D，所述渐变缩径段的末端内经以及所述圆锥扩径段的首端内径均为d，所述渐变缩径段的缩径比为β，则β＝d/D，且0.2≤β≤1。上述缩径比和扩径比能够有效保证各变径段对流体的整流效果，进一步提高其整流稳定性，降低被测管道内的流体压力损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的流量计的整体结构示意图；

图2为图1中各变径段及等径段间的配合结构示意图；

图3为图2中渐变缩径段侧壁轴向截面为圆锥曲线时的局部结构示意图；

图4为图2中渐变缩径段侧壁轴向截面为S形分段曲线时的局部结构示意图。

其中，11-渐变缩径段、12-等径段、13-圆锥扩径段、14-插入式流速传感器、15-温度传感器、16-压力变送器、21-数据处理设备、A-渐变缩径段的轴线。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种流量计，该流量计能够在低流速运行的现场封闭管道特别是大口径封闭管道上运用仍具有较高的测量准确度且对于运行的封闭管道具有很低的压力损失。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的流量计的整体结构示意图；图2为图1中各变径段及等径段间的配合结构示意图。

在具体实施方式中，本实用新型所提供的流量计，包括沿流体流动方向自上游至下游顺次同轴连通的渐变缩径段11、等径段12及圆锥扩径段13，渐变缩径段11的内径自其首端至其末端递减，圆锥扩径段13的内径自其首端至其末端递增，且渐变缩径段11的首端内径及圆锥扩径段13的末端内径均与被测管道内径一致，渐变缩径段11的末端内径及圆锥扩径段13的首端内径均与等径段12的内径一致；还包括数据处理设备21，等径段12处设置有与数据处理设备21信号连接的流量监测组件。

操作使用过程中，将所述流量计的渐变缩径段11首端与被测管道上游端对位连接，且所述流量计的圆锥扩径段13末端与被测管道下游管端对位连接，将所述流量计安装于被测管道上。

所述流量计投运之后，即使被测管道内流体的流速较低，由于所述渐变缩径段缩径11提速作用，仍能够使流经其下游所述等径段12内流体的流速提升至所述流量监测组件的量程范围之内。且所述渐变缩径段11对被测管道上游来流整流，使其下游所述等径段12内流体形成稳定且轴对称流场，为所述流量监测组件测量提供有利的流场环境。

所述流量监测组件包括的插入式流速传感器14、温度传感器15、压力变送器16。相关流量监测数据包括所述数据处理设备根据测得流经所述等径段12流体的流速、温度、压力的实时测量值。

所述数据处理设备21实时采集相关流量监测数据。所述数据处理设备21对相关流量监测数据及流体物理性质、所述等径段流道截面积进行整理和分析，计算出所述等径段流体的流量，即被测管道流体的流量。

流经所述等径段12的流体，再流经所述圆锥扩径段13后其流速稳步降低，最后汇流至下游管道。

所述流量计的整个测定及操作过程简便易行，无需对被测管道进行大幅改造，大幅降低了流量监测相关的施工成本，且通过各变径段的稳步变径结构实现了对管路内流体的稳定高效整流，因此即使被测管道内的流体既有流速较低，也仍能保证对其流量的精准测定，从而大幅提高了流量测量精度，流经测定区域的流体会重新经由扩径结构稳步整流至下游主体管道内，整个变径整流过程不会产生涡流，从而有效降低整个流量测定过程中的流体压力损失，维持被测管道内的既有流体工况环境稳定。

需要特别说明的是，本文中所提及的某部件的“首端”，均是指该部件沿流体流动方向位于上游的一端；相应地，“末端”是指该部件沿流体流动方向位于下游的一端，文中若无特殊说明均可参照此处理解，不再赘述。

进一步地，渐变缩径段11的首端内径以及圆锥扩径段13的末端内径均为D，渐变缩径段11的末端内经以及圆锥扩径段13的首端内径均为d，渐变缩径段11的缩径比为β，则β＝d/D，且0.2≤β≤1。上述缩径比能够有效保证各变径段对流体的整流效果，进一步提高其整流稳定性，降低被测管道内的流体压力损失。

更具体地，渐变缩径段11的末端内壁切线以及圆锥扩径段13的首端内壁切线均与等径段12的轴线平行。该种端部结构能够有效保证渐变缩径段11及圆锥扩径段13与等径段12间的连接处平缓过渡，从而进一步避免产生涡流，降低流量测定过程中的流体压力损失，保证流量测定效果和测定精度。

请着重参考图3和图4，图3为图2中渐变缩径段11侧壁轴向截面为圆锥曲线时的局部结构示意图；图4为图2中渐变缩径段11侧壁轴向截面为S形分段曲线时的局部结构示意图

实际应用中，渐变缩径段11的内壁周向面以圆锥曲线或S形分段曲线中的任一种绕所述渐变缩径段的轴线旋转形成。需要说明的是，由于圆锥曲线依其锥度或其他尺寸参数的不同会呈现不同的具体结构形式，故此图3中所示实为圆锥曲线的具体结构形式之一，仅为直观说明本方案内容之用，实际应用中本领域技术人员可以此为基础在不付出创造性劳动的前提下灵活选择其他结构形式的圆锥曲线作为渐变缩径段11的结构设计之用。此外，具体而言，渐变缩径段11的轴向截面并不局限于图示的两种形式，工作人员完全可以依据实际工况的不同需求，灵活选择该渐变缩径段11内壁周向面的结构形式，原则上，只要是能够保证与等径段12及上游管道间的平缓过渡结构，以保证对流体的稳步整流均可。

另一方面，流量监测组件包括设置于等径段12处的插入式流速传感器14、温度传感器15以及压力变送器16。实际测量过程中，利用插入式流速传感器14对等径段12处的流体流动速度进行实时监测，同时通过温度传感器15和压力变送器16实时监测等径段12内的流体温度和压差，保证对等径段12内流体状况的全面把控监测，并将相关数据一并传输至数据处理设备21处，以便数据处理设备21分析、处理并实时计算流体流量。

此外，插入式流速传感器14为插装于等径段12处的差压式皮托-静压流速测量管。当然，上述传感器类型仅为优选方案，实际应用中工作人员还可以根据实际工况结合使用成本和测量精度等需求综合考虑，以选择适当的流速传感器类型，原则上，只要是能够保证流量测量精度及所述流量计的整体装配运行需求均可。

另外，数据处理设备21为流量计算机。具体而言，该流量计算机可以是为所述流量计专门定制的流量计量二次仪表，当然，该流量计算机也可以是能够对各流速传感器、温度传感器15以及压力变送器16采集传输的数据进行综合处理的普通计算机类设备，实际应用中，该数据处理设备21的类型只要是能够满足流量计的数据处理效率和数据处理精度均可。

综上可知，本实用新型中提供的流量计，其操作使用过程中，将所述流量计的渐变缩径段首端与被测管道上游端对位连接，且所述流量计的圆锥扩径段末端与被测管道下游管端对位连接，将所述流量计安装于被测管道上。所述流量计投运之后，即使被测管道内流体的流速较低，由于所述渐变缩径段缩径提速作用，仍能够使流经其下游所述等径段内流体的流速提升至所述流量监测组件的量程范围之内。且所述渐变缩径段为所述流量监测组件测量提供有利的流场环境。所述流量监测组件包括的插入式流速传感器、温度传感器、压力变送器，用于实时测量流经所述等径段流体的流速、温度、压力。所述数据处理设备实时采集相关流量监测数据。所述数据处理设备对相关流量监测数据及流体物理性质、所述等径段流道截面积进行整理和分析，计算出所述等径段流体的流量，即被测管道流体的流量。流经所述等径段的流体，再流经所述圆锥扩径段后其流速稳步降低，最后汇流至下游管道。所述流量计的整个测定及操作过程简便易行，无需对被测管道进行大幅改造，大幅降低了流量监测相关的施工成本，且通过各变径段的稳步变径结构实现了对管路内流体的稳定高效整流，因此即使被测管道内的流体既有流速较低，也仍能保证对其流量的精准测定，从而大幅提高了流量测量精度，流经测定区域的流体会重新经由扩径结构稳步整流至下游主体管道内，整个变径整流过程不会产生涡流，从而有效降低整个流量测定过程中的流体压力损失，维持被测管道内的既有流体工况环境稳定。

以上对本实用新型所提供的流量计进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种流量计，其特征在于：包括沿流体流动方向自上游至下游顺次同轴连通的渐变缩径段、等径段及圆锥扩径段，所述渐变缩径段的内径自其首端至其末端递减，所述圆锥扩径段的内径自其首端至其末端递增，且所述渐变缩径段的首端内径及所述圆锥扩径段的末端内径均与被测管道内径一致，所述渐变缩径段的末端内径及所述圆锥扩径段的首端内径均与所述等径段的内径一致；

还包括数据处理设备，所述等径段处设置有与所述数据处理设备信号连接的流量监测组件。

2.如权利要求1所述的流量计，其特征在于：所述渐变缩径段的首端内径以及所述圆锥扩径段的末端内径均为D，所述渐变缩径段的末端内经以及所述圆锥扩径段的首端内径均为d，所述渐变缩径段的缩径比为β，则β＝d/D，且0.2≤β≤1。

3.如权利要求1所述的流量计，其特征在于：所述渐变缩径段的末端内壁切线以及所述圆锥扩径段的首端内壁切线均与所述等径段的轴线平行。

4.如权利要求1所述的流量计，其特征在于：所述渐变缩径段的内壁周向面以圆锥曲线或S形分段曲线中的任一种绕所述渐变缩径段的轴线旋转形成。

5.如权利要求1所述的流量计，其特征在于：所述流量监测组件包括设置于所述等径段处的插入式流速传感器、温度传感器以及压力变送器。

6.如权利要求5所述的流量计，其特征在于：所述插入式流速传感器为插装于所述等径段处的差压式皮托-静压流速测量管。

7.如权利要求1所述的流量计，其特征在于：所述数据处理设备为流量计算机。

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