CN212082474U - 一体化孔板流量计和气体流量监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化孔板流量计和气体流量监测设备，一体化孔板流量计包括多参量变送器、差压传感器、温度传感器、静压传感器以及至少一个导压管；差压传感器、温度传感器和静压传感器分别测量待测气体的差压值、温度值和压力值；多参量变压器基于差压值计算得到工况流量值，以及基于温度值和压力值计算得到流量压缩值，并基于工况流量值和流量压缩值确定待测气体的标况流量值。通过将差压变送器、温度变送器和静压变送器集成为多参量变送器，且通过将导压管垂直设置连接差压传感器与待测气体载流件，实现了通过一个变送器即可对气体流量进行测量，且一体化孔板流量计的结构简单、稳定性高的技术效果。

Description

一体化孔板流量计和气体流量监测设备

技术领域

本实用新型实施例涉及气体流量监测技术领域，尤其涉及一种一体化孔板流量计和气体流量监测设备。

背景技术

当前，气体流量测量中大量的使用差压系列变送器，如孔板流量计、V锥流量计、文丘里管流量计等。它们的特点都是采集截流件两端的压力差，通过数学模型变换得到工况流量，再与静压传感器、温度传感器采集的压力和温度值一起，通过变送器转换为标况流量，其基本形式均为分别使用导压管将管线的静压力引至变送器，使用双导压管将流量计节流装置(如孔板)两端的压力差引入变送器，使用温度传感器将温度引入变送器，然后所有变送器将采集到的温度或压力信号通过4～20mA电流或数字通讯(如Rs485)上传至流量积算仪或流量计算机，最终实现标定流量值的计算。

但是，这样的流量测量方式存在以下问题：

(1)静压、差压导压管过长，容易导致泄漏造成压力降低；

(2)导压管低于取压管线时，在管线内因温度变化导致导压管内出现凝结水无法排出，遇冷后结冰会损坏导压管，且造成精度失准；

(3)引线过多，需要布置大量的导线、引压管，施工难度大；

(4)变送器过多(需要三个变送器和一个流量计算机)，导致计量成本增加。

实用新型内容

本实用新型提供一种一体化孔板流量计和气体流量监测设备，实现了通过一个变送器即可对气体流量进行测量，且一体化孔板流量计的结构简单、稳定性高的技术效果。

本实用新型实施例提供了一种一体化孔板流量计，所述一体化孔板流量计包括多参量变送器、差压传感器、温度传感器、静压传感器以及至少一个导压管；所述差压传感器的一端与所述多参量变送器电连接，所述差压传感器的另一端通过所述导压管与待测气体载流件相连接；所述温度传感器、所述静压传感器的一端均与所述待测气体载流件相连接，所述温度传感器、所述静压传感器的另一端均与所述多参量变送器电连接；所述导压管垂直连接于所述差压传感器与所述待测气体载流件之间；所述差压传感器、所述温度传感器和所述静压传感器分别测量所述待测气体的差压值、温度值和压力值；所述多参量变压器基于所述差压值计算得到工况流量值，以及基于所述温度值和所述压力值计算得到流量压缩值，并基于所述工况流量值和所述流量压缩值确定所述待测气体的标况流量值。

进一步地，所述差压传感器与所述导压管之间、所述温度传感器与所述待测气体载流件之间、所述静压传感器与所述待测气体载流件之间以及所述导压管与所述待测气体载流件之间均以法兰连接的形式相连接。

进一步地，所述一体化孔板流量计还包括第一防爆连接线和第二防爆连接线；所述温度传感器通过所述第一防爆连接线与所述多参量变送器电连接；所述静压传感器通过所述第二防爆连接线与所述多参量变送器电连接。

进一步地，所述一体化孔板流量计还包括接线腔；所述差压传感器通过所述接线腔与所述多参量变送器电连接。

进一步地，所述一体化孔板流量计还包括至少一个阀门；所述阀门设置于所述导压管上。

进一步地，所述阀门包括以下之一：针型阀、球型阀。

进一步地，所述多参量变送器包括人机交互模块、通讯模块以及微控制单元；所述人机交互模块、所述通讯模块均与所述微控制单元电连接；

所述人机交互模块向所述微控制单元发送控制指令；

所述微控制单元基于所述控制指令获取所述待测气体的差压值、温度值以及压力值，以及基于所述差压值计算得到工况流量值、基于所述温度值和所述压力值计算得到流量压缩值，并基于所述工况流量值和所述流量压缩值确定所述待测气体的标况流量值；

所述微控制单元通过所述通讯模块与上位机相连接。

进一步地，所述人机交互模块包括显示屏和/或按键。

进一步地，所述多参量变送器还包括供电模块；所述供电模块包括电池供电子模块以及外供电子模块。

本实用新型实施例还提供了一种气体流量监测设备，所述气体流量监测设备包括上述任一实施例所述的一体化孔板流量计。

本实用新型公开了一种一体化孔板流量计和气体流量监测设备，一体化孔板流量计包括多参量变送器、差压传感器、温度传感器、静压传感器以及至少一个导压管；差压传感器的一端与多参量变送器电连接，差压传感器的另一端通过导压管与待测气体载流件相连接；温度传感器、静压传感器的一端均与待测气体载流件相连接，温度传感器、静压传感器的另一端均与多参量变送器电连接；导压管垂直连接于差压传感器与待测气体载流件之间；差压传感器、温度传感器和静压传感器分别测量待测气体的差压值、温度值和压力值；多参量变压器基于差压值计算得到工况流量值，以及基于温度值和压力值计算得到流量压缩值，并基于工况流量值和流量压缩值确定待测气体的标况流量值。通过将差压变送器、温度变送器和静压变送器集成为多参量变送器，且通过将导压管垂直设置连接差压传感器与待测气体载流件，实现了通过一个变送器即可对气体流量进行测量，且一体化孔板流量计的结构简单、稳定性高的技术效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种一体化孔板流量计的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的多参量变送器的结构图；

图3是本实用新型实施例提供的多参量变送器的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本实用新型下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本实用新型实施例对此不作具体限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种一体化孔板流量计的结构图。

如图1所示，该一体化孔板流量计，包括多参量变送器10、差压传感器20、温度传感器30、静压传感器40以及至少一个导压管50；差压传感器20的一端与多参量变送器10电连接，差压传感器20的另一端通过导压管50与待测气体载流件60相连接；温度传感器30、静压传感器40的一端均与待测气体载流件60相连接，温度传感器30、静压传感器40的另一端均与多参量变送器10电连接；导压管50垂直连接于差压传感器20与待测气体载流件60之间。

差压传感器20、温度传感器30和静压传感器40分别测量待测气体的差压值、温度值和压力值；多参量变送器10基于差压值计算得到工况流量值，以及基于温度值和压力值计算得到流量压缩值，并基于工况流量值和流量压缩值确定待测气体的标况流量值。

具体地，参见图1，差压传感器20通过导压管50与待测气体载流件60相连接，并与多参量变送器10电连接，在差压传感器20检测到待测气体的差压值之后能够传送至多参量变送器10，多参量变送器10会基于获取到的差压值通过预设的计算模型计算得到待测气体的工况流量值；温度传感器30和静压传感器40的一端与待测气体载流件60相连接，另一端与多参量变送器10电连接，在温度传感器30和静压传感器40分别检测到待测气体的温度值和压力值之后能够传送至多参量变送器10中，多参量变送器10会基于获取到的温度值和压力值计算得到待测气体的流量压缩值；最终，多参量变送器10会基于工况流量值和流量压缩值确定待测气体的标况流量值。

在本实用新型实施例中，多参量变送器10(即表头)能够将温度、压力以及差压三种信号同时引入并分别计算其对应的数值，相较现有技术而言，省去了原本需要的三种变送器，简化了一体化孔板流量计的结构，实现了通过一个变送器即可对气体流量进行测量，同时，由于温度传感器30和静压传感器40并未通过导压管50与多参量变送器10相连接，减少了故障点的形成，提高了一体化孔板流量计的稳定性。此外，由于导压管50是垂直安装于差压传感器20和待测气体载流件60之间的，其长度需要尽可能的短，这样就可以杜绝积液的可能性，进一步提高了一体化孔板流量计的稳定性。

本实用新型公开了一种一体化孔板流量计，通过将差压变送器、温度变送器和静压变送器集成为多参量变送器，且通过将导压管垂直设置连接差压传感器与待测气体载流件，实现了通过一个变送器即可对气体流量进行测量，且一体化孔板流量计的结构简单、稳定性高的技术效果。

可选地，如图1所示，差压传感器20与导压管50之间、温度传感器30与待测气体载流件60之间、静压传感器40与待测气体载流件60之间以及导压管50与待测气体载流件60之间均以法兰连接的形式相连接。

具体地，将差压传感器20与导压管50之间、温度传感器30与待测气体载流件60之间、静压传感器40与待测气体载流件60之间以及导压管50与待测气体载流件60之间的连接形式采用法兰连接，具有便于拆卸、便于安装、便于更换的优点，实现了孔板流量计结构的一体化。

可选地，如图1所示，一体化孔板流量计还包括第一防爆连接线71和第二防爆连接线72；温度传感器30通过第一防爆连接线71与多参量变送器10电连接；静压传感器40通过第二防爆连接线72与多参量变送器10电连接。

具体地，温度传感器30、静压传感器40与多参量变送器10之间的电连接分别通过第一防爆连接线71、第二防爆连接线72实现，替代了传统的使用导压管进行连接的方式，减少了引线以及导压管的使用，减小了施工难度，解决了当导压管低于取压管线时，在管线内因温度变化导致导压管内出现凝结水无法排出，遇冷后结冰使得导压管损坏的问题，以及造成测量精度失准的问题；此外，还解决了由于连接温度传感器和静压传感器的导压管过长产生的气体泄漏导致的压力值降低，测量精度失准的问题。

可选地，如图1所示，一体化孔板流量计还包括接线腔70；差压传感器20通过接线腔70与多参量变送器10电连接。

具体地，差压传感器20与多参量变送器10之间设置有接线腔70，差压传感器20通过接线腔70实现与多参量变送器10的电连接。

可选地，如图1所示，一体化孔板流量计还包括至少一个阀门80；阀门80设置于导压管50上。

可选地，阀门80包括以下之一：针型阀、球型阀。

具体地，导压管50采用金属材质，在其上增加有阀门80，阀门80可以用于一体化孔板流量计的检修与排污，阀门80为常开阀门，在需要进行检修或排污时将阀门80关闭，避免了待测气体载流件60中的待测气体通过导压管50向上传送。本申请中使用的阀门80为针型阀，在实际使用过程中还可以根据需要用球型阀或其他阀门代替，在此不再赘述。

图2是本实用新型实施例提供的多参量变送器的结构图。

可选地，如图2所示，多参量变送器10包括人机交互模块11、通讯模块12以及微控制单元13；人机交互模块11、通讯模块12均与微控制单元13电连接；人机交互模块11向微控制单元13发送控制指令；微控制单元13基于控制指令获取待测气体的差压值、温度值以及压力值，以及基于差压值计算得到工况流量值、基于温度值和压力值计算得到流量压缩值，并基于工况流量值和流量压缩值确定待测气体的标况流量值；微控制单元13通过通讯模块12与上位机相连接。

可选地，人机交互模块11包括显示屏和/或按键。

具体地，人机交互模块11可以为显示屏、按键中的一种或多种，工作人员可以通过人机交互模块11上的显示屏和/或按键调用多参量变送器10中的各相关数据，例如调用多参量变送器10获取到的待测气体的差压值、温度值、压力值、或者待测气体的标况流量值等一体化孔板流量计在检测气体流量过程中的各项数据，工作人员还可以通过人机交互模块11设置一体化孔板流量计的初始化环境变量。

通讯模块12可以为无线通讯模块，也可以为其他任何形式的可以实现与上位机相连接的通讯模块，通过通讯模块12实现了微控制单元13与上位机的连接，可以将多参量变送器10中的各相关数据传送至上位机以待工作人员查看、备份、使用等。

微控制单元13具体包括差压信号采集电路、温度信号采集电路以及压力信号采集电路，分别通过差压传感器、温度传感器以及静压传感器实现对待测气体的差压值、温度值以及压力值的采集；同时，微控制单元13还能够基于获取到的待测气体的差压值、温度值以及压力值进行计算，最终得到待测气体的标况流量值。

图3是本实用新型实施例提供的多参量变送器的工作流程图。

参见图3，首先启动一体化孔板流量计，然后一体化孔板流量计会进行初始化环境变量，该环境变量可以通过多参量变送器10中的人机交互模块11进行预设，在环境变量进行初始化之后进入主循环模式；在预设周期内一体化孔板流量计会循环对待测气体的流量值进行测量，例如预设周期可以设置为0.5秒、1秒等，也可以根据需要设置为其他数值。

对待测气体的流量值进行测量包括：多参量变送器10读取差压传感器20采集的待测气体的差压值，以及，多参量变送器10读取温度传感器30、静压传感器40采集的待测气体的温度值、压力值；然后多参量变送器10基于差压值计算得到待测气体的工况流量值，并基于温度值和压力值计算得到待测气体的流量压缩值，即压缩因子；最后通过工况流量值和压缩因子计算得到待测气体的标况流量值。

在测量完成之后，多参量变送器10还会检测人机交互模块11是否有控制指令传来，如果有，则响应该控制指令，该控制指令可以为调用各测量值的指令，也可以为设置环境变量的指令等。多参量变送器10还会检测通讯模块12是否有通讯任务存在，如果有，则响应该通讯任务，例如将各测量值传送至上位机等。

可选地，如图2所示，多参量变送器10还包括供电模块14；供电模块14包括电池供电子模块141以及外供电子模块142。

具体地，供电模块14包括电池供电子模块141以及外供电子模块142，在外电源环境下，外供电子模块142可以为一体化孔板流量计进行供电，而在没有外电源的情况下，电池供电子模块141可以为一体化孔板流量计进行短时间内的供电，以使一体化孔板流量计能够继续使用。

本实用新型提供的一体化孔板流量计具有以下优点：(1)将差压、温度、压力三种变送器集合为一个多参量变送器，简化了一体化孔板流量计的结构，实现了通过一个变送器即可对气体流量进行测量，降低了生产成本；(2)温度传感器和静压传感器并未通过导压管与多参量变送器相连接，减少了故障点的形成，提高了一体化孔板流量计的稳定性；(3)导压管是垂直安装于差压传感器和待测气体载流件之间的，其长度尽可能的短，杜绝了积液的可能性，进一步提高了一体化孔板流量计的稳定性；(4)采用法兰连接，具有便于拆卸、便于安装、便于更换的优点，实现了孔板流量计结构的一体化；(5)用防爆连接线替代导压管，减少了引线以及导压管的使用，减小了施工难度，解决了当导压管低于取压管线时，在管线内因温度变化导致导压管内出现凝结水无法排出，遇冷后结冰使得导压管损坏的问题，以及造成测量精度失准的问题；此外，还解决了由于连接温度传感器和静压传感器的导压管过长产生的气体泄漏导致的压力值降低，测量精度失准的问题。

本实用新型实施例还提供了一种气体流量监测设备，气体流量监测设备包括上述任一实施例所述的一体化孔板流量计。

本发明实施例提供的气体流量监测设备包括上述实施例中的一体化孔板流量计，因此本发明实施例提供的气体流量监测设备也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种一体化孔板流量计，其特征在于，所述一体化孔板流量计包括多参量变送器、差压传感器、温度传感器、静压传感器以及至少一个导压管；

所述差压传感器的一端与所述多参量变送器电连接，所述差压传感器的另一端通过所述导压管与待测气体载流件相连接；

所述温度传感器、所述静压传感器的一端均与所述待测气体载流件相连接，所述温度传感器、所述静压传感器的另一端均与所述多参量变送器电连接；

所述导压管垂直连接于所述差压传感器与所述待测气体载流件之间；

所述差压传感器、所述温度传感器和所述静压传感器分别测量所述待测气体的差压值、温度值和压力值；

所述多参量变压器基于所述差压值计算得到工况流量值，以及基于所述温度值和所述压力值计算得到流量压缩值，并基于所述工况流量值和所述流量压缩值确定所述待测气体的标况流量值。

2.根据权利要求1所述的一体化孔板流量计，其特征在于，所述差压传感器与所述导压管之间、所述温度传感器与所述待测气体载流件之间、所述静压传感器与所述待测气体载流件之间以及所述导压管与所述待测气体载流件之间均以法兰连接的形式相连接。

3.根据权利要求1所述的一体化孔板流量计，其特征在于，所述一体化孔板流量计还包括第一防爆连接线和第二防爆连接线；

所述温度传感器通过所述第一防爆连接线与所述多参量变送器电连接；

所述静压传感器通过所述第二防爆连接线与所述多参量变送器电连接。

4.根据权利要求1所述的一体化孔板流量计，其特征在于，所述一体化孔板流量计还包括接线腔；所述差压传感器通过所述接线腔与所述多参量变送器电连接。

5.根据权利要求1所述的一体化孔板流量计，其特征在于，所述一体化孔板流量计还包括至少一个阀门；所述阀门设置于所述导压管上。

6.根据权利要求5所述的一体化孔板流量计，其特征在于，所述阀门包括以下之一：针型阀、球型阀。

7.根据权利要求1所述的一体化孔板流量计，其特征在于，所述多参量变送器包括人机交互模块、通讯模块以及微控制单元；所述人机交互模块、所述通讯模块均与所述微控制单元电连接；

所述人机交互模块向所述微控制单元发送控制指令；

所述微控制单元基于所述控制指令获取所述待测气体的差压值、温度值以及压力值，以及基于所述差压值计算得到工况流量值、基于所述温度值和所述压力值计算得到流量压缩值，并基于所述工况流量值和所述流量压缩值确定所述待测气体的标况流量值；

所述微控制单元通过所述通讯模块与上位机相连接。

8.根据权利要求7所述的一体化孔板流量计，其特征在于，所述人机交互模块包括显示屏和/或按键。

9.根据权利要求1所述的一体化孔板流量计，其特征在于，所述多参量变送器还包括供电模块；所述供电模块包括电池供电子模块以及外供电子模块。

10.一种气体流量监测设备，其特征在于，所述气体流量监测设备包括上述权利要求1至9中任一项所述的一体化孔板流量计。

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