CN213658775U - 一种分体式流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于核电厂的分体式流量测量装置。该分体式流量测量装置包括安装在测量点附近的箱体；多探头流量开关测量杆，供插接至待测量管道内部以采集介质流量信号；所述多探头流量开关测量杆包括多个探头组件、将多个所述探头组件逐一连接成一个整体的多个连接支撑管、以及底部焊板；所述探头组件、所述连接支撑管与所述底部焊板形成一整体结构；以及设置在所述箱体内的主控板，所述主控板上固定有根据所述介质流量信号处理得到介质流速的信号处理组件，所述信号处理组件通过信号电缆与所述探头组件通讯连接。通过采用分体式结构，减轻了待测量管道上安装点处承受的重量，安装方式较为灵活，可适应现场复杂的环境。

Description

一种分体式流量测量装置

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，特别涉及一种分体式流量测量装置。

背景技术

在核电厂中，通常采用一体式流量测量装置来测量管道内的介质流速，该一体式流量测量装置包括一体式设置的测量部分和信号处理部分，在实际操作中，将其测量部分插入到待测量管道内部，以采集介质流量信号；其信号处理部分则留在待测量管道上，根据所采集的介质流量信号处理得到介质流速，从而完成介质流速的测量。可见，实际上只有测量部分需与管道内介质接触，而一体式设置的结构会导致待测量管道上的安装点承受不必要的重量，对管道的完整性造成影响，且对管道安装点的要求高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述采用一体式流量测量装置会导致待测量管道承受不必要的重量的缺陷，提供一种分体式流量测量装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种分体式流量测量装置，包括：

安装在测量点附近的箱体；

多探头流量开关测量杆，供插接至待测量管道内部以采集介质流量信号；所述多探头流量开关测量杆包括多个探头组件、将多个所述探头组件逐一连接成一个整体的多个连接支撑管、以及底部焊板；所述连接支撑管固定在所述底部焊板上，将所述探头组件、所述连接支撑管与所述底部焊板形成一整体结构；以及，

设置在所述箱体内的主控板，所述主控板上固定有根据所述介质流量信号处理得到介质流速的信号处理组件，所述信号处理组件通过信号电缆与所述探头组件通讯连接。

优选的，所述连接支撑管呈中空结构，且所述连接支撑管上设有供所述探头组件的线缆通过的过线孔，所述连接支撑管内形成走线路径。

优选的，所述多探头流量开关测量杆还包括防护管，所述防护管套设在所述探头组件和所述连接支撑管外周上来将二者固定形成一个整体。

优选的，所述防护管包括用于固定所述探头组件和所述连接支撑管的组件防护部以及用于容纳所述探头组件的线缆的线缆容纳部，所述线缆容纳部设有线缆输出口；

其中，所述线缆容纳部的尺寸小于所述组件防护部的尺寸。

优选的，所述组件防护部上设有与所述探头组件对应设置的一个或多个裸露区域，形成所述探头组件与待测量管道内介质接触的通道。

优选的，所述组件防护部或所述线缆容纳部上设有固定法兰，将所述多探头流量开关测量杆固定在待测量管道上。

优选的，所述探头组件包括探头座、安装在所述探头座上的感温长探头和与所述感温长探头配合以采集所述介质流量信号的发热短探头；

所述探头座上对称设有若干支撑管孔，供所述连接支撑管穿插固定以实现多个所述探头组件的同轴心连接。

优选的，所述探头座是由聚碳酸酯复合材料制成的座体，与所述感温长探头、所述发热短探头可拆卸固定连接。

优选的，所述主控板的表面敷设有保护所述信号处理组件的防水保护层；所述主控板与其在所述箱体内的安装处之间设有缓冲垫。

优选的，所述箱体上设有供固定在墙体或支撑柱上的固定件。

实施本实用新型的分体式流量测量装置，具有以下有益效果：

具体实施时，将多探头流量开关测量杆插接至待测量管道内部，采集介质流量信号；信号处理组件则通过主控板设置在测量点附近的箱体内，通过信号电缆与多探头流量开关测量杆的探头组件连接，根据所采集的介质流量信号处理得到介质流速。该分体式结构的设置，减轻了待测量管道上安装点处承受的重量，且适用于待测量管道上狭小空间、不规则空间的安装点安装使用，安装方式较为灵活，可适应现场复杂的环境。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型分体式流量测量装置的结构示意图；

图2是本实用新型探头组件的结构示意图；

图3是本实用新型整体结构的结构示意图；

图4是本实用新型多探头流量开关测量杆的结构示意图；

图5是本实用新型信号处理组件的电路原理框图；

图6是本实用新型输入模拟信号放大器的电路原理图；

图7是本实用新型继电器输出模块的电路原理图；

附图中，1.箱体，11.主控板，12.信号处理组件，121.探头驱动与信号处理模块，122.运算处理模块，123.继电器输出模块，124.电源模块，21.探头组件，211.探头座，2111.支撑管孔，212.感温长探头，213.发热短探头，22.连接支撑管，221.过线孔，222.走线路径，23.底部焊板，24.防护管，241.组件防护部，2411.裸露区域，242.线缆容纳部，2421.线缆输出口，3.待测量管道，4.信号电缆，5.防水保护层，6.缓冲垫，7.固定法兰。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

图1示出了本实用新型分体式流量测量装置，该分体式流量测量装置适用于核电厂，用于测量管道内的介质流速。如图1所示，该分体式流量测量装置包括多探头流量开关测量杆以及主控板11，该多探头流量开关测量杆供插接至待测量管道3内部以采集介质流量信号，主控板11上固定有信号处理组件12，信号处理组件12通过信号电缆4与多探头流量开关测量杆通讯连接，用于根据采集到的介质流量信号处理得到介质流速。

如图3、4所示，多探头流量开关测量杆包括多个探头组件21、多个连接支撑管22以及底部焊板23，该多个连接支撑管22将多个探头组件21逐一连接成一个整体；并连接支撑管22固定在底部焊板23上，将探头组件21、连接支撑管22与底部焊板23形成一整体结构。

进一步地，如图2所示，探头组件21包括探头座211、发热短探头213和感温长探头212，发热短探头213、感温长探头212可拆卸固定连接在探头座211上。具体地，发热短探头213、感温长探头212穿过探头座211并焊接在探头座211上，形成探头组件21，感温长探头212用于测量环境温度，发热短探头213用于加热，两者配合以采集介质流量信号。其中，探头座211是由聚碳酸酯复合材料制成的座体，感温长探头212采用PT300温度传感器，发热短探头213采用PT20温度传感器。

连接支撑管22用于连接探头组件21，具体地，探头座211上对称设有若干支撑管孔2111，供连接支撑管22穿插固定。如图3所示，连接支撑管22穿过探头座211并焊接固定在探头座211上，从而通过多个连接支撑管22将多个探头组件21逐一连接起来。优选地，探头座211上的若干支撑杆孔周向设置在探头座211上。其中，支撑管孔2111与连接支撑管22相适配，可为圆形或方形设置。

在本实施例中，如图3所示，探头组件21设置为3个，探头座211上设有4个支撑管孔2111，相邻的两探头组件21之间通过4个连接支撑管22支撑连接，共设有12个支撑管；连接支撑管22可从探头座211的两侧穿插并焊接在支撑管孔2111上，实现了相邻的探头组件21的连接及连接支撑管22的连续设置，可供线缆走线。并将设置在末位的连接支撑管22焊接固定在底部焊板23上，从而将探头组件21、连接支撑管22与底部焊板23形成一整体结构。可以理解地，探头组件21也可设置为其他数量，以实现多探头的精准测量；连接支撑管22可设置为其他数量，以实现整体结构的不同强度。

优选地，该多个探头组件21的发热短探头213、感温长探头212的出线端统一方向设置，并与底部焊板23的所在侧相对设置，以便于整理线缆的走向。

其中，连接支撑管22呈中空结构，连接支撑管22上开设有过线孔221，供发热短探头213和感温长探头212的线缆穿入，并在连接支撑管22内形成走线路径222，经汇总后统一引出以与信号处理组件12连接。优选地，连接支撑管22的过线孔221设置在其内侧，并两两相对设置。其中，连接支撑管22可采用不锈钢毛细管。

本实用新型中，多探头流量开关测量杆还包括防护管24，该防护管24套设在探头组件21、连接支撑管22的外周上，以将二者固定形成一个整体。如图4所示，该防护管24包括组件防护部241和线缆容纳部242，组件防护部241对应围设在探头组件21和连接支撑管22的外周上，且组件防护部241的端部与底部焊板23相抵。线缆容纳部242与底部焊板23所在侧相对设置，并形成感温长探头212和发热短探头213的线缆输出口2421，感温长探头212和发热短探头213的线缆汇总后从该线缆输出口2421输出。

其中，线缆容纳部242的尺寸小于组件防护部241的尺寸，使得线缆在线缆容纳部242里的排布更紧凑，结构整体性更强。

为实现介质流量信号的采集，组件防护部241上设有裸露区域2411，使得探头组件21可与待测量管道3内介质接触，其中，裸露区域2411可设置为一个或多个，分隔设置或连续设置。优选地，裸露区域2411与探头组件21对应设置。在一些实施例中，根据探头组件21的数量对应设置裸露区域2411，使得感温长探头212和发热短探头213通过该裸露区域2411与测量管道内的介质接触，如图1所示。在一些实施例中，裸露区域2411的数量为2，两裸露区域2411分隔设置，其中一裸露区域2411与一探头组件21对应设置，一裸露区域2411连续设置并同时与两探头组件21对应设置，其中，该裸露区域2411由组件防护部241自其端部向内延伸设置形成，如图4所示。

进一步地，如图1所示，组件防护部241或线缆容纳部242上设有固定法兰7，将多探头流量开关测量杆固定在待测量管道3上。

本实用新型中，分体式流量测量装置还包括箱体1，箱体1上设有固定件，并通过固定件固定在测量点附近的腔体或支撑柱上；通过将主控板11设置在箱体1内，起到保护主控板11上信号处理组件12、防止其直接暴露在现场环境中的作用。优选地，主控板11与其在箱体1内的安装处之间设有缓冲垫6，起到缓冲作用，使其可在长期震动环境下可靠运行，其中，缓冲垫6可为橡胶垫。优选地，主控板11上敷设有保护信号处理组件12的防水保护层5，该防水保护层5由在主控板11上敷设防水胶凝固后形成，起到防潮作用。其中，固定件可为螺栓组件、挂钩等。

如图5所示，信号处理组件12包括探头驱动与信号处理模块121、运算处理模块122、继电器输出模块123、电源模块124，探头驱动与信号处理模块121通过信号电缆4与探头组件21的发热短探头213和感温长探头212通讯连接，运算处理模块122分别与探头驱动与信号处理模块121、继电器输出模块123通讯连接。

其中，探头驱动与信号处理模块121用于将探头组件21采集的介质流量信号进行预处理并将处理后的介质流量信号传输给运算处理模块122；运算处理模块122用于获取介质流量信号并进行转换和紊流补偿处理，计算管道气体流量值，将就计算的管道气体流量值传输至继电器输出模块123；继电器输出模块123用于实时比较计算得来的管道气体流量值与设定值，并根据比较结果驱动继电器输出动作信号。电源模块124用于为信号处理组件12的各个模块供电，电源模块124分别与探头驱动与信号处理模块121、运算处理模块122、继电器输出模块123电连接。

其中，电源模块124包括抗电磁干扰子模块，抗电磁干扰子模块用于电源线路的抗电磁干扰，抗电磁干扰子模块由气体放电管(GDT)、亚敏电阻(VAR)、瞬态抑制二极管(TVS)、高速开关二极管和电感器组成；抗电磁干扰子模块包括四级单元，第一级单元用于泄放雷电瞬间过电流和限制过电压，第一级单元并联设置有两个气体放电管(GDT1、GDT2)；第二级单元用于滤除高频干扰信号，第二级单元采用EMI滤波器电路；第三极单元用于降低钳位电压等级从而进一步滤波，第三级单元串联设置有气体放电管(GDT3)和压敏电阻实现钳位电压等级的降低；第四级单元用于稳定电压输出，第四级单元设置TVS保护电路，并通过铝电解电容和陶瓷电容并联稳定电压输出；第一级单元、第二级单元、第三级单元和第四级单元依次电连接。

本实施例中，探头驱动与信号处理模块121包括A/D转换子模块，A/D转换子模块用于将介质流量信号转换为数字信号，A/D转换子模块由光耦、ADC驱动器、芯片模拟开关和输入模拟信号放大器依次电连接组合构成，输入模拟信号放大器采用低功耗仪表放大器，如图6所示；A/D转换子模块采用光耦进行数据采集，再通过16位的ADC驱动器对采集信号进行处理，然后通过芯片模拟开关进行输入信号选择，最后通过输入模拟信号放大器对数据进行放大处理得到数字信号，并将数字信号传输至运算处理模块122的AD采集端口。

运算处理模块122包括紊流补偿子模块，紊流补偿子模块通过计算分析、建模仿真，将不同位置探头组件21的介质流量信号计算出待测量管道3的平均流量值，以实现紊流补偿。

如图7所示，继电器采用场效应管控制输出，采用光电隔离减弱输出端对前级电路的影响。该分体式流量测量装置采用RS485通讯方式，采用光电隔离的方式，增强了信号的电绝缘能力和抗干扰能力。

本实用新型中，探头驱动与信号处理模块121、运算处理模块122、继电器输出模块123构成CPU模块，CPU模块采用智能仪表专用单片机为中央处理单元，控制A/D转换模块模块的开始转换，读取A/D转换模块的气体流速信号，把A/D转换数字信号与流速信号特性进行对比计算处理，屏蔽掉干扰信号，实现信号甄别。量化电压信号的为流速值，通过判断流速值的大小，确定是否执行输出控制。它具有单16位高精度A/D转换器、16位无差错编码，大容量64KBFlash ROM、4KB片上Flash和2304字节片上RAM，高性能单循环内核，外部晶振32kHz可编程倍频至12.58MHz，ISP在线高速下载编程，另外还有24个I/O口、11个中断源(2个优先级)以及UART、SPI和I2C串行通信模式。

可以理解地，A/D转换子模块的光耦、ADC驱动器、芯片模拟开关、紊流补偿子模块、RS485通讯、CPU模块等电路原理为本领域技术人员的惯用技术手段，在此不详述。

在具体实施时，将多探头流量开关测量杆插接至待测量管道3内，并通过固定法兰7固定在待测量管道3上，完成多探头流量开关测量杆的安装；将主控板11设置在待测量管道3的测量点附近的箱体1内，或将设置有主控板11的箱体1固定至待测量管道3的测量点附近，完成箱体1的安装。多探头流量开关测量杆上探头组件21的发热短探头213、感温长探头212通过裸露区域2411与管道内介质接触，从而实现介质流量信号的采集，并通过信号电缆4上传至信号处理组件12，经信号处理组件12处理最终得到介质流速。

采用本实用新型的分体式流量测量装置，只需将其多探头流量开关测量杆安装固定在待测量管道3上，减轻了对待测量管道3安装点处承受的重量，且适用于狭小空间、不规则空间的安装要求；信号处理组件12可通过箱体1固定在测量点附近，并只通过信号电缆4与多探头流量开关测量杆连接，实现通讯需求的同时安装方式灵活，适用于现场复杂的环境。且，将本实用新型的分体式流量测量装置通过商品级物项适用性确认的方法体系对商品级物项进行鉴定，鉴定证明该流量测量装置具备执行安全功能的要求，符合核电厂的特定要求，适应于核电厂的多种现场使用。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种分体式流量测量装置，适用于核电厂，其特征在于，包括：

安装在测量点附近的箱体(1)；

多探头流量开关测量杆，供插接至待测量管道(3)内部以采集介质流量信号；所述多探头流量开关测量杆包括多个探头组件(21)、将多个所述探头组件(21)逐一连接成一个整体的多个连接支撑管(22)、以及底部焊板(23)；所述连接支撑管(22)固定在所述底部焊板(23)上，将所述探头组件(21)、所述连接支撑管(22)与所述底部焊板(23)形成一整体结构；以及，

设置在所述箱体(1)内的主控板(11)，所述主控板(11)上固定有根据所述介质流量信号处理得到介质流速的信号处理组件(12)，所述信号处理组件(12)通过信号电缆(4)与所述探头组件(21)通讯连接。

2.根据权利要求1所述的分体式流量测量装置，其特征在于：

所述连接支撑管(22)呈中空结构，且所述连接支撑管(22)上设有供所述探头组件(21)的线缆通过的过线孔(221)，所述连接支撑管(22)内形成走线路径(222)。

3.根据权利要求1所述的分体式流量测量装置，其特征在于：

所述多探头流量开关测量杆还包括防护管(24)，所述防护管(24)套设在所述探头组件(21)和所述连接支撑管(22)外周上来将二者固定形成一个整体。

4.根据权利要求3所述的分体式流量测量装置，其特征在于：

所述防护管(24)包括用于固定所述探头组件(21)和所述连接支撑管(22)的组件防护部(241)以及用于容纳所述探头组件(21)的线缆的线缆容纳部(242)，所述线缆容纳部(242)设有线缆输出口(2421)；

其中，所述线缆容纳部(242)的尺寸小于所述组件防护部(241)的尺寸。

5.根据权利要求4所述的分体式流量测量装置，其特征在于：

所述组件防护部(241)上设有与所述探头组件(21)对应设置的一个或多个裸露区域(2411)，形成所述探头组件(21)与待测量管道(3)内介质接触的通道。

6.根据权利要求4所述的分体式流量测量装置，其特征在于：

所述组件防护部(241)或所述线缆容纳部(242)上设有固定法兰，将所述多探头流量开关测量杆固定在待测量管道上。

7.根据权利要求1所述的分体式流量测量装置，其特征在于：

所述探头组件(21)包括探头座(211)、安装在所述探头座(211)上的感温长探头(212)和与所述感温长探头(212)配合以采集所述介质流量信号的发热短探头(213)；

所述探头座(211)上对称设有若干支撑管孔(2111)，供所述连接支撑管(22)穿插固定以实现多个所述探头组件(21)的同轴心连接。

8.根据权利要求7所述的分体式流量测量装置，其特征在于：

所述探头座(211)是由聚碳酸酯复合材料制成的座体，与所述感温长探头(212)、所述发热短探头(213)可拆卸固定连接。

9.根据权利要求1所述的分体式流量测量装置，其特征在于：

所述主控板(11)的表面敷设有保护所述信号处理组件(12)的防水保护层(5)；所述主控板(11)与其在所述箱体(1)内的安装处之间设有缓冲垫(6)。

10.根据权利要求1所述的分体式流量测量装置，其特征在于：

所述箱体(1)上设有供固定在墙体或支撑柱上的固定件。

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