CN216081610U - 一种可以测量多相流的旋进漩涡流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可以测量多相流的旋进漩涡流量计，包括流量计本体和固定安装于流量计本体上的流量积算仪，流量计本体包括壳体、旋涡发生体、进动频率检测元件、温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和节流件；壳体内部具有供流体通过的流体流动腔，旋涡发生体设置于流体流动腔的流体流进的一端，进动频率检测元件、温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器均安装于壳体上且分别与流量积算仪电连接，第一压力传感器和第二压力传感器沿流体流动方向间隔设置，节流件固定设置于流体流体流动腔内且位于第一压力传感器和第二压力传感器之间。本实用新型能够测量和显示混合的多相流中各组分的流量。

Description

一种可以测量多相流的旋进漩涡流量计

技术领域

本实用新型涉及流量计技术领域，尤其涉及一种可以测量多相流的旋进漩涡流量计。

背景技术

目前常用的旋进漩涡流量计(如图1所示)属于速度式流量计，其工作原理为：当流体通过由螺旋形叶片组成的旋涡发生体后，流体被迫绕着旋涡发生体的中心轴剧烈旋转，形成旋涡。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与体积流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响。检测元件测得流体二次旋转进动频率，就知道了流体的体积流量。而且能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。流量计算式为:K＝f/q，式中:K--流量仪表系数；f--旋涡频率Hz；q--体积流量m³/s。现有的旋进漩涡流量计主要包括漩涡发生器、流量积算仪、进动频率检测元件、压力传感器、温度传感器及表体。

目前，传统的旋进漩涡流量计仅能对单相流流体的体积流量进行检测和显示，无法测量混合的多相流中各组分的流量。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种可以测量多相流的旋进漩涡流量计，能够测量和显示混合的多相流中各组分的流量，解决了现有的旋进漩涡流量计仅能对单相流流体的体积流量进行检测和显示的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种可以测量多相流的旋进漩涡流量计，包括包括流量计本体和固定安装于所述流量计本体上的流量积算仪，

所述流量计本体包括壳体、旋涡发生体、进动频率检测元件、温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和节流件；

所述壳体内部具有供流体通过的流体流动腔，所述旋涡发生体设置于所述流体流动腔的流体流进的一端，所述进动频率检测元件、温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器均安装于所述壳体上且分别与所述流量积算仪电连接，所述第一压力传感器和第二压力传感器沿流体流动方向间隔设置，所述节流件固定设置于流体流体流动腔内且位于所述第一压力传感器和第二压力传感器之间。

优选地，所述流体流动腔包括沿流体流动方向设置的收缩段和扩散段，所述收缩段为锥形管结构，所述旋涡发生体设置于所述收缩段的大口径一端，所述收缩段的小口径一端与所述扩散段连通。

优选地，所述进动频率检测元件设置于所述收缩段和扩散段的连接处；所述第一压力传感器和第二压力传感器均设置于所述扩散段内。

优选地，所述节流件为截面呈倒三角形的楔形节流件，所述楔形节流件的上端与所述壳体的内壁焊接。

优选地，所述流体流动腔的流体流出的一端固定安装有用于消除旋涡流的整流器。

优选地，所述进动频率检测元件为压电晶体。

本实用新型的有益效果：

本实用新型在现有的旋进漩涡流量计的基础上结合现有的楔形流量计的计量原理对旋进漩涡流量计进行改进，在旋进漩涡流量计的流体流动腔内沿流体的流动方向增设一个压力传感器，并在两个压力传感器之间设置节流件使得节流件的上下游产生差压，通过两个压力传感器来检测节流件上下游的压力处理后得到差压，通过进动频率检测元件检测得到流体的体积流量，流量积算仪根据传感器采集到压力、温度、差压、体积流量等参数可以计算出混合的多相流中各组分各自的流量。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是现有的旋进漩涡流量计的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中可以测量多相流的旋进漩涡流量计的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图2所示，本实施例提供一种可以测量多相流的旋进漩涡流量计，其包括流量计本体1和固定安装于流量计本体1上的流量积算仪2。流量计本体1包括壳体11、旋涡发生体12、进动频率检测元件13、温度传感器14、第一压力传感器15、第二压力传感器16和节流件17。

壳体11内部具有供流体通过的流体流动腔18，旋涡发生体12设置于流体流动腔18的流体流进的一端，进动频率检测元件13、温度传感器14、第一压力传感器15和第二压力传感器16均安装于壳体11上且分别与流量积算仪2电连接，第一压力传感器15和第二压力传感器16沿流体流动方向间隔设置，节流件17固定设置于流体流体流动腔18内且位于第一压力传感器15和第二压力传感器16之间。

本实施例中，流量积算仪2可采用现有的流量积算仪，其可以包括外壳21、设置在外壳21上的显示屏22和按键组件23，以及设置在外壳21内的流量积算处理单元，显示屏22、按键组件23以及进动频率检测元件13、温度传感器14、第一压力传感器15和第二压力传感器16分别与流量积算处理单元电连接。流量积算处理单元用来对各传感器检测的数据进行处理和计算得到多相流的混合物中各组分流量等参数，显示屏22用于显示各传感器检测得到的温度、压力、差压等参数以及流量积算处理单元计算得到的流量参数，按键组件23用于进行参数配置。

本实施例中可以测量多相流的旋进漩涡流量计的工作原理如下：

通过在第一压力传感器15和第二压力传感器16之间设置的节流件17使得节流件17的上下游产生差压，第一压力传感器15和第二压力传感器16分别检测节流件17上下游的压力，经流量积算处理单元计算得到差压，温度传感器14检测流体温度，通过进动频率检测元件13检测并换算后得到流体的体积流量，经流量积算处理单元根据传感器采集到压力、温度、差压、体积流量等参数可以计算出混合的多相流中各组分各自的流量，并通过流量积算仪2的显示屏22同步显示各传感器检测得到的流体的温度、压力、差压等参数以及经过流量积算处理单元计算得到多相流混合流体的体积流量、质量，以及混合的多相流中各组分的体积流量、质量等参数。

具体地，混合的多相流中各组分的体积流量的计算原理如下：

流体在流体流动腔18内流动过程中，旋进漩涡流量计通过进动频率检测元件13采集多组分混合物体积流量q_v，第一压力传感器15和第二压力传感器16构成的差压计采集差压值Δp,由此得出如下数学式：

其中，q_v为多组分混合物体积流量，Δp为差压，ρ为多组分混合物密度，k为系数(通入已知流量、密度的流体通过流量校验台进行实验标定得到)。

由式1可求得多组分混合物密度ρ：

有了多组分混合物密度ρ和多组分混合物体积流量q_v，根据下式可以得出多组分混合物质量流量q_m：

q_m＝q_v×ρ (式3)

根据下列关系式，具体以天然气和水蒸气混合物为例，可以分别计算得到天然气、水蒸气各自的流量：

q_v＝q_v水+q_v天 (式4)

其中，q_v水为水蒸气体积流量，q_v天为天然气体积流量。

由式3可得：

其中，ρ_水为水蒸气密度(已知量：根据温度、气压和水蒸气密度之间的关系表可查询得到)，ρ_天为标况下天然气密度(已知量：根据温度、气压和天然气密度之间的关系表可查询得到)。

由式4可得：

q_v天＝q_v-q_v水 (式6)

联立式5、式6可得：

ρ_水q_v水+(q_v-q_v水)×ρ_天＝ρ×q_v (式7)

由7式即可计算得到多组分混合物中水蒸气的体积流量q_v水：

进一步由式6可计算得到多组分混合物中天然气的体积流量q_v天。

在一个实施例中，流体流动腔18包括沿流体流动方向设置的收缩段181和扩散段182，收缩段181为锥形管结构，旋涡发生体12设置于收缩段181的大口径一端，收缩段181的小口径一端与扩散段182连通。

在一个实施例中，进动频率检测元件13设置于收缩段181和扩散段182的连接处；第一压力传感器15和第二压力传感器16均设置于扩散段182内。这样设置，有利于提高各传感器检测参数的准确性。

在一个实施例中，节流件17为截面呈倒三角形的楔形节流件，楔形节流件的上端与壳体11的内壁焊接。截面呈倒三角形的楔形节流件有利于提高节流效果，使得流体不会在节流件17上游侧产生滞流。楔形节流件的上端焊接在壳体11的内壁上，相对于一体成型设置方式可有效降低加工难度和加工成本。

在一个实施例中，流体流动腔18的流体流出的一端固定安装有用于消除旋涡流的整流器19。这样可减小下游流体流态对仪表测量结果的影响。具体地，整流器为现有技术，其结构和工作原理在此不再赘述。

在一个实施例中，进动频率检测元件13为压电晶体。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种可以测量多相流的旋进漩涡流量计，包括流量计本体和固定安装于所述流量计本体上的流量积算仪，其特征在于：

所述流量计本体包括壳体、旋涡发生体、进动频率检测元件、温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和节流件；

所述壳体内部具有供流体通过的流体流动腔，所述旋涡发生体设置于所述流体流动腔的流体流进的一端，所述进动频率检测元件、温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器均安装于所述壳体上且分别与所述流量积算仪电连接，所述第一压力传感器和第二压力传感器沿流体流动方向间隔设置，所述节流件固定设置于流体流体流动腔内且位于所述第一压力传感器和第二压力传感器之间。

2.根据权利要求1所述的可以测量多相流的旋进漩涡流量计，其特征在于，所述流体流动腔包括沿流体流动方向设置的收缩段和扩散段，所述收缩段为锥形管结构，所述旋涡发生体设置于所述收缩段的大口径一端，所述收缩段的小口径一端与所述扩散段连通。

3.根据权利要求2所述的可以测量多相流的旋进漩涡流量计，其特征在于，所述进动频率检测元件设置于所述收缩段和扩散段的连接处；所述第一压力传感器和第二压力传感器均设置于所述扩散段内。

4.根据权利要求1所述的可以测量多相流的旋进漩涡流量计，其特征在于，所述节流件为截面呈倒三角形的楔形节流件，所述楔形节流件的上端与所述壳体的内壁焊接。

5.根据权利要求1所述的可以测量多相流的旋进漩涡流量计，其特征在于，所述流体流动腔的流体流出的一端固定安装有用于消除旋涡流的整流器。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的可以测量多相流的旋进漩涡流量计，其特征在于，所述进动频率检测元件为压电晶体。

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