CN217403513U - 一种双壁管流量测量装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种双壁管流量测量装置，应用于双壁管，所述双壁管包括同心设置的外管和内管，外管和内管之间形成壁腔，其特征在于，所述测量装置包括第一压力传感器、第二压力传感器和节流单元，所述节流单元包括定位部和节流部，所述定位部用于保持外管和内管同心，并固定节流部于壁腔内，所述第一压力传感器和第二压力传感器分别位于节流部两侧的壁腔内。与现有技术相比，本实用新型具有安装简单，布置方便等优点。

Description

一种双壁管流量测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种船舶与海洋工程技术领域，尤其是涉及一种双壁管流量测量装置。
背景技术
为了满足氮氧化物、硫氧化物、温室气体等排放要求，船舶以及海洋工程等开始采用更为清洁绿色的能源代替传统能源，低闪点燃料(LNG-液化天然气，氨气，甲醇，氢气等)成为了最为合适的燃料，并在船舶与海洋工程领域得到了广泛应用。
因为低闪点燃料易燃、易爆、有毒等的特性，为了保证安全，在输送这些燃料时，在进入机舱的管路采用双壁管的结构，并在双壁管内外层空间(壁腔)设置抽风机进行开放式的机械通风，避免可燃气体积聚，避免燃气泄漏至机舱的风险。为了保证通风有效性，法规要求双壁管之间通风大于30次/小时。这需要通风流量检测装置，确保通风流量满足法规要求。
传统的流量测量装置一般需要额外进行设置，具体为布置一段额外的测流量管路两端焊接在双壁管之间，结构复杂，导致操作难度高、安装效率低下。同时，这段测试管路通常要布置在机舱外，例如甲板等露天环境，对环境要求高。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双壁管流量测量装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种双壁管流量测量装置，应用于双壁管，所述双壁管包括同心设置的外管和内管，外管和内管之间形成壁腔，其特征在于，所述测量装置包括第一压力传感器、第二压力传感器和节流单元，所述节流单元包括定位部和节流部，所述定位部用于保持外管和内管同心，并固定节流部于壁腔内，所述第一压力传感器和第二压力传感器分别位于节流部两侧的壁腔内。
进一步地，所述节流部为环形挡板，该环形挡板设置于双壁管的周向截面并且和内管同心设置。
进一步地，所述环形挡板的外圈贴合外管的内壁，环形挡板的内圈直径大于内管的外壁直径。
进一步地，所述环形挡板的内圈贴合内管的外壁，环形挡板的外圈直径小于外管的内壁直径。
进一步地，所述环形挡板的内圈直径大于内管外壁直径，环形挡板的外圈的直径小于外管内壁直径。
进一步地，所述定位部包括多片沿着双壁管周向分布的定位板，所述多片定位板的一端均连接节流部。
进一步地，每块定位板的内侧边固定连接内管的外壁，每块定位板的外侧面固定连接外管的内壁。
进一步地，所述定位板的数量至少为三片。
进一步地，还包括设置在壁腔内的温度传感器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本发明结构简单，通过第一压力传感器、第二压力传感器和节流单元的结构可以简单地布置在任意现有双壁管内，安装简单，布置方便。同时，该结构可以降低传统测量装置的安装环境要求，可布置在机舱内，减少设备腐蚀、延长设备使用寿命。
2、节流部为环形挡板，便于后续流量计算，提高使用效率。
3、定位部采用多片沿着双壁管周向分布的定位板，既能确保安装的稳定性，又能起到导流的作用。
附图说明
图1为实施例1的主视示意图。
图2为实施例1的侧视示意图。
图3为实施例2的主视示意图。
图4为实施例2的侧视示意图。
图5为实施例3的主视示意图。
图6为实施例3的侧视示意图。
附图标记：1、外管，2、内管，3、第一压力传感器，4、第二压力传感器，5、定位部，51、定位板，6、节流部。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一
如图1和图2所示。本实施例提供了一种应用于双壁管的流量测量装置，具体包括第一压力传感器3、第二压力传感器4和节流单元。双壁管包括同心设置的外管1和内管2，外管1和内管2之间形成壁腔，本实施例的测量装置安装在一段现有的水平壁腔内。节流单元包括定位部5和节流部6，定位部5用于固定连接壁腔的两壁，使节流部6位于壁腔内；第一压力传感器3和第二压力传感器4分别通过支架焊接布置在节流部6两侧的壁腔上。
本实施例的具体展开如下：
节流部6为环形挡板，该环形挡板设置于双壁管的周向截面并且和内管2同心设置。环形挡板的内圈贴合内管2的外壁，挡板的外圈直径小于外管1的内壁直径。定位部5包括至三片沿着双壁管周向分布的定位板51，多片定位板51的一端均连接节流部6；每块定位板51的内侧边均固定连接内管2的外壁，每块定位板51的外侧面均固定连接外管1的内壁。固定连接方式可以是黏接或者焊接，从而定位板 51进行固定支撑，确保安装的稳定性，又能起到一部分的导流作用。本实施例中定位板51的数量优选四块，采用焊接形式连接内管2的外壁和外管1的内壁。
本实施例还包括温度传感器和一个信号处理单元，信号处理单元连接第一压力传感器3、第二压力传感器4和温度传感器。
本实施例的工作原理为：通过信号处理单元获取第一压力传感器3和第二压力传感器4的压力值，然后结合节流单元以及通过双壁管的流体即可通过常规的伯努利定理计算得到流体的体积流量、质量流量等。具体如下：
流体流经管道内的节流单元，在节流单元附近造成局部收缩，流速增加，在其上和下游两侧产生静压力差。
根据质量守恒定理，可得：
ρ1 v1 A1＝ρ2 v2 A2 (1)
根据伯努利定理可得：
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000041
其中，对于第一压力传感器3所在的壁腔截面，参数含义如下：流通面积A1，流体密度为ρ1，流速为v1,相对于基准面的高度为Z1，压力为p1，压力损失系数K1。对于第二压力传感器4所在的壁腔截面，参数含义如下：流通面积A2，流体密度为ρ2，流速为v2，相对于基准面的高度为Z2，压力为p2，压力损失系数K2，∈可膨胀性系数。
一、如果壁腔中流动的为不可压缩定常流(液体)：
对于不可压缩流：ρ1＝ρ2结合方程(1)和方程(2)可得：
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000042
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000043
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000044
如果测量装置采用水平安装：则Z1＝Z2
由上述公式简化可得：
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000045
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000046
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000047
压力P1,P2可以由第一压力传感器3和第二压力传感器4测量得到,截面积A1， A2，Z1，Z1为已知定值，对于指定液体密度ρ已知，且可以根据温度修正，K1、K2、∈通过实验测得。根据上式(3)～(5)可求得流速v2，体积流量Qv和质量流量Qm。
本实施例中因为环形挡板的内圈贴合内管2的外壁，挡板的外圈直径小于外管 1的内壁直径，所以截面
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000048
双壁管流通面积
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000049
其中R1、R2和R3如图2中所示，k表示定位板51数量，t表示定位板51的厚度。
二、如果壁腔中流动的为可压缩定常流(气体)：
对于气体由于密度很小，位能可忽略不计，
Figure DEST_PATH_GDA00037374963100000410
绝热过程
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000051
等熵指数，K可以通过查表或者实际气体的热力学方程求取。
由上述公式可得：
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000052
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000053
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000054
压力P1,P2可以由压力传感器测量，截面积A1，A2为已知定值，对于指定气体标准压力和温度下密度ρ，k已知，在不同温度及压力下的密度和等熵指数，可以通过状态方程求得。根据上式(10)～(12)可求得流速v2，体积流量Qv和质量流量Qm。
实施例二
本实施例的基本结构和实施例一相同，其区别点在于，如图3和图4所示，环形挡板的外圈贴合外管1的内壁，挡板的内圈直径大于内管2的外壁直径。由此，截面积A2的表示是修改为：
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000055
其中R1、R2和 R3如图4中所示，k表示定位板51数量，t表示定位板51的厚度。
实施例三
本实施例的的基本结构和实施例一相同，其区别点在于，如图5和图6所示，挡板的内圈直径大于内管2外壁直径，挡板的外圈的直径小于外管(1)内壁直径。由此，截面积A2的表示是修改为：
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000056
Figure DEST_PATH_GDA0003737496310000057
其中R1、R2和R3如图4中所示，k表示定位板51数量，t表示定位板51的厚度。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种双壁管流量测量装置，应用于双壁管，所述双壁管包括同心设置的外管(1)和内管(2)，外管(1)和内管(2)之间形成壁腔，其特征在于，所述测量装置包括第一压力传感器(3)、第二压力传感器(4)和节流单元，所述节流单元包括定位部(5)和节流部(6)，所述定位部(5)用于保持外管(1)和内管(2)同心，并固定节流部(6)于壁腔内，所述第一压力传感器(3)和第二压力传感器(4)分别位于节流部(6)两侧的壁腔内。
2.根据权利要求1所述的一种双壁管流量测量装置，其特征在于，所述节流部(6)为环形挡板，该环形挡板设置于双壁管的周向截面并且和内管(2)同心设置。
3.根据权利要求2所述的一种双壁管流量测量装置，其特征在于，所述环形挡板的外圈贴合外管(1)的内壁，环形挡板的内圈直径大于内管(2)的外壁直径。
4.根据权利要求2所述的一种双壁管流量测量装置，其特征在于，所述环形挡板的内圈贴合内管(2)的外壁，环形挡板的外圈直径小于外管(1)的内壁直径。
5.根据权利要求2所述的一种双壁管流量测量装置，其特征在于，所述环形挡板的内圈直径大于内管(2)外壁直径，环形挡板的外圈的直径小于外管(1)内壁直径。
6.根据权利要求1所述的一种双壁管流量测量装置，其特征在于，所述定位部(5)包括多片沿着双壁管周向分布的定位板(51)，所述多片定位板(51)的一端均连接节流部(6)。
7.根据权利要求6所述的一种双壁管流量测量装置，其特征在于，每块定位板(51)的内侧边固定连接内管(2)的外壁，每块定位板(51)的外侧面固定连接外管(1)的内壁。
8.根据权利要求6所述的一种双壁管流量测量装置，其特征在于，所述定位板(51)的数量至少为三片。
9.根据权利要求1所述的一种双壁管流量测量装置，其特征在于，还包括设置在壁腔内的温度传感器。
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