CN218847290U

CN218847290U - 一种超声流量计量装置系统

Info

Publication number: CN218847290U
Application number: CN202221642102.XU
Authority: CN
Inventors: 龚丽辉; 吴琼; 李天豪; 赵童瑶; 吴钿媛
Original assignee: Nantong Institute of Technology
Current assignee: Nantong Institute of Technology
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2032-06-29

Abstract

本实用新型公开了一种超声流量计量装置系统，其结构包含1个上游接头、1个下有接头、1个主管道和3个辅管道组成的并联分支管道、1个数据处理单元；所述主管道上，设有1个电动阀门道和1个超声流量计；各所述辅管道上各设有1个电动阀门；各所述电动阀门均完全开启时，所述上游接头、下有接头和各并联分支管道所形成的通流区域呈4阶次的旋转对称；所述数据处理单元控制各电动阀门启闭。本实用新型一种超声流量计量装置系统，主要有益效果包括：1、使主管道超声流量计量程上限最多增大4倍，精度不受影响；2、所述各并联分支管道流体力学特征相同，主管道流量Q₁与总流量Q₂数学关系简单，有益于降低相应控制软件运算量和硬件成本。

Description

一种超声流量计量装置系统

技术领域

本实用新型属于流量仪表技术领域，涉及一种超声流量计量装置系统。

背景技术

当今世界，在人们日常生活和工业生产过程自动化中，流量是需要经常测量和控制的参数之一，人们对高精度测量的需求越来越广泛。同时，管道流体测量精度的微小偏差，就会导致巨大经济代价。上世纪六十年代以来，流量传感技术飞速发展，如今已被广泛应用。在以物联网、Al技术为核心的新工业革命大背景下，流量传感器相对传统流量计的优越性越发显著。

超声流量计，是目前主要的流量传感设备，具有非接触、无流阻、适用大管径、量程宽等优点，在工业检测及生产或生活中的油气、水等资源的计量和工艺流程控制中广泛应用。

但是，超声流量计的使用，仍有一些实际的问题需要解决和优化，现有超声流量设备至少有几方面的缺陷：1、测量精度的长期可靠性不够，预期寿命较短；2、现有超声流量计技术，不适用低雷诺数流体；2、现有超声流量计的精度虽然较高，但随着雷诺数升高有明显的降低；4.超声流量计的精度，对流体杂质含量敏感，适用流体类型较窄。

现有超声流量计技术，其测量精度随被测流体雷诺数升高明显降低，旨在改进这一缺陷。本实用新型提出一种超声流量计量装置系统，其4个并联分支管道形成一个4阶次旋转对称的通流空间，4个所述并联分支管道具有全同的流体力学特征。

本实用新型一种超声流量计量装置系统，主要有益效果包括：1、使主管道上的超声流量计的量程上限倍增，最多增大4倍，测量精度完全不受影响；2、所述4个所述并联分支管道具有全同的流体力学特征，主管道流量Q₁与总流量Q₂数学关系简单，有利降低相应控制软件复杂度和硬件实现成本。

发明内容

本实用新型公开一种超声流量计量装置系统，旨在实现一种兼具较大量程和较高精度的超声流量计量技术。

一种超声流量计量装置系统，其特征在于：其结构包含1个上游接头、1个下游接头、所述上游接头和下游接头之间的4个并联分支管道、1个数据处理单元；所述上游接头用于连接上游管道；所述下游接头用于连接下游管道；所述4个并联分支管道，包含1个测量流量的主管道和3个调节流量的辅管道；所述主管道上，设有1个电动阀门和1个超声流量计；各所述辅管道上，各设有1个电动阀门；所述数据处理单元，可与所述超声流量计数据交换，并控制各所述电动阀门的开度；

所述上游接头和下游接头的中心线位于一条直线上；各所述电动阀门，均完全开启时，所述上游接头、下游接头和4个并联分支管道所形成的通流区域，关于所述中心线所在的直线呈4阶旋转对称；任何情况下，各所述电动阀门中，开度不为零的M个电动阀门的开度均相同，0≤M≤4；所述主管道流量Q₁和超声流量计显示流量Q₂满足Q₂＝M×Q₁，Q₂为超声流量计量装置系统的总通流流量。

进一步地，优选的所述一种超声流量计量装置系统，其特征在于：所述上游接头或下游接头中的一个，还设有开度可以连续调节的总控制阀门；所述总控制阀门，优选电动阀门。

进一步地，优选的所述一种超声流量计量装置系统，其特征在于：各电动阀门开度值只能取0或1，开度为0代表完全关闭，开度为1代表完全开启，即各个所述的电动阀门的开度，均只有全开和全闭两种。

所述数据处理单元，可控制各所述电动阀门的开度，为使本实用新型的工作方式更易于理解，举例一种优选控制方法如下：各电动阀门开度值只能取0或1，开度为0代表完全关闭，开度为1代表完全开启，定义主管道电动阀门序号为1，辅管道电动阀门序号为i，2≤i≤4；所述数据处理单元采用一种优选控制方法，控制各所述电动阀门的开度，所述一种优选控制方法，其特征如下：所述超声流量计，其预设量程范围为(Q₁₁，Q₁₂)；任意第i号电动阀门，开度由0到1的控制条件为所述主管道流量Q₁＞Q₁₂且序号小于i的阀门开度均为1；任意第i号电动阀门，开度由1到0的控制条件为所述Q₁×i＜Q₁₂×(i-1)且序号大于i的阀门开度均为0；所述一种超声流量计量装置系统量程范围为(Q₁₁，4×Q₁₂)。

本实用新型一种超声流量计量装置系统，主要有益效果包括：1、使主管道上的超声流量计的量程上限倍增，最多增大4倍，测量精度完全不受影响；2、所述4个所述并联分支管道流体力学特征完全相同，主管道流量Q₁与总流量Q₂数学关系简单，有益于降低相应控制软件运算量和硬件要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一种超声流量计量装置系统的结构示意图。

图2为图1的实施例1的不同视角的结构示意图。

图3现有的超声流量计精度和被测流体雷诺数关系的实验结果示意图。

图1中：11为上游接头，13下游接头，121为主管道，122、123和124均为辅管道，1211为主管道的电动阀门，1221、1231和1241均为辅管道的电动阀门，1212为主管道的超声流量计与数据处理单元的集成装置；131为安装于下游接头的总控制阀门；图2中：21为上游接头，221为主管道，222、223和224均为辅管道，2211为主管道的电动阀门，2221、2231和2241均为辅管道的电动阀门，2212为主管道的超声流量计与数据处理单元的集成装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步详述：

本实用新型公开一种超声流量计量装置系统，旨在实现一种量程大和精度高的超声流量计技术。

图1为本实用新型实施例1的一种超声流量计量装置系统的结构示意图，图1中：11为上游接头，13下游接头，121为主管道，122、123和124均为辅管道，1211为主管道的电动阀门，1221、1231和1241均为辅管道的电动阀门，1212为主管道的超声流量计与数据处理单元的集成装置；131为安装于下游接头的总控制阀门。实施例1的一种超声流量计量装置系统，其结构包含上游接头、下游接头、4个并联分支管道、1个数据处理单元；所述4个并联分支管道中，1个分支管道为主管道，其余3个为辅管道；所述主管道上，设有1个电动阀门和1个超声流量计与数据处理单元的集成装置；所述3个辅管道上，各设有1个电动阀门；所述数据处理单元，可与超声流量计数据交换，控制各所述电动阀门开度；所述上游接头和下游接头的中心线共直线；各所述电动阀门均完全开启时，所述上游接头、下游接头和各并联分支管道所形成的通流区域，关于所述中心线所在的直线呈4阶旋转对称。

本实用新型实施例1的一种超声流量计量装置系统，4个所述电动阀门，开度不为零的电动阀门的数量记作M，0≤M≤4，任何情况下所述的M个电动阀门开度均相同；所述主管道的流量Q₁，所述超声流量计的显示流量Q₂，满足Q₂＝M×Q₁。因此本实用新型实施例1的高精度量程范围的上限，是所述主管道上的超声流量计量程上限的M倍，M最大值为4。

图2为图1的实施例1的不同视角的结构示意图。图2中：21为上游接头，221为主管道，222、223和224均为辅管道，2211为主管道的电动阀门，2221、2231和2241均为辅管道的电动阀门，2212为主管道的超声流量计与数据处理单元的集成装置。

图3现有的超声流量计精度和被测流体雷诺数关系的实验结果示意图。图3展示实验，分别在距入水口10D和15D处，用一台超声流量计测量不同雷诺数流体，所述D为管径。实验结果表明，在Re＝5000～40000的范围内，实验所用的超声流量仪的精度，随着雷诺数增加显著下降。

本实用新型一种超声流量计量装置系统，主要有益效果包括：1、使主管道上的超声流量计的量程上限倍增，最多增大4倍，测量精度完全不受影响；2、所述4个所述并联分支管道具有全同的流体力学特征，主管道流量Q₁与总流量Q₂数学关系简单，益于降低相应控制软件复杂度和硬件实现成本。

以上所述仅为本实用新型的有限数量的实施例，实施例及优选方案的描述，仅旨在展示本实用新型的发明思想，不应视为对权利要求范围或含义的限制。

本实用新型所要求的保护范围，由所附权利要求书及其等同物界定。在本申请书内容基础上，所作的等同变化，均应无条件地落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种超声流量计量装置系统，其特征在于：其结构包含1个上游接头、1个下游接头、所述上游接头和下游接头之间的4个并联分支管道、1个数据处理单元；所述上游接头用于连接上游管道；所述下游接头用于连接下游管道；所述4个并联分支管道，包含1个测量流量的主管道和3个调节流量的辅管道；所述主管道上，设有1个电动阀门和1个超声流量计；各所述辅管道上，各设有1个电动阀门；所述数据处理单元，可与所述超声流量计数据交换，并控制各所述电动阀门的开度；所述上游接头和下游接头的中心线位于一条直线上；各所述电动阀门，均完全开启时，所述上游接头、下游接头和4个并联分支管道所形成的通流区域，关于所述中心线所在的直线呈4阶旋转对称；任何情况下，各所述电动阀门中，开度不为零的M个电动阀门的开度均相同，0≤M≤4；所述主管道流量Q₁和所述超声流量计显示流量Q₂满足Q₂＝M×Q₁，Q₂为超声流量计量装置系统的总通流流量。

2.根据权利要求1所述一种超声流量计量装置系统，其特征在于：所述上游接头或下游接头中的一个，还设有总控制阀门；所述总控制阀门，优选电动阀门；所述总控制阀门的开度，可以连续调节。

3.根据权利要求1所述一种超声流量计量装置系统，其特征在于：各电动阀门开度值只能取0或1，开度为0代表完全关闭，开度为1代表完全开启，即各个所述的电动阀门的开度，均只有全开和全闭两种；所述数据处理单元根据所述Q₁的大小，来控制各所述电动阀门的开启或者关闭，以确保Q₂在所述一种超声流量计量装置系统的预设量程范围以内时，Q₁都在所述超声流量计的量程范围内。