专利名称：探针式流量传感器及由其组成的智能探针式流量计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种流量测量仪表，特别涉及一种工业管道流体流量测量的探针式流量 传感器及由其组成的智能探针式流量计。 背彔技术
流量测量仪表是工业过程自动化控制、能源计量不可缺少的工具；它被广泛应用于化工、 电力、石油、冶金等国民经济的各个领域，是发展生产、节约能源、改进产品质量，提高经 济效益和管理水平的重要工具。差压式流量计之一的毕托管流量计，参见图1，传感器为圆
形、弯管结构，包括检测杆l'、总压接管5'、静压接管6'和总压测压孔7'。传感器直 径要求为管道直径的1/26以下，管长为14倍传感器直径，对中小管道流量测量毕托管直径
小，导压孔更小，制造困难，因导压孔小容易堵塞，不适用于中小管道流量测量；安装时管
道侧壁开孔直径大，不利于流体管道安全运行，不适用于高压管道流量测量。一种探针式蒸
汽流量传感器，参见图2和图3，包括检测杆T 、外管2"、内管3"、接管座4"、总压 接管5"和静压接管6',检测杆T内的上腔为顶头端封闭的总压测压管腔.9",下腔为顶 头端封闭的静压测压管腔l(T 。总压测压管腔9W的顶头端设有总压测压孔7",静压测压 管腔10"的顶头端设有静压测压孔8"。因传感器断面形状为圆形，对中小管道流量测量阻 塞大，用风洞标定没有能够确定阻塞系数，测量流量不准确。
实用新型内容
为弥补上述毕托管及探针式蒸汽流量传感器的不足，本实用新型提供一种可以减小阻塞 系数和不可恢复的压力损失，适用于高压管道及大中小管道流量测量的探针式流量传感器及 由其组成的智能探针式流量计。
本实用新型探针式流量传感器，包括检测杆、外管、内管、接管座、总压接管和静压接 管，所述检测杆插接在所述外管中，所述接管座和所述总压接管连接，所述检测杆内腔的上 腔为顶头端封闭的总压测压管腔，下腔为顶头端封闭的静压测压管腔，所述内管的两端分别 连接所述总压测压管腔和总压接管，所述静压接管通过所述外管连接所述静压测压管腔，所 述总压测压管腔的顶头端设有总压测压孔，所述静压测压管腔的顶头端设有静压测压孔，所 述检测杆的外形为为一扁体，所述扁体的两侧端面为相互平行的平面，前后端面为弧面，所 述总压测压孔位于扁体前方弧面上，所述静压测压孔位于扁体后方弧面上。
本实用新型包括探针式流量传感器的智能探针式流量计，包括探针式流量传感器、平衡 阀、差压变送器、流量积算仪和信号电缆，所述探针式流量传感器从液体管道侧面垂直装入 测量管道内，其端部处在所述测量管道的中心线上，其扁体两侧端面与所述测量管道内流体 流动方向平行，所述总压测压孔位于扁体的前方弧面上，所述静压测压孔位于扁体的后方弧 面上，所述总压接管连接总压导压管，所述静压接管连接静压导压管，在所述总压导压管和静压导压^之间分别接有所述平衡阀和差压变送器，所述差压变送器的输出信号经所述信号 电缆连接至所述智能流量积算仪。
本头'用新型使用探针式流量传感器的智能探针式流量计，其中所述静压导压管上还接有 所述压力变送器，所述压力变送器的输出信号通过所述信号电缆连接到所述智能流量积算仪。
本实用新型山探针式流量传感器组成的智能探针式流量计，其中所述测量管道上还装有 温度传感器，所述温度传感器的输出信号通过所述信号电缆连接到所述智能流量积算仪。
本实用新型由所述探针式流量传感器组成的智能探针式流量计，其中所述静压导压管上 串接有静压一次截止阀，所述总压导压管上串接有总压一次截止阀。
本头'用新型由探针式流量传感器组成的智能探针式流量计，其中所述静压导压管上串接 冇静压冷凝器，所述总压导压管上串接有总压冷凝器。
本实用新型探针式流量传感器及由其组成的智能探针式流量计，采用了直式结构，在测 量管道侧壁打一个孔即可安装传感器，十分方便；由于测量管道开孔小，有利于流体管道安 全，适用于高压管道流量测量。探针式流量传感器的扁体沿着流体流动方向，阻塞系数小， 不可恢复的压力损失小，适用于大中小管道流量测量，并节约能源。由于流量仪表的智能化， 智能流量积算仪采用多点流量系数修正计算，传感器进行多点校准，使流量测量范围宽，计 量准确度高。
图1是传统毕托管流量传感器的参考图2是传统探针式蒸汽流量传感器的参考图3是阁2的A—A截面图4是本实用新型探针式流量传感器结构图5是图4的A—A截面阁6是本实用新型由探针式流量传感器组成的智能探针式流量计的结构图。
具体实施方式
为进一歩阐述本实用新型探针式流量传感器及由其组成的智能探针式流量计，下面结合 实施例做更加详尽的说明。
参见图4和图5，是探针式流量传感器的示意图，由检测杆l、外管2、内管3、接管座 4、总压接管5和静压接管6组成，检测杆1插接在外管2中，接管座4和总压接管5相接。 检测杆1内的上腔为顶头端封闭的总压测压管腔9，下腔为顶头端封闭的静压测压管腔10。 内管3的两端分别连接总压测压管腔9和总压接管5，静压接管6的内腔通过外管2连通静 压测ffi管腔lO。总压测压管腔9的顶头端设有总压测压孔7，静压测压管腔IO的顶头端设有静压测压孔。检测杆1的外形为一扁体，在安装时，扁体沿着流体流动方向，扁体的两侧端
而为平面，与测量管道内流体流动方向平行，前后端面为弧面，总压测压孔7位于扁体前方 弧面h，静压测压孔8位于扁体后方弧面上。
流量传感器的总压测压孔7和静压测压孔8分别接受总压、静压，并分别与差压变送器 17的"+""-"端连接，输出差压信号，压力变送器15与静压导压管14连接输出压力信号， 问时热电阻温度计测得温度，这些信号输入智能流量积算仪19。
根据伯努力方程
1 、 流量计算的基本计算公式
2APxl000
"=J-
其中
u:速度(ra/s);
AP:差压(kPa.);
P:被测流体密度(kg/lH:');
2、 工质流量
"f"、如n， m 2" x 3600 体积流量0，=尺;^x —
4
质量流量0 = g'xp 其中
Q， m:7h;
Q: kg/h;
D:竹径(HI);
P:阻塞系数，无量纲。 K:修正系数，无量纲。
智能流量积算仪19进行运算后，显示压力、温度、差压及瞬时流量和累计流量的数据。
参见图6，在本实用新型探针式流量传感器组成的智能探针式流量计中，探针式流量传 感器11从测量管道21侧面垂直装入管道内，其端部处在管道21的中心线上，其扁体两侧端 面与测量管道21内流体流动方向平行，总压测压孔7位于扁体的前方弧面上，静压测压孔8 位于扁体的后方弧面上。总压接管5经总压一次截止阀22、总压冷凝器23、总压导压管24迕接到差压变送器17的一个接口上，静压接管6经静压一次截止阀12、静压冷凝器13、静 压导压管14接到差压变送器17的另一个接口上，在总压导压管24和静压导压管14之间接 有平衡阀16和差压变送器17，静压导压管14上还接有压力变送器15，管道21上还装有温 度传感器20。差压变送器17、压力变送器15和温度传感器20的输出信号经信号电缆18连 接刊能流量积算仪19。 其中
1. 探针式流量传感器
探针式流量传感器采用扁体形的流量检测元件，静压测压孔置于后面等技术，具有阻塞 小，多点系数修.i :、测量精度高、防尘埃堵塞等优点。探针式流量传感器的总压孔和静压孔 分别接受总压、静压，并分别与差压变送器"+""-"端连接，输出差压信号。
2. —次截止阀
探针式流量传感器的总静压接口各安装一个一次截至阀，作用是必要时可隔离管道与变 送器之间的介质。所选阀门的耐压耐温性能满足管道内介质的压力温度要求。
3. 冷凝器(注水平衡罐)
冷凝器的作用是使蒸汽冷凝成水，并充满导压管内，使高温蒸汽与变送器隔离，保护传 感器。冷凝器上部的孔用于注水。当测量水、油、空气、天然气等流体流量时，不需要安装 冷凝器。
4. 压力变送器
接受静压，输出4-一20raA信号，用于对介质密度进行压力补偿；当测量水、油等密度
受压力影响很小的流体时不需压力变送器。
5. 平衡阀
通常平衡阀及其两个截止阀组装在一起构成三阀组，用于差压变送器调整零点。
6. ^Hi变送器
接受总压、静压，测量总压与静压之差压，即厶P，输出4一--20mA信号。
7. 温度变送器
测量管道内介质温度，输出4 20mA，用于对介质密度进行温度补偿。测量受温度影响， 密度变化很小的流体流量时可不安装温度变送器。
8. 智能流量积算仪
通过导线与压力变送器、差压变送器、温度变送器相连，是显示测量结果的二次表。 智能流量积算仪是采用单片微机技术设计的新型数字仪表。可作为以模拟信号输出的各
类型流量传感器的二次显示仪表。适用于对蒸汽、气体、液体的流暈进行测量、显示、积算，配以压力、温度变送器，能对流体的密度因压力、温度变化而引起的测量误差进行补偿修正， 得到高精度的标准体积流量或质量流量。
下面说明本实用新型探针式流量传感器及由其组成的智能探针式流量计在流量测量系统 屮的安装。
该系统不允许有任何渗漏，否则对流量测量产生影响。当测量水、蒸汽等易凝结的液体， 在环境温度低于OTC时必须进行伴热和保温。气体测量系统，应用肥皂水检査渗漏。
1. 探针式流量传感器的安装 两种结构安装形式法兰连接或直接焊接。 直管段要求上游不小于IOD，下游不小于5D。
安装方向水平管段测量蒸汽流量时，必须在管道下方安装，测量其它介质及垂直管道 方向可以任意。探针总压接管5对着介质流向，即法兰刻线或安装管线侧对着介质流向。管
道钻或气割022孔，探针总压接管5中心线与管道中心线应重合(角度偏差小于3°)。
2. --次截止阀
在本流量计出厂时已焊接在探针式流量传感器的接口上。
3. 冷凝器的安装
在水平管道测量蒸汽流量时，两冷凝器高度应一致。测量水、油、空气、天然气等流体 时不需要安装冷凝器。
4. 差压变送器、压力变送器、包含平衡阀的三阀组的安装
差压变送器与三阀组连接，其"+ "与总压导管连接，"一"与静压导管连接，压力变送 器连接在静压导管上，均应装在仪表箱内。
5. 温度变送器的安装
装在探针式流量传感器下游5D以外，管道钻或气割022孔，用变送器护管焊接在管道上。
6. 导压哲
导压管长度一般应在16m以内，最长不超过5(k，管内径应大于10ram，导压管垂直或倾 斜:"装，倾斜度应大于1: 12。安装时，两根导压管内是气体时不得有液体产生，是液体时 不得有气体产生，以免对差压变送器接受的差压信号产生影响。导压管下部可以装排污阀。
下面说明采用本实用新型探针式流量传感器及由其组成的智能探针式流量计的流量测量 系统的运行过程。
参见图6，系统安装后即可打开三阀组，旋开冷凝罐上的注水口，向一个口内注水至两个罐均满水，旋紧螺母不产生泄漏，并保证导压管内无气泡存在。打开两个一次阀；气体或 液体测量不必注水；对高温液体应先开两个一次阀，待液体冷却后，打开三阀组的平衡阀及 其截止阀，导压管内不能有汽泡存在。然后关闭三阀组的平衡阀。 接通智能流量积算仪的220V电源，整个测量系统即投入运行。
停机要求先切断220V电源，智能流量积算仪具有掉电后数据保持功能。自动保存掉电时 1、HJ、累积流嚴、手操器设定的参数等，保存时间为十年。
注意管道介质压力高于10MPa时，开阀顺序必须先打开三阀组的平衡阀，关闭阀门顺序 为最后关闭平衡阀，以防止差压变送器单向超压损坏。
如某l(M，a以上的流量计投入运行后，因某种原因需拆卸差压变送器，则首先须打开三 阀组的平衡阀，再关闭其它阀门；装入新的差压变送器投运后，亦须先开平衡阀，再开启其 它阀门，关闭平衡阀即重新投运。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的 构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对 本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新 型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.探针式流量传感器，包括检测杆(1)、外管(2)、内管(3)、接管座(4)、总压接管(5)和静压接管(6)，所述检测杆(1)插接在所述外管(2)中，所述接管座(4)和所述总压接管(5)连接，所述检测杆(1)内腔的上腔为顶头端封闭的总压测压管腔(9)，下腔为顶头端封闭的静压测压管腔(10)，所述内管(3)的两端分别连接所述总压测压管腔(9)和总压接管(5)，所述静压接管(6)通过所述外管(2)连通所述静压测压管腔(10)，所述总压测压管腔(9)的顶头端设有总压测压孔(7)，所述静压测压管腔(10)的顶头端设有静压测压孔(8)，其特征在于所述检测杆(1)的外形为一扁体，所述扁体的两侧端面为相互平行的平面，前后端面为弧面，所述总压测压孔(7)位于扁体前方弧面上，所述静压测压孔(8)位于扁体后方弧面上。
2. —种包括权利要求1所述探针式流量传感器的智能探针式流量计，包括探针式流量传 感器(11)、平衡阀(16)、差压变送器(17)、智能流量积算仪(19)和信号电缆(18)，其 特征在于所述探针式流量传感器(11)从液体管道侧面垂直装入测量管道(21)内，其端 部处在所述测量管道(21)的中心线上，其扁体两侧端面与所述测量管道(21)内流体流动 方向平行，所述总压测压孔(7)位于扁体的前方弧面上，所述静压测压孔(8)位于扁体的 后方弧面上，所述总压接管(5)连接总压导压管(24),所述静压接管(6)连接静压导压管(14),在所述总压导压管(24)和静压导压管(14)之间分别接有所述平衡阀(16)和差压 变送器(17),所述差压变送器(17)的输出信号经所述信号电缆(18)连接至所述智能流量 积算仪(19)。
3. 根据权利要求2所述的智能探针式流量计，其特征在于所述静压导压管(M)上还 接有压力变送器(15)，所述压力变送器(15)输出信号通过所述信号电缆(18)连接到所述 智能流量积算仪(19)。
4. 根据权利要求2或3所述的智能探针式流量计，其特征在于所述测量管道(21)上还 装有温度传感器(20)，所述温度传感器(20)输出信号通过所述信号电缆(18)连接到所述 智能流量积算仪(19)。
5. 根据权利要求4所述的智能探针式流量计，其特征在于所述静压导压管(M)上串 接有静压一次截止阀(12),所述总压导压管(24)上串接有总压一次截止阀(22)。
6. 根据权利要求5所述的智能探针式流量计，其特征在于所述静压导压管(14)上串 接有静压冷凝器(13)，所述总压导压管(24)上串接有总压冷凝器(23)。
专利摘要探针式流量传感器由检测杆、外管、内管、接管座、总压接管和静压接管组成，检测杆具有扁体外形，两侧端面为平行平面，前后端面为弧面，总压测压孔位于扁体前方弧面上，静压测压孔位于扁体后方弧面上。总压接管和静压接管分别经一次截止阀、冷凝器、导压管连接到差压变送器，静压接管接压力变送器，管道上安装温度传感器，各变送器输出经信号电缆连接智能流量积算仪。由于采用直式结构，测量管道开孔小，安装方便，适用于高压管道流量测量。扁体沿流体流动方向安装，阻塞系数和不可恢复的压力损失小，适用于大中小管道流量测量。智能流量积算仪采用多点流量系数修正计算，流量传感器进行多点校准，该装置流量测量范围宽，计量准确度高。
文档编号G01F1/34GK201318957SQ20082014006
公开日2009年9月30日 申请日期2008年10月21日 优先权日2008年10月21日
发明者关绍臣, 孙景和, 张世海, 徐正富, 王曼丽 申请人:铁岭铁光仪器仪表有限责任公司