专利名称：内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置的制作方法
技术领域：
、本实用新型涉及一种气体测量装置，尤其是一种内置多参数的双通道孔板气体流
背景技术：
现有的气体流量测量技术中，速度式测量原理存在小流量不能准确测量的问题，容积式测量原理存在可动部件和大流量测量有局限的问题。所以，工业用气体流量计更多采用速度式测量方法，居民用气体流量计更多采用容积式测量方法。 近年来，提出采用热式气体质量流量测量技术，它有接近另始动的小流量测量特征，而且测量输出可以直接数字化，易于电子化。但是，热式气流测量有一个技术难点管道内的杂质对于测量元件的影响。具体表现为管道内流动的各种工业气体、天然气等，均带有微细的悬浮颗粒和油性物质，同时由于生产工艺的原因经常会带有数量不等的杂质。即便刚进入管道时是高纯度的清洁气体，也可能因为管道本身自带的杂质，而使气体污染，从而使气体带有杂质。管道内的杂质很大的可能是由于管道生产时产生的，因而要消除杂质的技术难度非常高，在现实中实现气体极度纯净不带杂质是非常困难的。热式测量敏感元件，因为气体中悬浮颗粒和油性物质随时间或事件的累积，其表现为吸附或黏着敏感元件表面，从而影响其热对流、扩散和分布等热效应，导致测量误差。 可以看出，热式测量敏感元件受运行环境和气体介质污染后，原先设定的测量参数出现误差，即我们所说的数据偏移。数据偏移产生的原因不是因为测量元件的故障或失效，数据偏移不是简单地表现为仪器仪表不能工作，不是通常说的死机，而是，测量系统偏离了计量精度要求，其它基本功能，诸如显示通讯等数据处理功能是正常的。[0005] 速度式流量测量中，比如孔板流量计，有结构简单、运行可靠、技术成熟的特点。[0006] 充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收縮，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。[0007] 差压式流量计是一类应用最广泛的流量计，在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来，由于各种新型流量计的问世，它的使用量百分数逐渐下降，但目前仍是最重要的一类流量计。[0008] 亍尤点 (1)应用最多的孔板式流量计结构牢固，性能稳定可靠，使用寿命长；[0010] (2)应用范围广泛，至今尚无任何一类流量计可与之相比拟；[0011] (3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产，便于规模经济生产。[0012] 岳夫点 (1)测量精度普遍偏低； (2)范围度窄，一般仅3 :1-4:1;[0015] (3)现场安装条件要求高；[0016] (4)压损大(指孔板、喷嘴等)。 如果，能够解决孔板流量计的小流量测量问题，也就是说，能够从接近零流量开始气体的流量测量；那么，该类技术不仅能够显著提升速度式流计性能，也能够更好地用于数量规模巨大的居民用气表，特别是天然气表等领域，具有重大的社会和经济效益。
发明内容本实用新型解决了现有技术中在使用管道进行气体流量测量时，难以对管道内气体小流量进行测量的技术问题，提供一种设计合理，结构简单，能够从微笑流量开始测量，而且能有效消除杂质影响，延长检测装置使用寿命，降低使用成本的内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种内置多参数的双通道孔板
气体流量测量装置，包括气体流量测量管、测量管内固定有中间带小孔的孔板，所述的孔板
具有足够的厚度，测量管壁上接有横跨孔板的测量装置，测量装置主要包括压力传感器，压
力传感器的一端接孔板的上游，压力传感器的另一端接孔板的下游，压力传感器连接数据
处理系统，孔板中间部位的小孔的孔壁上至少设有一个凹陷的安装部，其中，孔板中间部位
的小孔的孔壁上至少设有一个凹陷的安装部，其中一个安装部固定有热式测量敏感元件，
热式测量敏感元件的表面与小孔的孔壁形成一个倾斜角度，热式测量敏感元件的迎风面边
缘与孔壁相平齐，孔板内部设有从安装部联通到测量管壁外的线通道，线通道内布有连接
热式测量敏感元件和数据处理系统的数据线；差压传感器和热式测量敏感元件对被测汽流
介质流量的测量结果存在互不干涉的冗余重叠区域。气体流量测量管内固定有中间带小孔
的孔板，并在测量管的管壁上设有测量孔板上游和下游压差的压力传感器并通过数据处理
系统进行处理，这种结构相当于典型孔板流量测量装置，可以测量的范围为6. 0m/s-20. 0m/
s，提高压差传感器的精度，测量的范围可以縮小到2. Om/s，在测量管内的孔板中间部位的
小孔孔壁上设置热式测量敏感元件，实现热式测量技术和孔板速度式测量技术的交集测
量，热式测量敏感元件可以达到的测量范围为0. 01m/s-15m/s，这样可以测量微小流量，压
差测量通道与微小流量测量旁通桥路相互独立，测量时互不干涉，小？L孔壁上的安装部可
以有多个，根据气体流量需要的参数进行设置；当管道内有气体流过时，差压和热式等测量
同步进行流量及其它参数的测量工作；如果气体流速处在孔板流量计难以准确测量的小流
量区域时，孔板原理的测量不产生准确流量测量信号，但是热式测量技术能够对微小气体
流量进行准确测量；当管道内气流工作在孔板流量计能够准确测量的流量区域时，孔板原
理的测量和热式原理的测量都同步能够对流过的气体流速和进行有效测量，两个测量通道
完成了冗余测量，进而进行有效的漂移校正，提高了流量测量的稳定性和可靠性。 —种方案所述的孔板为一体结构，孔板过盈固定在测量管内壁，测量管壁开设有
圆孔，固定孔板后圆孔对准线通道。 一体结构的孔板可以采用金属制成，孔板固定在测量管
内壁为过盈配合 另一种方案所述的孔板为分体结构共分成两块，分离面经过孔板的轴线，孔板上
的小孔由两块分孔板中间的半圆形柱腔构成。 孔板上的线通道设置在孔板的分离面上。[0023] 作为优选，安装部为两个，除了安装固定热式测量敏感元件外，还安装固定有温度传感器。 作为优选，安装部在同一圆周平面上，或者在不同的圆周平面上。 作为优选，测量管内的孔板上设有若干通孔，通孔相对于中间小孔对称布置。 如果孔板为分体结构，分成两块，将分离面经过孔板的轴线，中间的小孔和对称小
孔的通孔在孔板的分离面上。这样两块孔板相互对称，制作也方便；如果通孔为三个，则可
以将两个通孔和中间的小孔在同一个分离面上，另一个通孔不在分离面上，这样可以简化结构。 当管道内气流工作在孔板流量计能够准确测量的流量区域时，能够充分发挥孔板流量计测量信号只对气体流速相关，而对气体介质本身的温度压力质量大小无关的测量原理，得到气体工作状态下的流速。由热式测量技术进行气体质量流量的测量，同步通过温度、压力测量信号的补偿计算，能够对双通道的测量结果进行比对。所以，只要热式测量技术的测量范围有与孔板流量测量装置的测量范围交集，就得以实现自适应校正；同时，通过操作流量测量装置的开闭阀门，使得管道内气体流动出现静止状态，就得以实现热式测量元件校零以及进行该检测装置的在线更换。 由于存在气体污染的现象，差压传感器和热式测量敏感元件之间会存在实际测量结果不等的问题，此时就需要对热式测量敏感元件进行修正，通过微电子微机械技术实现一个修正的条件假设热式测量敏感元件的特性曲线函数关系f(v, t)保持不变，同时要求热式测量敏感元件的零点漂移能有效控制在精度范围内。参见附图6，横轴为气体流速V(t)，数轴为电压信号Y(t)， Y(t) = K(t)f(v,t)+a (t)， K(t)表示函数的一个系数，a (t)表示函数的零点，标定函数9在Vt「V^之间的测量结果与差压传感器的测量结果相等，经过一段时间后，气体介质被污染，造成K(t)下降，出现实际测量函数10，取V(t》-V(t》之间的V(ti)，在标定函数上得出Y(ti)，在实际测量函数上得出Y' (ti)，Y' (ti)与Y(t》之间具有AY，如果AY
超过热式测量敏感元件的精度，比如> i. 0%，则需要确定修正的k(t)的值得出k' g ，由于
函数关系保持不变，因此经过修正的函数重新符合标定函数，实际测量得出的小于重叠区域的测量值经过修正后变成真实的实际测量值，零点的数值可以通过关闭旁通桥路两端的阀门形成一个无流速的数值。 本实用新型的有益效果是把最小流量测量延伸到了热式气体流量检测可以测量的微小流速，量程比大于l : 100。同时，测量孔板元件的微差压通道和旁通桥路均安装在管道外，方便更换敏感测量元件；特别是在旁通桥路完成热式气体流量检测，避免了管道内的杂质对敏感的测量元件的直接冲击，从而提高了整体的可靠性。基于热式测量技术和孔板流量测量装置的两个测量通道的测量范围交集，实现了 了冗余测量，通过自动检定和校零功能，使整体的测量精度和稳定性大大的提高。本发明可以测量大口径管道气流量，也可以用于小口径的居民用气体流量仪表，突破以往流量计的测量范围的局限；相对于超声波测量装置，其制造和使用成本低廉。
图1是本实用新型一种结构示意图；[0031] 图2是本实用新型一种立体剖视图；[0032] 图3是本实用新型另一种立体剖视图；[0033] 图4是本实用新型的一种孔板的示意图；[0034] 图5是本实用新型的一种局部放大图；[0035] 图6是本实用新型的一种测量函数关系图； 图中1、测量管，2、孔板，3、线通道，4、热式测量敏感元件，5、小孔，6、压力传感器，7、安装部、8、通孔，9、标定函数，10、实际测量函数。
具体实施方式下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。 实施例1 :一种内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置(参见附图1附图2附图5)，包括气体流量测量管1、测量管内固定有中间带小孔5的孔板2，所述的孔板具有足够的厚度，测量管壁上接有横跨孔板的测量装置，测量装置主要包括压力传感器6，压力传感器的一端接孔板的上游，压力传感器的另一端接孔板的下游，压力传感器连接数据处理系统，孔板中间部位的小孔的孔壁上设有2个凹陷的安装部7，两个安装部在轴线方向的同一圆周面上，其中一个安装部固定有热式测量敏感元件4，另一个安装部固定温度传感器，热式测量敏感元件的表面和温度传感器的表面与小孔的孔壁形成一个倾斜的角度，热式测量敏感元件的迎风面边缘与孔壁相平齐，孔板内部设有从安装部联通到测量管壁外的线通道3，线通道内布有连接热式测量敏感元件和数据处理系统的数据线；孔板为一体结构，由一块金属整体加工而成，孔板过盈固定在测量管内壁，测量管壁开设有圆孔，固定孔板后圆孔对准线通道。 实施例2 :—种内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置(参见附图3)，孔板为
分体结构共分成两块，分离面经过孔板的轴线，孔板上的小孔由两块分孔板中间的半圆形
柱腔组合而成；孔板上的线通道设置在孔板的分离面上，其余结构参照实施例1。
实施例3 :—种内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置(参见附图4)，测量管
内的孔板设置有1个小孔，2个通孔8，小孔在孔板的中间位置，通孔在小孔边上相对于小孔
对称；如果孔板为分体结构，将通孔和小孔同时布置在分离面上。 以上所述的实施例只是本实用新型的几种较佳方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求一种内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置，包括气体流量测量管、测量管内固定有中间带小孔的孔板，所述的孔板具有足够的厚度，测量管壁上接有横跨孔板的测量装置，测量装置主要包括差压传感器，差压传感器的一端接孔板的上游，差压传感器的另一端接孔板的下游，差压传感器连接数据处理系统，其特征在于孔板中间部位的小孔的孔壁上至少设有一个凹陷的安装部，其中一个安装部固定有热式测量敏感元件，热式测量敏感元件的表面与小孔的孔壁形成一个倾斜角度，热式测量敏感元件的迎风面边缘与孔壁相平齐，孔板内部设有从安装部联通到测量管壁外的线通道，线通道内布有连接热式测量敏感元件和数据处理系统的数据线；差压传感器和热式测量敏感元件对被测汽流介质流量的测量结果存在互不干涉的冗余重叠区域。
2. 根据权利要求1所述的内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置，其特征在于所述的孔板为一体结构，孔板过盈固定在测量管内壁，测量管壁开设有圆孔，固定孔板后圆孔对准线通道。
3. 根据权利要求1所述的内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置，其特征在于所述的孔板为分体结构共分成两块，分离面经过孔板的轴线，孔板上的小孔由两块分孔板中间的半圆形柱腔构成。
4. 根据权利要求1或3所述的内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置，其特征在于孔板上的线通道设置在孔板的分离面上。
5. 根据权利要求1所述的内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置，其特征在于安装部为两个，除了安装固定热式测量敏感元件外，还安装固定有温度传感器。
6. 根据权利要求5所述的内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置，其特征在于安装部在同一圆周平面上，或者在不同的圆周平面上。
7. 根据权利要求1所述的内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置，其特征在于孔板上设有若干通孔，通孔相对于中间小孔对称布置。
8. 根据权利要求1或3或7所述的内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置，其特征在于孔板为分体结构，分成两块，分离面经过孔板的轴线，中间的小孔和对称小孔的通孔在孔板的分离面上。
专利摘要本实用新型涉及一种内置多参数的双通道孔板气体流量测量装置。解决了现有技术中在使用管道进行气体流量测量时，难以对管道内气体小流量进行测量的技术问题，孔板中间部位的小孔的孔壁上至少设有一个凹陷的安装部，其中一个安装部固定有热式测量敏感元件，热式测量敏感元件的表面与小孔的孔壁形成一个倾斜角度，热式测量敏感元件的迎风面边缘与孔壁相平齐，孔板内部设有从安装部联通到测量管壁外的线通道，线通道内布有连接热式测量敏感元件和数据处理系统的数据线；差压传感器和热式测量敏感元件对被测汽流介质流量的测量结果存在互不干涉的冗余重叠区域。把最小流量测量延伸到了热式气体流量检测可以测量的微小流速，量程比大于1∶100。同时，测量孔板元件的微差压通道和旁通桥路均安装在管道外，方便更换敏感测量元件；特别是在旁通桥路完成热式气体流量检测，避免了管道内的杂质对敏感的测量元件的直接冲击，从而提高了整体的可靠性。
文档编号G01F7/00GK201476822SQ200920305598
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者毛志伟, 毛清芳, 毛翊超 申请人:毛清芳