流体流量计及流量计组件的制作方法

文档序号:11228111阅读:600来源:国知局
流体流量计及流量计组件的制造方法与工艺

本发明涉及气液两相流量测量技术领域,尤其是涉及一种流体流量计及流量计组件。



背景技术:

现有技术中对气液两相流的测量方法主要包括两种:分离法和非分离法,传统的分离法通常用于计量站,设备庞大,成本高,因此实际应用中主要使用非分离法,非分离法是指不需要对两相流进行任何程度的分离,由测量系统直接测量两相流量,其中,差压式节流装置是工业界及学术界公认的在两相流的各种流态下都能稳定工作的一种节流装置,是非分离测量装置的首选。差压式节流装置一般采用文丘里管,根据文丘里效应,利用入口段和喉管段的压差计算出流体的流量。差压式节流装置作为单相仪表用于两相流测量时,由于液相的引入而存在读数的虚高现象,为了克服虚高现象带来的误差,可在文丘里管的收缩段和喉管段上分别环形设置多个取压孔,并在多个取压孔外套设环形气室,通过压差变送器连通两个环形气室,即可测出收缩段和喉管段的压力差值,进而计算出气液两相流的流量。

其中,文丘里管的流量测量范围与入口段和喉管段的面积比值密切相关,该面积比值一旦确定,文丘里管的测量范围也随之确定,然而在实践中,文丘里管的各个部分的横截面积是固定不变的,要想测量不同范围内流体流量,需要应用不同的文丘里管,存在测量范围有限且工作繁琐的技术问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种流体流量计及流量计组件,以缓解了现有中的文丘里管各个部分的横截面积是固定不变的,要想测量不同范围内流体流量,需要应用不同的文丘里管,存在测量范围有限且工作繁琐的技术问题。

本发明提供的一种流体流量计,包括依次彼此连通的入口段、收缩段、喉管段、扩散段和用于改变所述喉管段横截面积的介质流量转板及与所述介质流量转板枢接的转轴,所述转轴固设在所述流体流量计的外管壁上;

所述喉管段周向设有将其截断的环形管槽,所述环形管槽内设有所述介质流量转板,且所述介质流量转板与所述环形管槽彼此相匹配;

所述介质流量转板包括喉管挡板和多个位于所述喉管挡板表面且大小不等的圆孔,所述介质流量板在转动过程中,多个所述圆孔分别能够与所述喉管段的横截面重合;

所述入口段和所述喉管段两者之间连接有压差传感器,所述压差传感器用于测量两者之间的压差。

进一步的,还包括节流件,所述节流件包括连接杆和与所述扩散段管壁锥度相同且方向一致的锥形部,所述锥形部位置于所述喉管段与所述扩散段之间;

所述连接杆一端与所述锥形部固接,另一端向上延伸与所述喉管段内管壁固接。

进一步的,所述喉管挡板边缘向外延伸形成套接部,所述套接部与所述流体流量计的外管壁滑动连接。

进一步的,光滑的将所述喉管段与多个所述圆孔的圆心依次连接能够围接成一个圆。

进一步的,所述环形管槽设有用于密封所述喉管段的硅胶垫。

进一步的,所述入口段和所述喉管段均设有通孔,且所述入口段外管壁周向设有第一环形测压腔,所述喉管段外管壁周向设有第二环形测压腔;

所述第一环形测压腔和所述第二环形测压腔均与相对应的所述通孔连通。

进一步的,所述第一环形测压腔和所述第二环形测压腔均设有排污管。

进一步的,所述压差传感器设有第一阀门,所述排污管设有第二阀门。

进一步的,还包括显示屏和固设在所述扩散段外管壁上的温度传感器,所述压差传感器和所述温度传感器均与所述显示屏电连接。

本发明的有益效果为:

该流体流量计包括依次彼此相通的入口段、收缩段、喉管段和扩散段,在喉管段处周向设有环形管槽,环形管槽将喉管段截断为两部分。其中,介质流量板包括喉管挡板和多个位于喉管挡板表面且大小不等的圆孔,介质流量板能够以与转轴的枢接处为旋转点转动,介质流量板在转动过程中,多个圆孔分别能够与喉管段的横截面重合,由于介质流量转板与环形管槽彼此相匹配,因此,在测量流体流量时,保证了流体不会从环形管槽处溢出。同时,又由于喉管挡板表面设有多个且大小不等的圆孔,在测量流量时,喉管挡板表面设有孔径大小不等的圆孔,实验人员转动介质流量转板时,喉管挡板上大小不等的圆孔分别能够与喉管段的横截面重合,进而改变喉管段的横截面积以达到改变入口段与喉管段的横截面积比。其中,设入口段内气液两相流体的平均速度、平均压力和截面积分别为v1、p1、s1,喉管段内气液两相流体的平均速度、平均压力和截面积分别为v2、p2、s2,气液两相流体的密度为ρ,流量用q表示,应用伯努利定理和连续性方程,可得出:

s1v1=s2v2=q

由此可得计算流量q的公式:

因此在知道ρ、s1、s2的情况下,测出p1-p2(即入口段和喉管段的压力差值)后,即可根据上式求出流量q。

在本发明中,通过在喉管段开设环形管槽,并通过转动介质流量转板,以让喉管挡板上大小不等的圆孔分别与喉管段的横截面重合以达到改变喉管段横截面积的目的,进而达到改变入口段与喉管段横截面积比的目的,扩大了测量范围。因此,当需要测量入口段与喉管段不同横截面积比的流量时,只需转动介质流量转板,设有大小不等圆孔的喉管挡板便能够改变喉管段横截面的大小,无需在购置其他管径的文丘里管,降低了实验测量成本,具有实用性强、量程范围宽和功能性佳的特点,且操作简单,测量方便。

本发明提供一种包括上述流体流量计的流量计组件。

本发明的有益效果为:

该流量计组件与上述流体流量计相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的流体流量计的结构示意图;

图2为图1中a-a方向的剖视图;

图3为图1的内部结构示意图;

图4为图3中b-b方向的剖视图;

图5为图3中c处的放大图。

图标:1-入口段;2-收缩段;3-喉管段;4-扩散段;5-介质流量转板;6-压差传感器;7-节流件;8-第一环形测压腔;9-第二环形测压腔;10-排污管;31-通孔;51-喉管挡板;52-圆孔;511-套接部;71-锥形部;72-连接杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述,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发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1、图2和图3所示,本实施例提供一种本发明提供的一种流体流量计,包括依次彼此连通的入口段1、收缩段2、喉管段3、扩散段4和用于改变喉管段3横截面积的介质流量转板5及与介质流量转板5枢接的转轴,转轴固设在流体流量计的外管壁上。

喉管段3周向设有将其截断的环形管槽,环形管槽内设有介质流量板,且介质流量转板5与环形管槽彼此相匹配。

介质流量转板5包括喉管挡板51和多个位于喉管挡板51表面且大小不等的圆孔52,介质流量转板5在转动过程中,多个圆孔52分别能够与喉管段3的横截面重合。

入口段1和喉管段3两者之间连接有压差传感器6,压差传感器6用于测量两者之间的压差。

该流体流量计包括依次彼此相通的入口段1、收缩段2、喉管段3和扩散段4,在喉管段3处周向设有环形管槽,环形管槽将喉管段3截断为两部分。其中,介质流量板包括喉管挡板51和多个位于喉管挡板51表面且大小不等的圆孔52,介质流量板能够以与转轴的枢接处为旋转点转动,介质流量板在转动过程中,多个圆孔52分别能够与喉管段3的横截面重合,由于介质流量转板5与环形管槽彼此相匹配,因此,在测量流体流量时,保证了流体不会从环形管槽处溢出。同时,又由于喉管挡板51表面设有多个且大小不等的圆孔52,在测量流量时,喉管挡板51表面设有孔径大小不等的圆孔52,实验人员转动介质流量转板5时,喉管挡板51上大小不等的圆孔52分别能够与喉管段3的横截面重合,进而改变喉管段3的横截面积以达到改变入口段1与喉管段3的横截面积比。其中,设入口段1内气液两相流体的平均速度、平均压力和截面积分别为v1、p1、s1,喉管段3内气液两相流体的平均速度、平均压力和截面积分别为v2、p2、s2,气液两相流体的密度为ρ,流量用q表示,应用伯努利定理和连续性方程,可得出:

s1v1=s2v2=q

由此可得计算流量q的公式:

因此在知道ρ、s1、s2的情况下,测出p1-p2即入口段1和喉管段3的压力差值后,即可根据上式求出流量q。

在本实施例中,通过在喉管段3开设环形管槽,并通过转动介质流量转板5,以让喉管挡板51上大小不等的圆孔52分别与喉管段3的横截面重合以达到改变喉管段3横截面积的目的,进而达到改变入口段1与喉管段3横截面积比的目的,扩大了测量范围。因此,当需要测量入口段1与喉管段3不同横截面积比的流量时,只需转动介质流量转板5,设有大小不等圆孔52的喉管挡板51便能够改变喉管段3横截面的大小,无需在购置其他管径的文丘里管,降低了实验测量成本,具有实用性强、量程范围宽和功能性佳的特点,且操作简单,测量方便。

如图3、图4和图5所示,其中,该流体流量计还包括节流件7,节流件7包括连接杆72和与扩散段4管壁锥度相同且方向一致的锥形部71,锥形部71位置于喉管段3与扩散段4之间。

连接杆72一端与锥形部71固接,另一端向上延伸与喉管段3内管壁固接。

在本实施例中,当锥形件放置于扩散段4内时,它迫使流经入口段1中心处的气液流体的流速减慢,管壁附近的流速加快,从而达到使流速“均化”的效果,使得流体在低流速流经该流体流量检测装置的管道时,仍能在测压处产生足够的压强,进而达到准确测量该流体流量计管道内的流量。

其中,锥形件能够改善流体流速分布,气液流体经过锥形件后,在文丘里管的上游产生高频的涡流与低幅度的脉动,既信号噪音比低。进一步提高了该流体流量计的测量精度、量程范围,同时还具有压差信号稳定和相对压损小的特点。

在本实施例中,在锥形件的作用下,流体在管壁处流速加快使得流体中的粘污性杂质、凝结物、粉尘等无法沉积或者粘在该流体流量计的管壁上,减少甚至避免了引压孔堵塞的情况发生。

除此之外,粘污性杂质、凝结物、粉尘等无法沉积或者粘在该流体流量计的内管壁上,进而无法造成管壁内径由于附着粘污性杂质、凝结物或者粉尘等使得管壁内径值减小,因此无须重复标定,具有长期稳定性。

如图3和图5所示,其中,在本实施例中,喉管挡板51边缘向外延伸形成套接部511,套接部511与该流体流量计的外管壁滑动连接。实验人员在转动介质流量转板5时,由于套接部511与该流体流量计的外管壁滑动连接,进而使得介质流量转板5转动过程更加平稳、顺畅,减少甚至避免转动介质流量转板5过程中使得该流体流量计晃动,进而取压处流体流速突变造成取压处虚高现象的发生,进一步提高测量结果的精确度和科学性。

具体的,在本实施例中,为保障喉管挡板51的圆孔52能够与喉管段3的横截面重合且同轴心,光滑的将喉管段3与多个圆孔52的圆心依次连接能够围接成一个圆,喉管段3和多个圆孔52的圆心位于同一圆上,使得喉管挡板51的圆孔52与喉管段3完全重合,进而保障了流体完全从圆孔52内流过,进一步提高了测量结果的准确性。

其中,在本实施例中,为提高喉管段3环形管槽的密封性,其中,环形管槽处设有用于密封喉管段3的硅胶垫,硅胶垫能够进一步将环形管槽处紧密封紧,防止喉管段3内介质流体的溢出,同时,硅胶垫具有较好的延展性、密闭性和无毒无臭的特性,且低碳环保、表面极为干净、卫生,价格便宜、市场来源广。

如图1、图3、图4和图5所示,其中,入口段1和喉管段3均设有通孔31,且入口段1外管壁周向设有第一环形测压腔8,喉管段3外管壁周向设有第二环形测压腔9,第一环形测压腔8和第二环形测压腔9均与相对应的通孔31连通。

在本实施例中,入口段1外管壁周向设有第一环形测压腔8,喉管段3外管壁周向设有第二环形测压腔9,气液流体能够从入口段1与喉管段3的通孔31处散出,并对应流至第一环形测压腔8与第二环形测压腔9内,气体流体与液体流体在重力的作用下分离,由于气体的密度小于液体,因此气液位于第一环形测压腔8与第二环形测压腔9的上半部分,液体于第一环形测压腔8与第二环形测压腔9的下半部分,从而达到气液分离的效果。

在本实施例中,为了降低了设备的复杂性和泄露的风险性,第一环形测压腔8和第二环形测压腔9与该流体流量计为分体式设计,其中,入口段1与喉管段3的外管壁上可以设有多个通孔31,多个通孔31加快了该流体流量计的气液动态平衡过程,提高了气液隔离的效率。

在本实施例中,通孔31优选为四个,四个通孔31在能够达到上述气液隔离的效果的同时,还降低了制造工艺。

如图3和图5所示,在本实施例中,在测量过程中,由于管路内的流体会向第一环形测压腔8与第二环形测压腔9内流入,并长期使用后,第一环形测压腔8和第二环形测压腔9内会遗留有大量的流体,会严重干扰测量结果的准确性,为了缓解这一情况,在第一环形测压腔8和第二环形测压腔9的底部分别设置排污管10,测量过程结束后,将第一环形测压腔8和第二环形测压腔9的腔室内的流体排出,从而减少对下次测量结果的干扰。实现了与该流体流量计管道同步排污,提高了实用性和功能性。

具体的,在本实施例中,压差传感器6设有第一阀门,排污管10设有第二阀门,在测量过程中,打开第一阀门,关闭第一阀门,流经管道内的流体的压差值由压差传感器6检测,其中,测量流体流量时,关闭第二阀门,防止气体从排污管10流出,影响测量结果,使得该流体流量计能够正常准确完成测量流量的过程;当测量结束后,关闭第一阀门,打开第二阀门,将第一环形测压腔8和第二环形测压腔9腔室内的流体排出,从而减少对下次测量结果的干扰。

其中,该流体流量计还包括显示屏和固设在扩散段4外管壁上的温度传感器,压差传感器6和温度传感器均与显示屏电连接。

在本实施例中,通过压差传感器6与显示屏电连接,能够将测量的第一环形测压腔8与第二环形测压腔9之间的压差值传送至显示屏,工作人员便可清楚了解到各取压处的压力变化。其中温度传感器也与显示屏电连接,温度传感器能够检测管道内流体的温度变化,工作人员可以通过显示屏观察管道内流体的实际温度,进一步准确的测量管道内流体的流量。

其中,在本实施例中,显示屏内设有相关计算流量数据的控制器,该控制器能够通过压差传感器6测量的压力值准确算出该流体流量计管道内的流量大小。

实施例二

本实施例提供一种流量计组件,该流量计组件包括上述实施例一所述的流体流量计。

该流量计组件与上述流体流量计相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,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发明各实施例技术方案的范围。

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