本发明涉及一种流体流量节流装置，具体涉及一种环形孔板节流装置及取压排污方法。
背景技术：
计量领域中，流体流量的检测是各行各业加强能源管理、进行财务结算、经济核算、效益分析评价以至决策的重要依据。也是企业监控生产过程，使其优质、高效、安全、平稳运行、改善环境的重要手段。随着国家《“十二五”节能减排规划》的推出，降低能源消耗强度、控制能源消费成为企业发展首要考虑的问题，这就促使企业对能源管理进行有效地量化管理，建立有效地能源运营机制，以适应社会主义市场经济要求的节能长效机制。气体能源是钢铁企业广泛使用的能源，但对气体能源流量的测量却存在很大的难度，尤其是煤气，其测量难度更大。钢铁生产的燃料消费成本占总成本的41％，投入的一次能源约有40％转变成为工艺副产煤气，对副产煤气的充分、合理利用成为降低能源消耗的关键所在。对它的流量测量也就显得至关重要。
目前，钢铁企业的高炉煤气、焦炉煤气、混合煤气等煤气流量的测量过程，均广泛应用环形孔板节流装置进行测量。
煤气流量测量难点主要有：
(1)含有大量粉尘、颗粒、焦油、萘等杂质
焦炉煤气中除了含有氢、甲烷、乙烷、乙烯等成分外，还含有焦油、萘、氮的水化合物。这些成分含量虽少，却会产生不利于测量的现象。它们很容易从煤气中分离出来，在管道内壁和管内其它构件表面凝结并聚集起来，使流量测量仪表无法正常工作。比如焦油会敷在测量设备的检测元件上，萘会以固体结晶析出堵塞设备，随外界温度变化会引起低温结晶现象。冬季时期，煤气中的水分容易引起冻结。
(2)气体成分混合多变复杂
混合煤气系统是钢铁联合企业中应用极为普遍的能源供应系统，钢铁企业的混合煤气系统一般是由高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等多组分混合而成。焦炉煤气含有h2(55-60％)，ch4(23-27％)，co(5-8％)，co2(1.5-3.0％)，n2(3-7％)，o2(<0.5％)，cmhn(2-4％)；密度为0.45-0.50kg/m3。
(3)气体流速比较低，流量变化不稳定
这些测量对象流体压力低、流速低、密度低、管径大，要准确测量有一定的难度。尤其是煤气，往往含水量、含尘量较高。有的还含有焦油，有的煤气管道内有排不尽的水，这些都要要求仪表有适应能力，不能因为凝液析出而影响测量，不能因灰尘而发生故障。
环形孔板节流装置采用差压原理进行测量。节流元件置于工艺管道内，管道内流体在通过该节流件时，在节流件前后将产生一定的压力差。对于一定形状和尺寸的节流件、一定的测压位置和前后直管段、一定的流体参数情况下，节流件前后的差压△p与流量q之间关系符合伯努利方程。通过测量差压值求得流量。节流元件与测量介质接触，介质中的粉尘、颗粒等杂质会粘附在节流元件上或者测量管内壁上，会造成流量计测压孔堵塞、节流件变形，严重的甚至造成流体不能在管道流通的恶劣情况。
要确保工业中使用环形孔板节流装置测量煤气流量真实、有效，需保证节流装置在使用过程中其节流元件正常不变形，测压孔畅通。
环形孔板节流装置属于环室取压孔板，由于实现了环室取压，提高了测量精度，缩短了安装时所需最小直线管段长度，可在生产现场广泛应用。但因钢铁企业副产煤气存在各种杂质沉淀物，容易造成取压孔堵塞及节流元件因粘附杂质而变形。原环形孔板节流装置取压口与排污口不在同一条直线上，造成排污及疏通比较困难，无法及时处理，煤气测量数据存在失真的现象。
因此，开展对环形孔板节流装置及取压排污方法研究具有十分重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种环形孔板节流装置及取压排污方法，以至少解决目前环形孔板节流装置在测量混合气体的流量时，流量计测压孔堵塞、节流件变形，甚至流体不能在管道流通的恶劣问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环形孔板节流装置，所述环形孔板节流装置包括：
测量管，所述测量管呈中空圆柱状，所述测量管用于运送流体；在所述测量管的轴向上分别距离两端部规定距离的位置，沿着测量管的周向均匀设置有多个通孔，多个所述通孔与所述测量管的中空部连通，且每端部两两相对应的通孔位于同一直径上；
均压环，两个所述均压环分别套设在所述测量管的两端部处的外围，所述均压环呈中空圆环状，且所述均压环的内环和外环上均设有多个穿孔；内外环上的多个所述穿孔沿均压环的周向均匀布置，且内外环上两两相对应的穿孔均位于同一直径上；所述测量管上的多个通孔与所述均匀环上的多个穿孔也一一相对应；
多个引压管，每个所述引压管的一端与所述测量管外表面上的通孔连通，每个所述引压管的另一端与所述均压环的内环连接且与所述均压环的内环上的穿孔连通，该均压环上的穿孔与测量管上的通孔相对应，所述引压管用于提供流体的引流作用及支撑作用；
多个排污管，多个排污管设置在所述均压环的外环上，每个所述排污管的一端与所述均压环的外环上的穿孔连接；所述排污管用于将测量管内的污物经过引压管引流后再进入排污管排出；
测流板，所述测流板位于所述测量管的内部，且所述测流板呈圆饼状；所述测流板通过多个支撑杆固接在所述测量管的内表面上；
测压管，所述测压管设置在所述均压环的外环上，用于测量所述均压环内的压力，所述测压管和所述排污管位于所述均压环的外环的不同位置处。
如上所述的一种环形孔板节流装置，优选，所述测流板位于所述测量管内的中部；优选地，所述测量管一端部沿周向均匀布置有四个通孔，即两个相邻通孔之间的夹角为90°；所述测量管一端部的四个通孔与所述测量管另一端的四个通孔之间是关于测量管中心所在的与轴线垂直的平面相对称的；再优选地，所述测量管厚度为8mm。
如上所述的一种环形孔板节流装置，优选，所述均压环通过所述引压管与所述测量管同心连接；优选地，所述测量管一端部上的所述均压环的内环和外环上均分别设置有四个穿孔，且内外环上各自两个相邻穿孔之间的夹角为90°；再优选地，所述引压管的两端分别与所述均压环和所述测量管的连接的方式为焊接。
如上所述的一种环形孔板节流装置，优选，所述测量管一端部上的所述排污管的数量为四个；四个所述排污管均设在所述均压环的外环上，每个所述排污管的一端与所述均压环的外环上的穿孔连接，每个所述排污管的另一端采用排污堵头堵塞；所述排污管用于将测量管内的污物经过引压管引流后再进入排污管排出；所述测量管一端部上的所述测压管有且只有一个，所述测压管设在所述均压环的外环上，用于测量所述均压环内的压力；所述测压管和所述排污管位于所述均压环的外环的不同位置处；优选地，所述排污管和所述测压管均为中空圆柱状，且所述排污管和所述测压管的外径均小于均压环上穿孔的直径。
如上所述的一种环形孔板节流装置，优选，所述测流板的直径小于测量管的内径；优选地，测流板直径为测量管内径的一半；再优选地，测流板的厚度为5mm；再优选地，所述支撑杆呈细实心圆柱状，所述支撑杆的两端分别与所述测流板和所述测量管的内表面连接，用于提供支撑。
如上所述的一种环形孔板节流装置，优选，还包括：本体法兰，所述本体法兰有两个，分别设置在测量管的两端；排污堵头，每个所述排污管的另一端采用排污堵头堵塞；优选地，所述排污堵头一端呈圆柱状态、另一端呈长方体状，所述排污堵头设在排污管的末端。
如上所述的一种环形孔板节流装置，优选，在所述测量管的距离两端部规定距离的位置的外围套设有均压环，每个均压环在距离各自对应的测量管端部有一定距离，该一定距离为l1＝l2＝(0.05-0.25)l，其中，l1和l2分别为两个均压环到各自测量管端部的距离，l为测量管的管长。
如上所述的一种环形孔板节流装置，优选，所述测流板位于测量管的内部且位于两个均压环之间，测流板距离两侧均压环的距离不同，测流板到左侧均压环的距离l3＝(0.5-1.0)d，测流板到右侧均压环的距离l4＝(0.4-0.6)d，d为测量管的内径。
一种环形孔板节流装置的取压排污方法，所述取压排污方法包括如下步骤：
步骤一：排污口的制作；在均压环的外环上用电钻钻取穿孔，每个均压环上钻取四个，两个均压环总共钻取八个穿孔；
步骤二：排污管的制作；取一外径小于均压环上穿孔直径的空心圆柱钢质管，截取八段；
步骤三：排污管的安装；将步骤二中制得的排污管焊接在步骤一中制得的穿孔上，在此步骤中，由于排污管外径小于穿孔直径，焊接时要确保焊缝密实，保证均压环的气密性；
步骤四：取压；将步骤三中安装好的排污管堵实，保证排污管不漏气，将压差变送器的两个取压导管分别接在环形孔板节流装置的两个均压环上的测压管的管口即取压口上，接口应保证气密性良好；在此步骤中，两个取压口的压力不同，压差变送器将压差转换成流量数值显示在显示屏上；
步骤五：排污；将测量管内的气体总阀关闭，保证测量装置内不再有气体，不再对排污管堵实，将压差变送器拆下，取一实钢筋，先把实钢筋从测压管伸进均压环，对测压管进行疏通；然后再把实钢筋从一排污管伸进均压环内，从同一径向的另一个排污管伸出来，对环形孔板节流装置上的所有排污管进行疏通。
优选地，所述步骤五中，实钢筋的直径小于排污管的内径。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明通过对环形孔板测压计上的排污管进行移位改造，让引压管和排污管处在一条直线(同一直径)上，使本发明的环形孔板节流装置便于及时进行排污及取压管道及引压管道疏通，确保煤气流量测量准确。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为现有技术的传统环形孔板测压装置剖面图；
图2为现有技术的传统环形孔板测压装置侧视图；
图3为本发明实施例的环形孔板测压装置侧视图；
图4为本发明实施例的环形孔板测压装置轴测图；
图5为本发明实施例的环形孔板测压装置结构示意图；
附图标记说明：1-本体法兰；2-测量管；3-引压管；4-测压管；5-均压环；6-测流板；7-支撑杆；8-排污管；9-排污堵头。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1至图5所示为环形孔板测压装置，其中，图1和图2为现有技术中所用装置，图3至图5为本申请所提供的新装置。图1和图2所示为现有技术的传统环形孔板测压装置示意图，该环形孔板测压装置由本体法兰1、测量管2、引压管3、测压管4、均压环5、测流板6、支撑杆7、排污管8、排污堵头9组成。实际应用中，测量管2内的流体在通过该节流装置中的节流元件时，流体的流速会降低，根据伯努利方程可知：等高流动时，流速大，压力就小。因此，流体在经过节流元件时，由于节流元件的阻挡作用，流体的流速会降低，在流速降低的一侧压力会增大，从而在在节流件前后将产生一定的压力差。对于一定形状和尺寸的节流件、一定的测压位置和前后直管段、一定的流体参数情况下，节流件前后的差压△p与流量q之间关系符合伯努利方程(即通过测量差压值求得流量)。节流元件与测量介质(如煤气)接触，介质中的粉尘、颗粒等杂质会粘附在节流元件和测量管2内壁。久之，会造成流量计测压孔堵塞、节流件变形，严重的甚至造成流体不能在管道流通的恶劣情况，因此需要定期及时对节流装置进行排污清理，由于该装置中引压管从测量管内将流体压力引送至均压环内引压管与排污管不在同一条直线(同一直径)上，造成排污及疏通比较困难，无法及时处理，煤气测量数据存在失真的现象。
如图3、图4所示，本发明优选实施例的环形孔板节流装置包括：
测量管2，测量管2呈中空圆柱状，测量管2用于运送流体；在测量管2的轴向上分别距离两端部规定距离的位置，沿着测量管的周向均匀设置有多个通孔，多个通孔与所述测量管的中空部连通【在测量管2的两端，在距离各自对应的端部规定距离的特定位置，沿着该特定位置所在截面的周向，设置有多个通孔】，且每端部两两相对应的通孔位于同一直径上，且每一个通孔与测量管的中空部相连通，这样将两个对应的通孔设置在同一直径上为了便于后期输送管道用。
均压环5，两个均压环5分别套设在测量管2的两端部处的外围，均压环5呈中空圆环状，且均压环5的内环和外环上均设有多个穿孔；内外环上的多个穿孔沿均压环5的周向均匀布置，且内外环上两两相对应的穿孔均位于同一直径上；测量管2上的多个通孔与均匀环上的多个穿孔也一一相对应。
多个引压管3，每个引压管3的一端与所述测量管2外表面上的通孔连通，每个引压管3的另一端与均压环5的内环连接且与均压环5的内环上的穿孔连通，该均压环5上的穿孔与测量管2上的通孔相对应，引压管3用于提供流体的引流作用及支撑作用。
多个排污管8，多个排污管8设置在均压环5的外环上，每个排污管8的一端与均压环5的外环上的穿孔连接；排污管8用于将测量管2内的污物经过引压管3引流后再进入排污管8排出。
测流板6，测流板6位于测量管2的内部，且测流板6呈圆饼状；测流板6通过多个支撑杆7固接在测量管2的内表面上。
测压管4，测压管4设置在均压环5的外环上，用于测量均压环5内的压力，测压管4和排污管8位于均压环5的外环的不同位置处。
在本发明中，在测量管2的两端外围分别套设有一个均压环，且每个均压环在距离各自对应的测量管2端部有一定距离，此距离为l1＝l2＝(0.05-0.25)l(例如0.06l、0.07l、0.08l、0.09l、0.10l、0.11l、0.12l、0.13l、0.14l、0.15l、0.16l、0.17l、0.18l、0.19l、0.20l、0.21l、0.22l、0.23l、0.24l)，其中，l1和l2分别为两个均压环5到各自测量管2端部的距离，如图4和图5所示，l1为左侧均压环5到测量管2左侧端部的距离，l2右侧均压环5到测量管2右侧端部的距离，l为测量管2的管长。
在本发明中，测量板6在测量管2内的设定位置是有要求的，而支撑杆7的设定位置没有要求，支撑杆7只要能满足支撑测量板6的作用即可。如图4和图5所示，测量管2的左端为气体的上游测量区，测量管2的右端为气体的下游测量区。在本发明中，测流板6位于两个均压环5之间，且测流板6与两侧均压环5之间的距离不同，测流板6到左侧均压环5(即上游测量区)的距离l3＝(0.5-1.0)d(例如0.55d、0.60d、0.65d、0.70d、0.75d、0.80d、0.85d、0.90d、0.95d、0.98d)，测流板6到右侧均压环5(即下游测量区)的距离l4＝(0.4-0.6)d(例如0.42d、0.45d、0.48d、0.50d、0.52d、0.55d、0.56d、0.57d、0.58d、0.59d)，d为测量管2的内径。
在本发明中，引压管3一端与测量管2外表面上的通孔连接，引压管3的另一端与均压环5上的内环上的穿孔连接，排污管8的一端与均压环5的外环上的穿孔连接，又因为均压环5的内环和外环上的穿孔也是相贯通连接在一起且位于同一直径上，这样设置排污管8和引压管3就位于同一直线上(同一直径上)，便于后期对取压口和排污口的清理。
在本发明中的具体技术方案中，测量管2的两端部的外围分别套设一个均压环5；测流板6位于测量管2内的中部；优选地，测量管2一端部沿周向均匀布置有四个通孔，测量管一端部的四个通孔与测量管另一端的四个通孔之间是关于测量管中心所在的与轴线垂直的平面相对称的，即是测量管两端部设置方式是关于测量管中心所在的与轴线垂直的平面相对称的。进一步优选地，测量管2一端部两个相邻通孔之间的夹角为90°；再优选地，测量管2厚度为8mm。
在本发明中，测量管2一端部的结构设置与测量管2另一端部的结构设置是相同的，即均是关于测量管中心所在的与轴线垂直的平面相对称的。
在本发明中的具体技术方案中，均压环5通过引压管3与所述测量管2同心连接；优选地，均压环5的内环和外环上均分别设置有四个穿孔，且内外环上两个相邻穿孔之间的夹角为90°；再优选地，引压管3的两端分别与均压环5和测量管2的连接方式为焊接。
在本发明的具体实施例中，作为优选，均压环5的内环设有四个穿孔，分别为第一穿孔、第二穿孔、第三穿孔、第四穿孔；均压环5的外环设有五个穿孔，分别为第五穿孔、第六穿孔、第七穿孔、第八穿孔、第九穿孔。
第一穿孔、第二穿孔、第三穿孔、第四穿孔沿周向均匀分布，且两两之间的夹角为90°；第一穿孔与第五穿孔同径(指二者位于相同的半径或者直径上)，第二穿孔与第六穿孔同径，第三穿孔与第七穿孔同径，第四穿孔与第八穿孔同径，第九穿孔设在第七穿孔与第八穿孔之间。
在本发明的具体实施例中，测量管一端部上的排污管8的数量为四个；四个排污管8均设在均压环5的外环上，每个排污管8的一端与均压环5的穿孔连接，每个排污管8的另一端采用排污堵头9堵塞；排污管8用于将测量管2内的污物经过引压管3后再进入排污管8排出；测压管4有且只有一个，测压管4设在均压环5的外环上，用于测量均压环5内的压力；测压管4和排污管8位于均压环5的外环的不同位置处。
排污管8和测压管4均为中空圆柱状，且排污管8和测压管4的外径均略小于均压环5上穿孔的直径，这样设置的目的在于排污管8和测压管4均与穿孔之间存在很小的间隙，此间隙通过焊点来焊接在一起，能确保连接处密封。优选地，排污管8和测压管4的外径小于均压环5上穿孔的直径的5-10mm(例如5.5mm、5.6mm、5.8mm、5.9mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、7.7mm、8mm、8.3mm、8.5mm、8.8mm、9mm、9.5mm、9.8mm)。
在本发明的具体实施例中，测流板6的直径小于测量管2的内径；优选地，测流板6直径为测量管2内径的一半；再优选地，测流板6的厚度为5mm；再优选地，支撑杆7呈细实心圆柱状，支撑杆7的两端分别与测流板6和测量管2的内表面连接，用于提供支撑。
在本发明的具体实施例中，还包括：
本体法兰1，本体法兰1有两个，分别设置在测量管2的两端。
排污堵头9，每个排污管8的另一端采用排污堵头9堵塞。
优选地，排污堵头9一端呈圆柱状态、另一端呈长方体状，排污堵头9设在排污管8的末端。
为了更清楚的理解本发明提供的环形孔板节流装置，本发明再进一步提供一种环形孔板节流装置的取压排污方法，该取压排污方法包括如下步骤：
步骤一：排污口的制作；在均压环5的外环上用电钻钻取穿孔，每个均压环5上钻取四个，两个均压环5总共钻取八个穿孔。
步骤二：排污管8的制作；取一外径略小于均压环5上穿孔直径的空心圆柱钢质管，截取八段。
步骤三：排污管8的安装；将步骤二中制得的排污管8焊接在步骤一中制得的穿孔上，在此步骤中，由于排污管8外径小于穿孔直径，焊接时要确保焊缝密实，保证均压环5的气密性。
步骤四：取压；将步骤三中安装好的排污管8堵实，保证排污管8不漏气，将压差变送器(此压差变送器为测试压力差的设备，存在于该环形孔板节流装置的外部，当需要测量压力差时，将该压力变送器与环形孔板节流装置连接起来)的两个取压导管分别接在环形孔板节流装置的两个均压环5上的测压管4的管口即取压口上，接口应保证气密性良好；在此步骤中，两个取压口的压力不同，压差变送器将压差转换成流量数值显示在显示屏上。
步骤五：排污；将测量管2内的气体总阀关闭，保证测量装置内不再有气体，不再对排污管8堵实，将压差变送器拆下，取一实钢筋，先把实钢筋从测压管伸进均压环5，对测压管进行疏通；然后再把实钢筋从一排污管8伸进均压环5，从同一径向的另一个排污管8伸出来，对环形孔板节流装置上的所有排污管8进行疏通。
在本发明的具体实施例中，步骤一中，用电钻钻取的通孔直径为20mm。
在本发明的具体实施例中，步骤四中，对排污管8进行堵实操作时所采用的是排污堵头9；优选地，步骤二中每段排污管8的长度为40-60mm(例如42mm、44mm、46mm、48mm、50mm、52mm、54mm、56mm、58mm、59mm)；再优选地，步骤二中每段排污管8的长度为50mm。
在本发明的具体实施例中，步骤五中，实钢筋的直径小于排污管8的内径。
在本发明的具体实施例中，由于排污管8有四个，且和引压管3处在同一条直线上，使得测压装置的排污清理过程变得简单有效，保证了气体流经测量管2时不会因粘附在测量管2内壁的杂质而受影响，其流速只受测流板6影响，从而保证了测流板6两侧压差的真实有效性；取压管(测压管4)内的杂质一般都是采用硬质钢筋从取压管管口向均压环5疏通(即将杂质捅入均压环5)，然后再将杂质从排污管8引出，传统的圆形孔板测流装置只在均压环5正下方设有一个排污口，因而疏通比较困难。本发明提供的环形孔板测压装置中，同径布置的排污口很好的解决了这个问题。
在本发明的另一种实施方式中，排污堵头9可以替换为球阀，球阀在管道上不仅可灵活控制介质的合流、分流、及流向的切换，同时也可关闭任一通道而使另外两个通道相连，球阀有很好的启闭性，球阀具有耐磨、密封性能好、开关轻、使用寿命长等特点。
在本发明中，环形孔板节流装置属于环室取压孔板，由于实现了环室取压，提高了测量精度，缩短了安装时所需最小直线管段长度，可在生产现场广泛应用。但因钢铁企业副产煤气存在各种杂质沉淀物，容易造成取压孔堵塞及节流元件因粘附杂质而变形。原环形孔板节流装置引压管与排污管不在同一条直线上，造成排污及疏通比较困难，无法及时处理，煤气测量数据存在失真的现象。
相比于现有技术的装置，本发明将现有装置中的所在位置的排污管去除，并同时在每个均匀环上增加了四个排污管，且排污管与原有的引压管位于同一直线上，这样便于管道的疏通及排污。本发明设置的四个排污口，这样也便于疏通取压口(测压管的管口)时使污物从不同方向流出，更利于疏通。本发明提供的装置可以不用购买全新的设备，仅在现有的装置上进行改造，通过对排污管进行移位改造，使引压管和排污管处在一条直线上，具体是指将排污管移位改造，使排污管与引压管处于同一直线上。此重新改造的装置便于停产检修时进行排污及取压管道疏通，确保煤气流量测量准确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。