一种通用电子流量计的制作方法

1.本申请涉及湿气流量计的领域，尤其是涉及一种通用电子流量计。


背景技术：

2.化工、油气行业在生产过程中经常对各种复杂流体的进行流量测量，在各种复杂的流体中持液率很低的气液两相流流体叫湿气，湿气在不同表观流速下会出现不同的流型，密度和粘度分布于流型有关，其物性参数取决于气液两相含量，单相计量仪表不能用来对两相流的湿气进行流量，即便将湿气做为单相气体来计量，由于极少数液量的存在也会使得结果存在很大的误差。


技术实现要素：

3.为了便于提高湿气检测时的准确性，本申请提供一种通用电子流量计。
4.本申请提供的一种通用电子流量计采用如下的技术方案：
5.一种通用电子流量计，包括节流装置，所述节流装置包括依次连接的输入管、谐振管以及输出管，且输入管与输出管的管径均大于所述谐振管的管径，且所述谐振管弯曲设置，所述输入管与所述输出管上均连通设置有取压件，两个所述取压件均连接压差传感器，所述输入管或所述输出管上的取压件上设置有压力传感器，所述节流装置上设置有用于检测介质温度的温度检测装置，并且所述谐振管上设置有用于激励谐振管振动并接受振动的振动组件。
6.通过采用上述技术方案，通过取压件和连接在输入管和输出管之间的压差传感器能够形成节流器件压差流量测量，同时振动组件能够测量到谐振管的振动频率，将所有检测到的数据均反馈至流量计算机，综合计算所需的总质量流量和相分率等结果，通过将振动测量和差压流量计结合在一起，具有便于直接简洁地提高湿气检测时的准确性的效果。
7.可选的，所述取压件包括均压环，所述均压环与所述输入管或者所述输出管之间设置有多个通道，且所述均压环均连接压差传感器。
8.通过采用上述技术方案，使用均压环具有在一定程度上更加准确地获取输入管或者输出管内湿气的气压的效果。
9.可选的，所述温度检测装置包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述输入管、谐振管、输出管中的一个或者多个上。
10.通过采用上述技术方案，通过设置温度传感器具有便于检测介质的温度，从而具有便于提高计量精度的效果。
11.可选的，所述振动组件包括用于激励谐振管振动的电
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机械能换能器与检测谐振管振动频率的机械能
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电换能器。
12.通过采用上述技术方案，利用电
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机械能换能器驱动谐振管开始进行振动，不同介质的振动频率不同，通过机械能
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电换能器能够检测谐振管的振动频率进而相关计算。
13.可选的，还包括稳定接收件，所述稳定接收件包括石英晶片，所述石英晶片与所述
机械能
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电换能器连接。
附图说明
14.图1是本申请实施例的整体结构示意图。
15.图2是图1中沿a
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a方向的部分结构示意图。
16.图3是本申请实施例用于展示谐振管其他弯曲形态的示意图。
17.图4是本申请实施例用于展示均压环的局部示意图。
18.附图标记说明：1、节流装置；11、输入管；111、缩径段；12、谐振管；121、扩径段；13、输出管；14、取压件；141、均压环；142、引压管；15、压差传感器；16、压力传感器；17、电
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机械能换能器；18、机械能
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电换能器；181、石英晶片；19、温度传感器。
具体实施方式
19.以下结合附图1
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4对本申请作进一步详细说明。
20.本申请实施例公开一种通用电子流量计。参照图1和图2，一种通用电子流量计，包括节流装置1，节流装置1包括依次连接的输入管11、谐振管12以及输出管13，且输入管11与输出管13的管径均大于谐振管12的管径，且输入管11与谐振管12连接处连通设置有缩径段111，缩径段111两端口的直径沿着介质的流动方向逐渐减小，输出管13与谐振管12连接处连通设置有扩径段121，扩径段121两个端口的直径沿着介质的流动方向逐渐增大。
21.需要使用流量计时，可以使用现有的固定方式将输入管11和输出管13的端口固定在所需的位置，当介质从输入管11流入后，流经缩径段111通入管径比输入管11小的谐振管12，进而使得介质的流速加快，同时使得缩径段111一侧的压力变大而扩径段121一侧的压力变小，从而便于检测输入管11和输出管13的压力差，且通过设置缩径段111和扩径段121能够尽量让节流的管段减少产生干扰涡流。
22.本实施例中输入管11和输出管13的管壁的厚度大于谐振管12的管壁的厚度，谐振管12的壁厚较薄且具有一定的弹性，进而能够便于在振动谐振管12的同时减少输入管11和输出管13的振动，同时缩径段111和扩径段121也设置为较厚的壁厚，从而具有在一定程度上减少谐振管12振动干扰的效果。
23.且谐振管12弯曲设置，能够根据实际应用安装环境的需要来改变谐振管12弯曲的角度，弯曲设置的谐振管12的能够有效地减少流量计所占的空间，从而具有在一定程度上提高流量计的适用性的效果，本实施例中的谐振管呈90度弯曲设置，其他实施例可以设置为其他角度，如图3所示谐振管呈180度弯曲设置。
24.并且弯曲的谐振管12具有在一定程度上更易起振的效果，并且湿气通过弯曲的谐振管12时能够在一定程度上增大流体流经谐振管12前后的压差。
25.参照图1和图4，输入管11与输出管13上均连通设置有取压件14，本实施中的取压件14为两个均压环141，两个均压环141分别同轴套设在输入管11和输出管13上，且均压环141与输入管11或输出管13之间设置有多个通道，采用均压环141具有更为准确地获取输入管11与输出管13内的压力的效果，其他实施例中的取压方式还可以采用或远传膜盒式的取压方式；并且两个均压环141均连通引压管142，引压管142远离均压环141的一端均连接在同一个压差传感器15上。
26.输入管11或输出管13上的均压环141处设置有压力传感器16，本实施例中压力传感器16设置在输入管11上的均压环141处，当然还能在输入管11上再额外开设一个均压环141用来连接压力传感器16，压力传感器16能够测量输入管11的绝对压力。
27.节流装置1上设置有用于检测介质温度的温度检测装置，本实施的温度检测装置采用温度传感器19，其他的实施例中还可以使用其他的温度检测装置，比如使用红外测温等；温度传感器19设置在输入管11、谐振管12、输出管13中的一个或者多个上，本实施例中优选地将温度传感器19设置在谐振管12上。
28.压差传感器15、压力传感器16以及温度传感器19的数据输出端均连接至可以进行储存和运算的单元，如流量计算机等。
29.参照图1和图2，谐振管12上设置有用于激励谐振管12振动并接受振动的振动组件，振动组件包括电
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机械能换能器17与机械能
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电换能器18，电
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机械能换能器17与机械能
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电换能器18分别位于谐振管12的两侧，其中电
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机械能换能器17能够激励谐振管12进行振动，机械能
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电换能器18能够接收到谐振管12的振动频率；电
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机械能换能器17与机械能
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电换能器18可以为电磁线圈或者压电体等等，本实施例中选择电磁线圈。
30.在电
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机械能换能器17激励谐振管12振动时，将电磁线圈进行固定安装并向其通电，通电后的电磁线圈会产生磁场，同时在谐振管12上的外管壁上固定设置有永磁块，进而永磁块在产生的磁场中带动谐振管12振动；在机械能
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电换能器18接收谐振管12的振动频率时，还是将电磁线圈固定安装，然后在谐振管12上安装永磁，谐振管12时会带动永磁，此时电磁线圈切割磁感线进而在电磁线圈中相应的电信号。
31.还包括稳定接收件，稳定接收件包括石英晶片181，石英晶片181与机械能
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电换能器18连接，机械能
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电换能器18将谐振管12的振动转换为交变电信号传送至石英晶片181，石英晶片181会随着交变电的频率产生周期性的机械振动，然后机械振动会在石英晶片的两个电极上产生交变电荷进而产生交变电流，通过石英晶体能够稳定地获取谐振管12的振动频率，从而解决弯道带来的谐振频率测量问题。
32.本申请实施例一种通用电子流量计的实施原理为：根据实际安装的环境选择谐振管12弯曲程度不同的流量计，然后将输入管11和输出管13进行固定，固定的方式使用现有固定方式即可，湿气从输出管13流经谐振管12与输出管13，利用压力传感器16能够检测输入管11的绝对压力，压差传感器15能够测量输入管11和输出管13的压差，温度传感器19检测温度值以及机械能
‑
电换能器18能够检测到谐振管12的振动频率，然后检测到的各种数据均反馈至流量计算机，通过流量计算机能够计算所需要的总流量和相分率的结果。
33.两相流总流量计算过程如下：
[0034][0035]
其中，式中：q
v
为体积流量；c为流出系数；ε为可膨胀性系数；β为通量比，β＝d/d，d为节流件等效直径，d为管道内径；ρ1为被测流体密度；δp为压差。
[0036]
由公式可知，在确定了湿气流量计的实际尺寸后，流量公式的相关参数均已确定。
[0037]
可膨胀系数与介质相关，对于气液两相流，介质的气液成分是变化的，可膨胀系数客观上也是变化的，可通过介质的组分计算获得，由于液相可以认为不可压缩，膨胀系数为
1，可膨胀系数＝气相膨胀系数*(1
‑
含液率)+液相膨胀系数＊含液率；气相的膨胀系数，是气相物质的物理特性。而两相流总的膨胀系数是简单代数运算，与含液率相关。
[0038]
对于气液两相介质，通过密度测量，就可以确定气液各相的组分。经简化后，流量公式中所需获取两个参数分别混合密度与差压；其中，混合密度与差压均可以通过本申请的湿气流量计获得。由此，湿气的总流量即可测得；气相和液相的各自流量由以下方方式计算：总液量＝总流量*含液率；总气量＝总流量*(1
‑
含液率)。
[0039]
含液率测量基于测量混合密度和气密度，该两个参数均与温度、压力关联，而混合密度的结果既影响相分率测量，也影响总流量的测量，相关的公式中均利用了混合密度，流量部份的混合密度即为被测流体密度ρ1，关于相分率部分的计算方式如下：
[0040]
首先，需要获得气密度，由气体状态方程：pv＝εnrt可知，气体的密度ρ与压力p成正比，与温度t成反比，在通过标定一个状态点(压力，温度)的密度，就可以通过测量其他情况(不同状态的压力，密度)的气体密度即：
[0041][0042]
由此可见，压力与温度的测量是必须要有的，是获得气密度的关键量。即首先获取标定状态下的密度ρ
g1
，再通过温度值、压力值计算获得了气体密度ρ
g2
，通过测量谐振管12谐振频率获得气液两相介质的混合密度ρ
mix
，通过简单的代数运算，即可得到相分率，这里如果以体积含液率η表示,液体不可压缩，其液体密度为ρ
l
，则有：
[0043]
ρ
mix
＝(1
‑
η)*ρ
g2
+η*ρ
l
[0044]
简化后可得：
[0045][0046]
当我们利用流量公式中的体积流量公式计算，工况下，
[0047]
总液体量＝q
v
*η
[0048]
总气体量＝q
v
*(1
‑
η)
[0049]
由此两相流计算完成。
[0050]
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。