一种多级立式孔板液体流量测量装置与方法

本发明属于流量测量，具体涉及一种多级立式孔板液体流量测量装置与方法。

背景技术：

1、在流量测量领域，除了测量准确以外，宽量程、低压损和高可靠性是流量计的重要性能指标。但宽量程和低压损要求往往是互相矛盾的，这是为了保证下限流量测量准确，流速不能过低，因此上限流量对应的流速比较高，流动压损也比较大。如果采用并联不同规格管路进行测量的方式，则需要根据大小流量范围进行管路切换，一旦阀门出现故障，将影响管路系统的可靠运行。

2、例如，对于液体泄漏流量测量，其特点是小流量、宽流量范围和低水头，当考虑流量装置流动安全性和可靠性情况下，标准孔板流量计、转子流量计和电磁流量计等常用流量计均不能很好满足测量要求。

技术实现思路

1、为解决现有技术的不足，满足宽量程、低压损和高可靠性的液体流量测量要求，本发明采用如下的技术方案：

2、一种多级立式孔板液体流量测量装置，包括入口管、壳体和出口管，所述壳体内设有一组串联的流量测量单元及相应的开关阀，流量测量单元包括液位计、出口管以及竖直排布的隔板和堰流板，隔板高于堰流板且隔板下沿与壳体分离，隔板一侧设置液位计，另一侧与堰流板对应，堰流板另一侧设置出口管，入口管位于壳体的一侧，与流量测量单元的隔板对应设置，该流量测量单元的堰流板又与下一流量测量单元的隔板对应设置，前一流量测量单元的出口管通过开关阀连入下一流量测量单元的出口管。

3、进一步地，所述隔板与堰流板之间横向设置节流孔板，即节流孔板法线为竖直方向，节流孔轴线竖直，这种安装方式的孔板称之为立式孔板，液体自下而上流经节流孔、多孔漫出。

4、进一步地，所述隔板与堰流板之间，在节流孔板的上方，横向设置多孔板，用于阻挡节流孔出流的射流流动，减小液面输送过程中波动水平。

5、进一步地，所述隔板上沿与壳体分离，由于隔板顶部不完全密封，当液体流量超过测量上限时，液体可以漫过隔板流向下游，增大装置的流体流通能力，以保证装置使用的安全性，由于隔板的设计高于堰流板，在隔板顶部不完全密封时，堰流板顶部必然不完全密封。

6、进一步地，所述节流孔板的节流孔流通面积小于隔板与堰流板间的横截面积至少一个量级，以使节流孔下方的腔室内流速足够小，其流动动能可以被忽略，从而保证测量准确。

7、进一步地，所述装置还包括控制单元，基于前一流量测量单元测量的液位计测量数据，控制开关阀的开关。

8、一种多级立式孔板液体流量测量方法，根据所述的一种多级立式孔板液体流量测量装置进行流量测量；

9、对于小流量，打开相应开关阀，液体从入口管流入流量测量单元，经对应的节流孔板、多孔板，从堰流板漫出，依次通过当前流量测量单元的出口管、开关阀从后续流量测量单元的出口管流出，此时，由于液体流经上游节流孔板产生节流损失，使得上游隔板左右两侧液位不同，左侧高于右侧，两侧产生液位差，液位差的大小与流量有关，由于堰流液位变化很小，可忽略其变化，因此，通过液位计获取液位差，并根据液位差得到流量；

10、对于大流量，液体从入口管流入，并漫过上游流量测量单元的隔板，关闭相应的开关阀，液体经后续流量测试单元的节流孔板、多孔板、堰流板，从出口管流出，此时，基于后续流量测试单元的液位计获取液位差，并根据液位差得到流量。

11、进一步地，所述根据液位差得到流量，采用如下计算公式：

12、

13、式中，δh表示液位差，a表示节流孔流通面积；g表示重力加速度；cq表示流量系数，一定雷诺数范围内数值变化不大，通过标定试验获得。

14、进一步地，当前一流量测量单元测量的液位漫过对应隔板时，关闭开关阀，否则打开开关阀。

15、本发明的优势和有益效果在于：

16、本发明将多个不同规格多级立式孔板配合使用，实现了微小流量、宽量程液体流量测量；通过采用立式孔板，流体中一些脏污物质可在装置腔体底部沉淀，避免脏污和堵塞孔板；通过两个隔板上方不完全封闭，流体可以漫过隔板流向下游，实现大小两个流量测量单元分别工作的同时，增大流量测量装置流体流通能力，保证装置使用的安全性。

技术特征：

1.一种多级立式孔板液体流量测量装置，包括入口管（1）、壳体（2）和出口管，其特征在于，所述壳体（2）内设有一组串联的流量测量单元及相应的开关阀（14），流量测量单元包括液位计、出口管以及竖直排布的隔板和堰流板，隔板高于堰流板且隔板下沿与壳体（2）分离，隔板一侧设置液位计，另一侧与堰流板对应，堰流板另一侧设置出口管，入口管（1）位于壳体（2）的一侧，与流量测量单元的隔板对应设置，该流量测量单元的堰流板又与下一流量测量单元的隔板对应设置，前一流量测量单元的出口管通过开关阀（14）连入下一流量测量单元的出口管。

2.根据权利要求1所述的一种多级立式孔板液体流量测量装置，其特征在于，所述隔板与堰流板之间横向设置节流孔板。

3.根据权利要求1所述的一种多级立式孔板液体流量测量装置，其特征在于，所述隔板与堰流板之间，在节流孔板的上方，横向设置多孔板。

4.根据权利要求1所述的一种多级立式孔板液体流量测量装置，其特征在于，所述隔板上沿与壳体（2）分离。

5.根据权利要求1所述的一种多级立式孔板液体流量测量装置，其特征在于，所述节流孔板的节流孔流通面积小于隔板与堰流板间的横截面积至少一个量级。

6.根据权利要求1所述的一种多级立式孔板液体流量测量装置，其特征在于，所述装置还包括控制单元，基于前一流量测量单元测量的液位计测量数据，控制开关阀（14）的开关。

7.一种多级立式孔板液体流量测量方法，其特征在于，根据权利要求1所述的一种多级立式孔板液体流量测量装置进行流量测量；

8.根据权利要求7所述的一种多级立式孔板液体流量测量方法，其特征在于，所述根据液位差得到流量，采用如下计算公式：

9.根据权利要求7所述的一种多级立式孔板液体流量测量方法，其特征在于，当前一流量测量单元测量的液位漫过对应隔板时，关闭开关阀（14），否则打开开关阀（14）。

技术总结
本发明公开了一种多级立式孔板液体流量测量装置与方法，包括小流量测量单元和大流量测量单元，两个测量单元分别由液位计、节流孔板、多孔板、堰流板和隔板等组成。测量小流量时，开启开关阀，液体通过入口管进入装置内，先后流经小流量单元的节流孔板和多孔板，当液位超过堰流板的高度时，流体漫过堰流板，重力自流进入出口管。由于节流孔压损，隔板左侧液位高于右侧液位，左右液位之差与流经节流孔流量有关，测量该液位差就可以得到输送流量。测量大流量时，关闭开关阀，液体漫过小流量单元隔板，由大流量单元进行计量，然后从出口管流出。本发明将多个不同规格立式孔板配合使用，实现了微小流量、宽量程液体流量测量。

技术研发人员：杨诗涵,张震,李国占,张洪军
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15