带引压管的脉动式流量计 【技术领域】
本发明涉及的是一种带引压管的脉动式流量计, 是一种气体、 液体流量测量装置, 属于旋涡信号流量计。背景技术
涡街流量计属于旋涡信号流量计, 是目前流量测量中常用的品种, 有种种特殊优 点, 在工业上有着极其广泛的应用 ; 它是由插入流道中的涡流发生体 (如三角柱体等, 称卡 曼旋涡发生体) 和管道、 信号接收部分等组成 (见姜仲霞等编著, 中国石化出版社 “涡街流量 计”P32) ; 其主要局限性是由于存在插入式元件 (即卡曼旋涡发生体) , 恶劣条件之下容易堵 塞、 有时管道内的异物撞击, 能损坏插入式元件 ; 小口径管道难以安装插入式元件, 因此难 以适用。 发明内容 本发明的目的是针对上述不足之处, 提供一种带引压管的脉动式流量计, 是了目 前涡街流量计插入式涡流发生体, 保证流道畅通 ; 将流道设计成特殊形状, 即取消将涡流发 生管段由扩张管段、 收缩管段和设置在扩张管段上的一组信号孔组成, 确保没有插入元件, 同样能产生卡曼旋涡涡流, 以获得脉动信号。本发明带引压管的脉动式流量计是一种不易 堵塞、 小口径也能适用的一种旋涡信号流量计。
本发明带引压管的脉动式流量计是采取以下技术方案实现 : 带引压管的脉动式流量计由涡流发生管段、 脉动信号测量部件和引压管 (连通管) 组 成, 涡流发生管段由扩张管段、 收缩管段和设置在扩张管段上的一组信号孔组成 ; 扩张管段 和收缩管段连通, 在涡流发生管段的扩张管段之上或之后设置有一组信号孔, 一组信号孔 通过引压管和脉动信号测量部件连接起来。 所述引压管设置有引压管一和引压管二。
脉动信号测量部件包括基座和安装在基座上的检测元件。 所述检测元件可采用压 差测量模块、 热式传感器、 拾音器等 ; 所述压差测量模块也可以采用 SPRD 系列或 ADS-808 型 这类压差测量模块。
基座上开有引压管安装孔一和引压管安装孔二, 引压管安装孔一和引压管安装孔 二的一端可以插入检测元件的两个引压腿, 引压管安装孔一另一端与引压管连接, 引压管 安装孔二的另一端与引压管连接。
带引压管的脉动式流量计的主要优点 : 1. 没有传统涡街流量计特有的插入部件, 体积小可以适用小管径 (如 Φ5) 的流量测 量; 2. 流体中即令有纤维, 也不会缭绕在插入部件上 ; 也不易堵塞 ; 3. 管道中没有三角柱体, 不会受的异物撞击, 不易受损 ; 4. 因为引压管内的介质, 仅仅传输涡流信号, 介质受污染并不严重, 因此测量传感器受 污染也小, 可靠性得以提高。
附图说明 以下将结合附图对本发明作进一步说明 : 图 1 是带引压管的脉动式流量计示意图。
图 2 是图 1 带引压管的脉动式流量计的 A-A 剖视图。
图 3 是带引压管的脉动式流量计的涡流发生管段实施例 1 示意图。
图 4 是带引压管的脉动式流量计的涡流发生管段实施例 2 示意图。
图 5 是带引压管的脉动式流量计的涡流发生管段实施例 3 示意图。
图 6 是带引压管的脉动式流量计的涡流发生管段实施例 4 示意图。
图 7 是带引压管的脉动式流量计的涡流发生管段实施例 5 示意图。
图 8 是带引压管的脉动式流量计的引压管上安装有过滤器示意图。
图 9 是带引压管的脉动式流量计的压差测量模块安装示意图。
图 10 是带引压管的脉动式流量计的热式传感器安装示意图。
图 11 是带引压管的脉动式流量计的拾音器安装示意图。
图 12 是带引压管的脉动式流量计的圆形涡流发生管段采用非圆收缩段、 非圆扩 张管段示意图。
图 13 是图 12 带引压管的脉动式流量计的圆形涡流发生管段采用非圆收缩管段、 非圆扩张管段 A-A 剖视图。
图 14 是图 13 带引压管的脉动式流量计的圆形涡流发生管段采用非圆收缩管段、 非圆扩张管段 B-B 剖视图。
图 15 是带引压管的脉动式流量计的矩形涡流发生管段采用非圆扩张管段示意 图。
图 16 是图 15 带引压管的脉动式流量计的矩形涡流发生管段采用非圆扩张管段 A-A 剖视图。
图 17 是图 16 带引压管的脉动式流量计的矩形涡流发生管段采用非圆扩张管段 B-B 剖视图。
具体实施方式
参照附图 1 ~ 17, 带引压管的脉动式流量计由涡流发生管段 1、 脉动信号测量部件 4 和引压管 (连通管) 3 组成 (见附图 1、 2) , 涡流发生管段 1 由扩张管段 1-1、 收缩管段 1-2 和 设置在扩张管段上的一组信号孔 2 组成 ; 扩张管段 1-1 和收缩管段连 1-2 通, 在涡流发生管 段 1 的扩张管段 1-1 之上或之后设置有一组信号孔 2, 一组信号孔 2 通过引压管 3 和脉动信 号测量部件 4 连接起来。 所述引压管 3 设置有引压管一 3-1、 引压管二 3-2。所述一组信 号孔 2 分别为信号孔一 2-1 和信号孔二 2-2。所述引压管一 3-1、 引压管二 3-2 分别与信号 孔一 2-1 和信号孔二 2-2 相连通。
所述脉动信号测量部件 4 包括基座 4-1 和安装在基座上的检测元件 4-2。所述检 测元件 4-2 可采用压差测量模块、 热式传感器、 或拾音器等 ; 所述压差测量模块也可以采用 SPRD 系列压差测量模块。
所述基座 4-1 上开有引压管安装孔一 4-1-1 和引压管安装孔二 4-1-2, 如图 9 所示, 引压管安装孔一 4-1-1 和引压管安装孔二 4-1-2 的一端可以插入检测元件 4-2 的两个 引压腿, 引压管安装孔一 4-1-1 另一端与引压管一 3-1 连接, 引压管安装孔二 4-1-2 的另一 端与引压管二 3-2 连接。
本发明的主要设计思想是取消插入式涡流发生体, 保证流道畅通 ; 将流道设计成 特殊形状、 确保没有插入元件, 同样能产生卡曼旋涡涡流, 以获得脉动信号。
一种由扩张管段 1-1、 收缩管段 1-2 和设置在扩张管段上的一组信号孔 2 组成的涡 流发生管段 1 ; 脉动信号测量部件 4 ; 引压管 3 (附图 1、 2) , 共三个部件组成了带导管的脉动 式流量计。
这三个部件的相互关系是 : 引压管 3, 将涡流发生管段 1 的扩张管段 1-1 之上或之 后设置有一组信号孔 2, 和脉动信号测量部件 4 连接起来。
所述涡流发生管段 1 的扩张管段 1-1 的最小通径与收缩管段 1-2 最小通径相同。
所述涡流发生管段 1 的扩张段 1-1 的最小通径大于收缩管段 1-2 最小通径, 形成 一个台阶。
所述收缩管段 1-2 和扩张管段 1-1 同时为直管段, 如附图 6。
所述涡流发生管段 1 是圆管或矩形管。
所述涡流发生管段 1 内的上游, 再安装有一个收缩管段和扩张管段, 如附图 7。
所述涡流发生管段 1 采用方管, 所述扩张管段与收缩管段不是渐变、 而是突变, 由 伸入流道的两块折板组成, 如附图 15、 16、 17。
所述涡流发生管段 1 的扩张段 1-1 的最小直径可以同收缩管段 1-2 最小直径相 同, 见附图 3。
所述涡流发生管段 1 的扩张管段 1-1 的最小直径可以大于收缩管段 1-2 最小直 径, 形成一个台阶, 此时涡流信号强度将加大 ; 如附图 4。
所述扩张管段还可以是直管段, 见图 5, 这种结构加工简单, 信号也强。
所述收缩管段, 如附图 3、 4、 5 所示是锥形 ; 但也可以是直管段。
所述收缩管段 1-2 和扩张管段 1-1 如附图 6 所示, 同时为直管段, 此时整个涡流发 生管段外形有点像孔板流量计了。当然这里测量的是涡流信号, 同孔板流量计测量压差信 号, 是完全不同的。
所述涡流发生管段 1 内的上游, 还可以再安装一个收缩管段和扩张管段, 如图 7 所 示, 这有助于增强涡流信号。
上述圆管的收缩段、 扩张管段都是圆断面, 实际上也可以是非圆扩张管段、 收缩管 段。
附图 12、 13、 14 所示圆管的非圆扩张管段和收缩管段, 对于大型管道而言, 由加工 成如图所示的特殊形状部件、 固定在管道侧面而成型。 对于小口径管道而言, 可以用铸造方 法加工成型。
所述涡流发生管段 1 如上所述可以是圆管, 也可以如下所示为矩形管。
如附图 15、 16、 17 所示, 特别是矩形管更适用采用矩形收缩管段、 矩形扩张管段。 它是由沿矩形管两侧壁、 插入矩形流道的两块矩形折板 1-3、 1-4 构成。在矩形板之上游是 收缩管段, 矩形板之下游是扩张管段。
所述扩张管段、 收缩管段可以用金属材料、 塑料或其它非金属材料制作。所述引压管 3, 可以如附图 1、 2 所示的金属管或者软管 ; 也可以是串接有过滤器 3-3, 确保测量传感器长久不被污染, 见附图 8, 所述过滤器 3-3 中装有细过滤网。
脉动信号测量部件 4 由基座 4-1 和安装在基座上的检测元件 4-2 (如压差测量模 块、 热式传感器、 拾音器等) 组成 ; 如附图 8 所示。
附图 9 所示作为脉动信号测量部件 4 的应用实例之一 : 基座 4-1 上开有连通安装孔 4-1-1 和 4-1-2, 如图 9 所示, 此两孔的一端可以插入压差 测量模块 4-2-A 的两个引压腿, 此模块可以采用 SPRD 系列或 ADS-808 等, 孔的另一端同连 接管 3 联接。
附图 10 所示作为脉动信号测量部件 4 的应用实例之二 : 基座上也可以安装热式传感器 4-2-B, 如附图 10 所示, 将安装孔 4-1-1 和 4-1-2 的一端 连通起来, 旋涡信号使引压管内的气流流过热式传感器, 从而可以测量其脉动频率和脉动 强度。所述热式传感器也可采用市售 JWJ6-PT20 型热式传感器。
附图 11 所示作为脉动信号测量部件 4 的应用实例之三 : 基座上还可以安装拾音器 4-2-C, 如附图 11 所示, 将安装孔 4-1-1 和 4-1-2 的一端连 通起来, 拾音器可以测量出引压管 3 传过来的旋涡信号。所述拾音器采用市售 SIZ-125、 COTT-C2 微型拾音器。 工作原理 : 当流体流过涡流发生管段 1 的扩张段 1-1 时, 会产生卡曼旋涡, 此涡流频率和涡流强度 同流体流速存在确定的函数关系 ; 信号测量部件 4 通过引压管 3 可以感知涡流发生管段上 信号孔 1-2 附近的涡流频率和涡流强度信号。对这些信号进行处理, 可以测量出流体的流 速、 和流量。
作为实际实施例 : 1. 如附图 1 所示, 扩张管段的最大内径为 Φ20mm, 收缩管段内径为 Φ15mm, 信号孔 Φ3mm, 连接 外径 Φ8mm ; 采压差测量模块测量脉动信号 ; 2. 如附图 1 所示, 扩张管段的最大内径为 Φ40mm, 收缩管段内径为 Φ28mm, 信号孔 Φ3mm, 连接 外径 Φ8mm ; 如图 10 所示的热式传感器测量脉动信号, 可选用德国 schmidt 热 式气体流量传感器。