双向流量测量装置制造方法及图纸

一种双向流量测量装置，包括测量管、节流件、支撑件和信号采集和处理单元，其中：节流件通过支撑件固定于测量管内，并与测量管同轴，节流件包括椭球形的第一端和第二端以及位于第一端和第二端之间的等直径段，等直径段与测量管的内壁之间形成环形流体通道；节流件的第一端的顶点处设有第一取压点，在等直径段的外表面、等直径段的轴向方向的中心位置处设有第二取压点，第二端的顶点处设有第三取压点；信号采集和处理单元分别与第一取压点、第二取压点和第三取压点相连接，并根据第一取压点、第二取压点和第三取压点的压力信号确定测量管内的流动方向和流量。该双向流量测量装置能够准确地进行双向流量测量。

Bi-directional flow measurement device

A device for measuring bidirectional flow, including measuring tube, throttle, support and signal acquisition and processing unit, including: cutting pieces through the supporting piece is fixed on the measuring tube, and tube coaxial with the measurement, cutting pieces of ellipsoidal first end and a second end and is located between the first end and the second end diameter etc. including the annular fluid passage is formed between the diameter measuring section and the inner wall of the pipe; the first end vertices of the throttle is provided with a first pressure point, central position at the axial direction of the outer surface of the diameter, the diameter of the section is provided with second pressure points in second, at the apex end is provided with third pressure points; signal acquisition and processing unit are respectively connected with the first pressure point, second point and third pressure tap is connected, and according to the first point to get pressure, pressure signal second pressure points and third points to determine the pressure measuring tube The flow direction and flow in the interior. The two-way flow measurement device can accurately measure the two-way flow.

【技术实现步骤摘要】
双向流量测量装置
本专利技术涉及流量测量
，特别涉及一种双向流量测量装置。
技术介绍
如果在充满流体的管道中置入一个流通面积小于管道横截面积的节流件，管道内的流体束在通过该节流件时就会造成局部的收缩或流动分离，在收缩或分离处，静压力会降低，因此在节流件前后会产生一定的压力差(又称差压)。这种压力差与流量之间存在一定的函数关系，因此可以通过测量置入管道内的节流件前、后的压力差测量流量。现有置入管道中的利用总压与静压之间的压力差实现测量的各种流量传感器以孔板、标准喷嘴、文丘里管、各种均速管最为典型。其中，孔板、标准喷嘴、文丘里管等是通过流体流经测量件时发生的收缩来造成压力差；均速管主要以通过流体流经测量件时发生的分离来造成压力差。目前市场上的差压式流量计大都是单向测量，其主要原因在于工业系统中大部分流量测量为单向流量测量。但是也有很多装置需要双向流量测量，例如有些机械装置工作时向外排水，启动时需要向装置内注水；再例如一些流体存储设备，一方面经常向外部输送流体，另一方面又需要经常向内部补充流体。目前进行双向流量测量时通常采用上述的孔板或文丘里管作为节流件，例如中国专利CN201610828386.4，或者利用横截面呈对称结构的均速管式流量传感器，例如中国专利CN201611127116.7及CN201220384358.5。除此之外，还有基于电磁、超声波测量原理以及机械转子技术研制的流量计。在这些现有的流量测量技术中，管道内流动状态对测量的准确度影响极大。管道内流动状态越接近标准的、充分发展的管流，流量计测量的准确度越高。流量计在出厂前的校准实验中，前后都安装有足够长的直管段以保证管道内的流动充分发展，为流量仪表的测量提供稳定的理想状态。然而在实际工程使用中，受限于现场安装条件(如弯头、阀门、旁路、膨胀节等等)，很难保证流量测量仪表前后的直管段长度，从而造成实际使用中流量仪表的准确性大大降低。因此，期待开发一种准确性高的双向流量测量装置。
技术实现思路
本专利技术提出了一种双向流量测量装置，其能够准确地进行双向流量测量。本专利技术采用以下解决方案：一种双向流量测量装置，其特征在于，包括测量管、节流件、支撑件和信号采集和处理单元，其中：所述节流件通过所述支撑件固定于所述测量管内，并与所述测量管同轴，所述节流件包括椭球形的第一端和第二端以及位于所述第一端和第二端之间的等直径段，所述等直径段与所述测量管的内壁之间形成环形流体通道；所述节流件的第一端的顶点处设有第一取压点，在所述等直径段的外表面、所述等直径段的轴向方向的中心位置处设有第二取压点，所述第二端的顶点处设有第三取压点；所述信号采集和处理单元分别与所述第一取压点、第二取压点和第三取压点相连接，并根据所述第一取压点、第二取压点和第三取压点的压力信号确定所述测量管内的流动方向和流量。优选地，所述节流件的等直径段与所述第一端和第二端之间均为圆滑过渡连接。优选地，所述信号采集和处理单元包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器分别通过引压管与所述第一取压点、第二取压点和第三取压点相连接。优选地，所述信号采集和处理单元通过以下步骤确定所述测量管内的流动方向和流量：比较所述第一取压点的压力值Pa和第三取压点的压力值Pc，如果Pa＞Pc，则被测介质由所述第一取压点向所述第三取压点流动；如果Pa＜Pc，则被测介质由所述第三取压点向所述第一取压点流动；计算压力值Pa和压力值Pc中的较大值与所述第二取压点的压力值Pb之间的压力差ΔP，并通过公式(1)计算所述测量管内的体积流量qv，和/或通过公式(2)计算所述测量管内的质量流量qm：其中：α为流量系数；d为环形流体通道的等效直径；ρ为被测介质密度。优选地，所述信号采集和处理单元包括第一压差传感器和第二压差传感器，所述第一压差传感器的高压接口与所述第一取压点相连接，所述第二压差传感器的高压接口与所述第三取压点相连接，所述第一压差传感器和第二压差传感器的低压接口分别与所述第二取压点相连接。优选地，所述信号采集和处理单元通过以下步骤确定所述测量管内的流动方向和流量：比较所述第一压差传感器测量的压力差ΔPa和所述第二压差传感器测量的压力差ΔPb，如果ΔPa＞ΔPb，则被测介质由第一取压点向第三取压点流动；如果ΔPa<ΔPb，则被测介质由第三取压点向第一取压点流动；将压力差ΔPa和压力差ΔPb中的较大值作为压力差ΔP，并通过公式(1)计算所述测量管内的体积流量qv，和/或通过公式(2)计算所述测量管内的质量流量qm：其中：α为流量系数；d为环形流体通道的等效直径；ρ为被测介质密度。优选地，所述支撑件包括第一组支撑件和第二组支撑件，所述第一组支撑件连接于所述节流件的第一端和所述测量管的内壁之间，包括均匀分布于所述第一端的外周的多个第一支撑片，所述第二组支撑件连接于所述节流件的第二端和所述测量管的内壁之间，包括均匀分布于所述第二端的外周的多个第二支撑片。优选地，所述第一支撑片和第二支撑片均为翼型，且所述第一支撑片与所述测量管的轴线所在的平面之间的夹角等于所述第二支撑片与所述平面之间的夹角。优选地，所述测量管的两端设有法兰。优选地，在所述测量管的管壁上沿着轴向方向依次设有第一取压孔、第二取压孔和第三取压孔，其中所述第一取压孔与所述第一取压点对齐，所述第二取压孔与所述第二取压点对齐，所述第三取压孔与所述第三取压点对齐。优选地，所述双向流量测量装置还包括分别穿过所述第一取压孔、第二取压孔和第三取压孔的第一引压管、第二引压管、第三引压管，且所述第一引压管、第二引压管、第三引压管上均设有控制阀门。优选地，所述节流件的第一端与第二端的外轮廓相同。本专利技术的有益效果在于：1、根据流体力学原理优化设计的节流件在造成差压的同时，规范测量管内的流态，使被测介质的流动状态迅速成为标准环形槽道流，避免了现有技术中对流量仪表前后直管段要求的限制。2、节流件的两端均为椭球形，同时兼顾了汇聚压力以及恢复压力的需要。被测介质从任意一个方向流经节流件时，由于入口椭球形端部的阻滞分流作用，会在椭球形最前端稍微聚集停留，在此处设置取压点有利于获取稳定的压力信号。当被测介质流过等直径段处的环形流体通道后，出口处的椭球形端部逐渐引导流速变缓、压力得到有效恢复，在此处设置取压点有利于获取稳定的压力信号。现有技术中常常错误地认为节流件的端部越尖锐阻力越小，没有考虑到尖锐的节流件端部不利于流体均匀向四周分散，不利于产生稳定的压力信号。3、将第二取压点设于等直径段的外表面、等直径段的轴向方向的中心位置处，无论被测介质从哪个方向流经节流件，第二取压点处的压力始终是最低的，以此处的压力作为基准，有利于获得准确的差压值，进而提高流量测量的准确性。4、支撑件均布于节流件的两个端部的外周，且节流件为翼型，连接于节流件一端的支撑件与测量管的轴线所在的平面之间的夹角等于连接于节流件另一端的支撑件与所述平面之间的夹角，从而可以最大限度地减小流动阻力，提高测量的准确性。5、该双向流量测量装置结构牢固可靠、生产加工成本较低、后期维护工作量小。本专利技术的装置和方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向流量测量装置，其特征在于，包括测量管、节流件、支撑件和信号采集和处理单元，其中：所述节流件通过所述支撑件固定于所述测量管内，并与所述测量管同轴，所述节流件包括椭球形的第一端和第二端以及位于所述第一端和第二端之间的等直径段，所述等直径段与所述测量管的内壁之间形成环形流体通道；所述节流件的第一端的顶点处设有第一取压点，在所述等直径段的外表面、所述等直径段的轴向方向的中心位置处设有第二取压点，所述第二端的顶点处设有第三取压点；所述信号采集和处理单元分别与所述第一取压点、第二取压点和第三取压点相连接，并根据所述第一取压点、第二取压点和第三取压点的压力信号确定所述测量管内的流动方向和流量。

【技术特征摘要】
1.一种双向流量测量装置，其特征在于，包括测量管、节流件、支撑件和信号采集和处理单元，其中：所述节流件通过所述支撑件固定于所述测量管内，并与所述测量管同轴，所述节流件包括椭球形的第一端和第二端以及位于所述第一端和第二端之间的等直径段，所述等直径段与所述测量管的内壁之间形成环形流体通道；所述节流件的第一端的顶点处设有第一取压点，在所述等直径段的外表面、所述等直径段的轴向方向的中心位置处设有第二取压点，所述第二端的顶点处设有第三取压点；所述信号采集和处理单元分别与所述第一取压点、第二取压点和第三取压点相连接，并根据所述第一取压点、第二取压点和第三取压点的压力信号确定所述测量管内的流动方向和流量。2.根据权利要求1所述的双向流量测量装置，其特征在于，所述节流件的等直径段与所述第一端和第二端之间均为圆滑过渡连接。3.根据权利要求1所述的双向流量测量装置，其特征在于，所述信号采集和处理单元包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器分别通过引压管与所述第一取压点、第二取压点和第三取压点相连接。4.根据权利要求3所述的双向流量测量装置，其特征在于，所述信号采集和处理单元通过以下步骤确定所述测量管内的流动方向和流量：比较所述第一取压点的压力值Pa和第三取压点的压力值Pc，如果Pa＞Pc，则被测介质由所述第一取压点向所述第三取压点流动；如果Pa＜Pc，则被测介质由所述第三取压点向所述第一取压点流动；计算压力值Pa和压力值Pc中的较大值与所述第二取压点的压力值Pb之间的压力差ΔP，并通过公式(1)计算所述测量管内的体积流量qv，和/或通过公式(2)计算所述测量管内的质量流量qm：其中：α为流量系数；d为环形流体通道的等效直径；ρ为被测介质密度。5.根据权利要求1所述的双向流量测量装置，其特征在于，所述信号采集和处理单元包括第一压差传...

【专利技术属性】
技术研发人员：明晓，
申请(专利权)人：南京亿准纳自动化控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32