干扰输热式流量测量装置及其测量方法制造方法及图纸

干扰输热式流量测量装置及其测量方法涉及一种在管－壳式换热器内部有传热过程的流场中测量液体流量的方法以及相应的测量装置，该测量装置的测量传热管（６）位于被测流量的场合，测量传热管（６）的两端为管－壳式换热器水室（５），在每根测量传热管（６）的两头各安装一套干扰操作伺服机（１），并且在干扰伺服机（１）的阀杆头部配置柔性的活塞阀（２），并位于测量传热管（６）内的两头，沿活塞阀（２）轴心植入测温传感器（３），由此组成一副运动的测量探头，测温传感器（３）通过温度测量模块（７）接工控机（４）；工控机（４）的输出端通过开关控制模块（８）、继电器组（９）接电磁阀（１０），电磁阀（１０）的输出端通过液压管（１３）接干扰操作伺服机（１）控制干扰操作伺服机（１）的动作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在管-壳式换热器内部有传热过程的流场中测量液体流量的方法以及相应的测量装置。属于液体流量测量的

技术介绍
目前在液体流量的测量技术中，多数对测量流场形态和环境条件有严格要求，譬如要求测点前后有较长距离的直管段，许多工程场合根本满足不了这种要求。如使用最广泛的差压式流量计、涡轮式流量计是在被测流场形态稳定的基础上测取其势能场、速度场中有关差压、平均速度等参数，从而求取流速、流量。因此，它对流场的测量直管段条件要求很高。电磁式流量计和超声波流量计对流场测量条件也有类似的要求。容积式流量计虽对直管段没有要求，但是其结构体积较大，在大流量测量时不适合。科里奥利质量流量计虽对测量系统也无直管段要求，但是它对外界振动干扰比较敏感，而且测量管内壁磨损、磨蚀或结垢会影响测量精度，尤其对薄壁测量时影响显著。这些影响因素在管-壳式换热器工作的环境里表现最突出，显然也不适合。量热式(或称热式)流量计的测量原理是利用两个带不锈钢套保护的铂RTD温度敏感元件一个为参考头，感应介质的温度；另一个为测量头，被电路部分加热。在两个铂RTD传热头之间存在着温度差(电阻差)，这个温差通过电路转换为电压信号。流体流过传感头时，带走热量。流体带走的热量和流体的质量成比例关系，也和传感头之间的温度有关系，流量越大，两个传感头之间的温差越小。通过温差测量，就可得到气体的质量流量。但是它的缺点是在流场传热强度很大时，由电路外加的功率要很大，所以它一般不适合大流速液体测量，只适合气体流量测量。由此可见，上述各种流量测量技术均存在一些局限性，不能胜任专利技术人所介绍的测量场合使用。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种，可以在对液体所处流场形态没有任何要求，但是流场内外须存在着传热现象的场合下测量液体流量。能够在大型管-壳式换热器内部水室这种测点附近流场形态极不稳定，而且还伴有传热等测量条件恶劣的场合下测量流量。技术方案本专利技术的干扰输热式流量测量装置包括测量信号采集部分、测量信号处理部分、控制部分；其中，测量信号采集部分包括管-壳式换热器水室、测量传热管、温度测量模块、干扰操作伺服机、活塞阀、测温传感器。测量传热管位于被测流量的场合，测量传热管的两端为管-壳式换热器水室，在每根测量传热管的两端各安装一套干扰操作伺服机，并且在干扰伺服机的阀杆头部配置柔性的活塞阀，活塞阀位于测量传热管液体侧的两个端头，沿活塞阀轴心植入测温传感器，由此组成一副运动的测量探头。测温传感器与温度测量模块连接，温度测量模块的输出端接测量信号处理部分的工控机；工控机的输出端接控制部分的开关控制模块，开关控制模块的输出端通过继电器组接电磁阀，电磁阀的输入端接液压源，电磁阀的输出端通过液压管接干扰操作伺服机控制干扰操作伺服机的动作。干扰输热式流量测量装置的流量测量方法为1.)将工控机进入测量程序，2.)由工控机发出指令“关闭活塞阀”，则干扰操作伺服机带动活塞阀上的测量传感器，将传热管两端封堵严密，并保持此状态若干时间，期间等待管内液体温度升高到与壳侧流体具有相同的温度，即内外无温差时为止。称此状态下传热管内的储热水平为“高热态”；与此同时，测温传感器和温度测量模块全程测取并采集这一温升动态变化数据，工控机记录下这一动态过程时间；3.)由工控机发出指令“半开活塞阀”，则干扰操作伺服机带动活塞阀上的测量传感器，将封堵传热管两端的活塞部分开启，使得水流可以自由进出传热管内，活塞杆上所携带的测量传感器仍植于传热管内；此时进入传热管内的液体流将不断地输运传热管内热量离开传热管，同时传热管内液温也将按一定规律下降；测量传感器和温度测量模块将全程测取并采集这一温降动态变化数据，工控机记录下这一动态过程时间；4.)由工控机发出指令“全开活塞”，则干扰操作伺服机带动活塞阀全部开启，此时活塞阀上所携带的测量传感器全部退出传热管，位于换热器水室之内，可以测取传热管两端换热器水室内液体温度值，该液温分别代表传热管在此换热工况下的平均进口、平均出口温度，由此导出传热管内平均液温，称此平均液温对应状态下传热管内的储热水平为“低热态”；5.)由工控机发出“运算”指令，计算机将自动调用储存在机内数据库里的上述三个阶段测量与采集的数据供机器运算，运算结果自动显示在工控机屏幕上；至此一个测量过程结束，工控机回到步骤1)状态。有益效果本测量方法对测点附近的测量管道直管段没有任何要求，被测流场的流体形态若存在涡流、旋转、曲变、紊乱对测量结果不会造成影响。而且流体中含有少许杂质，以及流场内外的振动和电磁场干扰影响等也不会对测量构成威胁。因为从测量原理来说它不是从流体所处的势能场、速度场和电磁场等场效应角度进行测量的，而是基于对流体载热输运量的度量而实现的。附图说明图1是干扰输热式流量测量装置连接关系及活塞阀关闭位置图。图2是干扰输热式流量测量装置连接关系及活塞阀半开位置图。图3是干扰输热式流量测量装置连接关系及活塞阀全开位置图。图4是干扰操作伺服机、活塞阀和测温传感器形位关系图。图5是流量测量步骤框图，其中，图5a是第一阶段活塞阀关闭测量过程，图5b是第二阶段活塞阀半开测量过程，图5c是第三阶段活塞阀全开测量过程，图5d是第四阶段计算过程。在以上的图中有干扰操作伺服机1，活塞阀2，测温传感器3，工控机4，管-壳式换热器水室5，测量传热管6，温度测量模块7，开关控制模块8，继电器组9，电磁阀10，液压源11，RS-485通讯电缆12，液压管13，电源14；干扰操作伺服机外套筒1-1，干扰操作伺服机内套筒1-2，活塞阀杆1-3，压缩弹簧1-4，液压管第一接头1-5、液压管第二接头1-6、液压管第三接头1-7。具体实施例方式本专利技术的干扰输热式流量测量装置包括测量信号采集部分、测量信号处理部分、控制部分；其中，测量信号采集部分包括管-壳式换热器水室5、测量传热管6、温度测量模块7、干扰操作伺服机1、活塞阀2、测温传感器3，测量传热管6位于被测流量的场合，测量传热管6的两端为管-壳式换热器水室5，在每根测量传热管6的两头各安装一套干扰操作伺服机1，并且在干扰伺服机1的阀杆头部配置柔性的活塞阀2，活塞阀2位于测量传热管6内的两头，沿活塞阀2轴心植入测温传感器3，由此组成一副运动的测量探头，测温传感器3与温度测量模块7连接，温度测量模块7的输出端接测量信号处理部分的工控机4；工控机4的输出端接控制部分的开关控制模块8，开关控制模块8的输出端通过继电器组9接电磁阀10，电磁阀10的输入端接液压源11，电磁阀10的输出端通过液压管13接干扰操作伺服机1控制干扰操作伺服机1的动作。测量传感器3是运动的呈柔性活塞形状。在图1中，工控机4发出“活塞阀全关”指令，开关控制模块8通过继电器9控制II、III电磁阀10泄压，而I电磁阀充压，促使干扰操作伺服机1完全伸出(活塞阀2严密关闭)；工控机4指令温度测量模块7采集由测温传感器3测量的液温，并通过通讯电缆12传入工控机4。在图2中，工控机4发出“活塞阀半开”指令，开关控制模块8通过继电器9控制III电磁阀10充压，而I、II电磁阀泄压，促使干扰操作伺服机1部分退回(活塞阀2半开)；测温传感器3仍留在测量传热管6内。工控机4指令温度测量模块7采集由测温传感器3测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干扰输热式流量测量装置，其特征是该测量装置包括测量信号采集部分、测量信号处理部分、控制部分；其中，测量信号采集部分包括管－壳式换热器水室（５）、测量传热管（６）、温度测量模块（７）、干扰操作伺服机（１）、活塞阀（２）、测温传感器（３），测量传热管（６）位于被测流量的场合，测量传热管（６）的两端为管－壳式换热器水室（５），在每根测量传热管（６）的两头各安装一套干扰操作伺服机（１），并且在干扰伺服机（１）的阀杆头部配置柔性的活塞阀（２），活塞阀（２）位于测量传热管（６）内的两头，沿活塞阀（２）轴心植入测温传感器（３），由此组成一副运动的测量探头，测温传感器（３）与温度测量模块（７）连接，温度测量模块（７）的输出端接测量信号处理部分的工控机（４）；工控机（４）的输出端接控制部分的开关控制模块（８），开关控制模块（８）的输出端通过继电器组（９）接电磁阀（１０），电磁阀（１０）的输入端接液压源（１１），电磁阀（１０）的输出端通过液压管（１３）接干扰操作伺服机（１）控制干扰操作伺服机（１）的动作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]