通流测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种通流测量系统，包括：测量体，其具有入口法兰、出口法兰和流体通道，其中流体通道具有通道轴线；超声波测量装置，其集成在测量体中；以及流动调节器，其布置在流体通道中超声波测量装置的上游。用于紧固器件的孔的布置设置在出口法兰处，其中测量体的轴向延伸的出口紧固区域由孔的长度限定。超声波测量装置具有至少一个反射测量路径，其由第一超声波换能器、反射器和第二超声波换能器跨越，并穿过流体通道在测量平面中延伸，使得第二超声波换能器布置在第一超声波换能器的下游。位于下游的第二超声波换能器被布置在出口紧固区域中或突出到出口紧固区域中。紧固区域中或突出到出口紧固区域中。紧固区域中或突出到出口紧固区域中。

【技术实现步骤摘要】
通流测量系统


[0001]本专利技术涉及一种用于测量高压管线中流体通流的通流测量系统，该通流测量系统包括：测量体，其具有入口法兰、出口法兰和流体通道，其中流体通道在入口法兰和出口法兰之间延伸并且具有通道轴线；超声波测量装置，其集成在测量体中；以及流动调节器，其布置在流体通道中超声波测量装置的上游。

技术介绍

[0002]在许多
中，要对流动的流体(即气体或液体)进行测量。例如，管线或通道中流动的流体的流速可通过超声波测量技术根据传输时间差法确定。对应的超声波测量装置和对应的方法例如在DE 10 2016 112 295 A1中进行了描述。流过管线的流体的体积流量可基于流速和管线或通道的横截表面确定。此类体积流量测量装置经常以计量器的形式使用，以确定气体或液体的输送量和/或消耗量。
[0003]在此类测量中，通常期望流动剖面(flow profile)尽可能均匀，以确保高测量精度。然而，在实践中，常常出现不均匀或受干扰的流动剖面。它们可以通过流动调节器再次向不受干扰的流动的方向进行调节。已知的流动调节器可以有板、金属片、网格、内管等。
[0004]由于期望测量装置具有可交换性，因此经常为测量体预定一定的安装长度。例如，通常规范是流体通道的名义宽度的三倍。根据其性能，流动调节器占据测量体的轴向长度的相对较大部分。此外，超声波测量装置也具有相对较大的轴向长度，特别是在需要高测量精度时。由于这些原因，通常难以保持预定的安装长度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一目的是说明一种通流测量系统，其适用于高压且具有较高的测量精度和对于受干扰的流动剖面的较大忍受性，并且仍然可以以相对较短的安装长度进行设计。
[0006]具有如权利要求1所述的特征的通流测量系统满足该目的。
[0007]根据本专利技术，用于紧固器件的孔的布置设置在出口法兰处，并且测量体的轴向延伸的出口紧固区域由孔的长度(优选特别是可能存在的非常长的孔的长度)限定，其中超声波测量装置具有至少一个反射测量路径，其由第一超声波换能器、反射器和第二超声波换能器跨越，并穿过流体通道在测量平面中延伸，使得第二超声波换能器布置在第一超声波换能器的下游，其中位于下游的第二超声波换能器被布置在出口紧固区域中或突出到出口紧固区域中。
[0008]反射测量路径(即“折叠的”测量路径)的提供，能够在较小的安装空间中提供沿流动方向具有足够范围的测量路径。出口紧固区域占据测量体的轴向长度的一部分，其中对于高压应用，孔尤其应较深。由于位于下游的超声波换能器被布置在出口紧固区域中或突出到出口紧固区域中，因此为孔提供的区域和为超声波测量装置提供的区域重叠，从而导致测量体的总体范围减小。因此，流动调节器可以被设计为对于预定的总长度来说相对较长，以提高抗干扰性。因此，根据本专利技术的通流测量系统能够提供相对较高的测量精度，尽
管安装长度较小，即使在存在受干扰的流动剖面时也是如此。
[0009]用于紧固器件的孔的布置优选地也设置在入口法兰处。通过带有孔的法兰，可以在流体输送系统等中以压力密封的方式安装测量体。
[0010]出口紧固区域通常呈圆盘状。位于下游的第二超声波换能器可以至少部分地布置在两个相邻孔之间的出口紧固区域内。同样地，从测量体的表面延伸至位于下游的第二超声波换能器的线缆通道可以至少部分地位于两个相邻孔之间。
[0011]反射测量路径的跨越尤其通过反射器的取向来实现，所选择的取向使得在反射器反射之后，由第一超声波换能器或第二超声波换能器传输的超声波信号被引导到另一个超声波换能器。第一超声波换能器不一定是发射器，第二超声波换能器不一定是接收器。相反，信号方向也可以是反向的或双向的。
[0012]超声波测量装置优选地具有至少两个反射测量路径，其中反射测量路径中的每一者由第一超声波换能器、反射器和第二超声波换能器跨越，并穿过流体通道在测量平面中延伸，使得第二超声波换能器布置在第一超声波换能器的下游。由此可以进行特别可靠的超声波测量。此外，还导致可以提供紧急操作功能。如果反射测量路径中的一者故障，装置可以通过另一反射测量路径继续测量。在这种情况下，通流测量系统优选地被配置成输出对应的警告信号。出于空间原因，可使得位于下游的第二超声波换能器中的每一者被布置在出口紧固区域中或突出到出口紧固区域中。
[0013]根据本专利技术的实施例，测量平面中的至少一个(并且优选地，测量平面中的每一者)从平行于通道轴线延伸的对齐开始，关于相关的反射器的垂线倾斜。由于该倾斜，测量平面只需要较小的轴向安装空间。此外，流体通道的截面最好由测量路径覆盖。
[0014]该倾斜优选地足够大，从而导致明显的轴向空间节省，但另一方面，测量路径在流动方向上具有足够的分量。根据本专利技术的一具体实施例，倾斜角的幅度至少为5
°
且最多为60
°
，优选地至少为15
°
且最多为45
°
，特别优选地至少为25
°
且最多为35
°
。
[0015]反射测量路径的测量平面可以沿相对方向倾斜，优选地倾斜角的幅度相同。这实现了特别节省空间的设计。垂线可横向延伸至通道轴线。换句话说，垂线可以与通道轴线成直角延伸，但不一定必须与其相交。该至少两个反射测量路径可以设计成使反射器彼此相对布置(至少在轴向截面中观察是如此)。
[0016]根据本专利技术的另一实施例，在流体通道的横截面中观察，垂线偏离通道轴线布置。换言之，反射测量路径可以偏离中心布置。两个反射测量路径的反射器的垂线可以特别地沿相对方向偏离通道轴线，优选地偏离相同的程度。这样，超声波测量装置的测量路径相对均匀地覆盖了流体通道的截面，从而能够进行特别精确和可靠的测量。
[0017]优选地，测量体的长度最多为流体通道的直径的三倍。测量体的该长度限制使得能够在各种通常系统中使用根据本专利技术的通流测量系统。对于直径变化的流体通道，应将流体通道的直径理解为最小直径、最大直径或平均直径。
[0018]优选地，该流动调节器设计有至少三个级。已经表明了在许多应用领域中预期会有相对强烈地受干扰的流动剖面，因此只有具有至少三个级的流动调节器才能实现充分的调节。
[0019]根据本专利技术的一具体实施例，流动调节器包括至少一个轮毂主体，该轮毂主体相对于通道轴线旋转对称且具有拱形顺流区域，和/或流动调节器包括至少一个斯皮尔曼整
流器(Spearman rectifier)、蜂窝体、内管和/或穿孔板。事实证明，这种流动调节器特别强大。特别优选的实施例提供了一种包括轮毂主体、斯皮尔曼整流器和穿孔板的布置作为流动调节器。流动调节器可以包括至少一个轮毂主体，其设计与2020年10月22日提交的欧洲申请20203266.0中的设计相同。
[0020]根据本专利技术的另一实施例，反射测量路径(并且优选地每个反射测量路径)具有至少5
°
和最多45
°
的反射角，优选地具有至少10
°...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量高压管线中流体通流的通流测量系统(11)，包括：测量体(13)，其具有入口法兰(16)、出口法兰(17)和流体通道(15)，其中所述流体通道(15)在所述入口法兰(16)和所述出口法兰(17)之间延伸并且具有通道轴线(22)；超声波测量装置(29)，其集成在所述测量体(13)中；以及流动调节器(25)，其布置在所述流体通道(15)中所述超声波测量装置(29)的上游，其中用于紧固器件的孔(19)的布置设置在所述出口法兰(17)处，并且所述测量体(13)的轴向延伸的出口紧固区域(21)由所述孔(19)的长度限定，其中所述超声波测量装置(29)具有至少一个反射测量路径(31、32)，其由第一超声波换能器(35)、反射器(36)和第二超声波换能器(37)跨越，并穿过所述流体通道(15)在测量平面中延伸，使得所述第二超声波换能器(37)布置在所述第一超声波换能器(35)的下游，其中位于下游的所述第二超声波换能器(37)被布置在所述出口紧固区域(21)中或突出到所述出口紧固区域(21)中。2.根据权利要求1所述的通流测量系统，其特征在于，所述超声波测量装置(29)包括至少两个反射测量路径(31、32)，其中所述反射测量路径(31、32)中的每一者由第一超声波换能器(35)、反射器(36)和第二超声波换能器(37)跨越，并穿过所述流体通道(15)在测量平面中延伸，使得所述第二超声波换能器(37)布置在所述第一超声波换能器(35)的下游。3.根据权利要求2所述的通流测量系统，其特征在于，在所述测量平面中的一者中，并且优选地在所述测量平面中的每一者中，在所述第一超声波换能器(35)和所述第二超声波换能器(37)之间延伸的连接线(39)倾斜于所述通道轴线(22)延伸。4.根据权利要求2或3所述的通流测量系统，其特征在于，所述测量平面中的至少一个，并且优选地所述测量平面中的每一者，从平行于所述通道轴线(22)延伸的对齐开始，关于相关的所述反射器(36)的垂线(41)倾斜。5.根据权利要求4所述的通流测量系统，其特征在于，倾斜角的幅度至少为5
°
且最多为60
°
，优选地至少为15
°
且最多为45
...

【专利技术属性】
技术研发人员：格里，
申请(专利权)人：西克工程有限公司，
类型：发明
国别省市：