一种大口径多声道流道分区对射式超声波燃气表制造技术

本实用新型专利技术隶属于流量计量设备的技术领域，具体涉及一种大口径多声道流道分区对射式超声波燃气表，旨在解决现有技术无法实现在满足流量计压损条件下，口径

【技术实现步骤摘要】
一种大口径多声道流道分区对射式超声波燃气表


[0001]本技术隶属流量计量设备的
，具体涉及一种大口径多声道流道分区对射式超声波燃气表
。

技术介绍

[0002]在步入物联网大数据及人工智能与工业自控时代，对于工业及公用水
、
热
、
燃气供给计量领域，由全电子模式流量计逐步取代机械式或机电组合模式流量计，已成不可逆转的大趋势
。
[0003]按照实际应用所需，流体计量行业或场合期待口径规格兼容性好
、
低压损
、
大量程比
、
高精度
、
高可靠性
、
无磨损器件
、
耐久性及经济性好的标准流量计量器具
。
近几年，全电子模式对于气体流量计量，特别是燃气流量计量方面，兼容性较好且已经在应用的有热式质量流量计和超声波流量计
。
[0004]随着
AMS(ACAM)、TI
等公司先后推出高精度的
ASIC
气体时差计时芯片起
(2012
～
2017)
，才使得超声波测量流速的时差方式，应用于气体流量测量与计量及其应用推广成为可能，其中，一个重要的应用领域就是燃气计量
。
[0005]在气体，特别是燃气计量领域，目前广泛采用的仍然为机械式气体流量计
。
如膜式流量计
(
主要为小口径应用，如户用
)、
涡轮流量计
、
罗茨流量计
、
腰轮流量计等，而涡街流量计
、
热式流量计
、
超声波流量计为电子式流量计
。
[0006]对燃气计量领域，从应用技术上更加关注大口径燃气管道流量的测量或计量；大口径燃气管道与中小管径燃气管道相比，其管道口径大
、
管道内燃气流速的分布不均，从而涉及管内流通的燃气流量分布和变化范围更大，所以，要求总流量测量要能跟随管道内流动流体的分布，做到更为精确测量和具备更高的量程比；由此可知，提高大口径燃气管道流量测量的精度和量程比要比中小管径燃气管道的技术难度大得多；采用何种测量方法
、
采用何种结构的流量计，才能使大口径燃气管道流量测量的精度高和量程比大，这是本案要解决的技术问题；以下，对大口径燃气管道流量测量的技术背景进行概述和分析
。
[0007]膜式流量计
、
涡轮流量计
、
罗茨流量计
、
腰轮流量计，无论其原理是容积模式还是速度模式，均为机械形式流量计；根据原理，机械式流量计测量流体是被动的，需要流体提供动能；其普遍存在的缺陷是由于磨损和机械阻尼变化而致寿命短，又因为需要流体的动能驱动而使得测量的量程比很低
。
[0008]以全电子方式测量的热式质量流量计，它依从流速变化
‑
温度变化
‑
电阻值变化的线性关系，其突出的优点是对于单一组份气体，可以直接测量和计量气体质量流量，对不同口径兼容性好
、
压损低
。
但是，依原理，它是以一个点来取样测量的，所以有致命缺陷
:1)
对于大口径，管道内气体速度变化范围大，如果只设置一个或几个有限的测量点，所取值的精度很有限；
2)
遇到含水气体，依据原理，其测量取值就会失准，以至于无法计量；
3)
只能测量单一组份的气体流量，不能测量多组份的气体流量，尤其是不能测量组分变化的多组份气体流量
。
所以，对于复杂工况情况，这种模式的应用推广难度较大
。
[0009]以全电子方式测量的涡街流量计，按照原理，其优点为所测体积流量不受被测流体的温度
、
压力
、
密度等参数影响；但对于可压缩及速度多变的气体，其一个探头无法准确测量管内工况变化，测量误差很大；另外，涡街流量计受制于其抗震动及抗污染能力差，特别是涡街流量计受小雷诺数的下限限制而不能测量低流速气体，所以涡街流量计的量程比也较低，影响其应用推广
。
[0010]以全电子方式测量的超声波流量计为速度式流量计，其采用时差方式测量原理为：在流动流体中，按前
、
后一定间隔，布置两个超声波换能器，提取声波顺流和逆流需要的时差，联立计算出流体流速，再按照管道截面积及流通的时间，计算出流量
。
所以，用超声波时差法测量流体的流速是主动的形式，即如果流速为0，也不影响其正常测量
(
比如可通过时差间接测量介质温度
、
密度
)。
超声波测量流速的采样是声波在两个换能器之间形成的柱状空间而不是一个点，所以，如果在管道内的截面上，按照不同高度与方位，布置多对组合的换能器，那么就能有代表性地
、
全方位
、
有效地测量流体流速
。
另外，对于不同密度
、
不同温度下的介质，声速就不同，所以，对于一对换能器的安装间距确定的情况下，标定过的流量计，可以根据超声波声速及管道压力
、
温度来推导计算出流体的密度
。
[0011]从以上对采用全电子方式计量气体体积的几种原理及其实施可以看出，对流动流体的流速采样可分为两类：
[0012]1)
以点为流速采样依据，计算体积流量：即取一个点或几个点作为直径为
D
的流量计的截面积
S
的流体流速的代表，根据这几个点流速变化的关系，推导出在管道直径
D
截面积
S
的总流速
Vt
，经过流过流量计管段长度
L
的时间
T
L
后，其通过管内的流体体积
U
L
＝
S
×
Vt
×
T
L
,
这里
Vt
是唯一的变量，
Vt
在时间
T
L
之内都是变化的，所以体积流量
U
L
的精度取决于
Vt
精度，而
Vt
的精度取决于在一个管截面上采样点的数量多少以及点的分布；通常，受传感器安装条件的限制，采样点数量很少，所以致使所测量出的体积
U
L
精度有限
。
[0013]2)
以柱状体积为流速采样依据，计算体积流量：超声波时差法对流速的采样
、
计算实际上已经求得两个换能器间柱状体积内的流速平均值采样的时间是
Tx
，这里的与
1)
中
Vt
的区别是：通过
Tx
求得的是确定值，而在
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大口径多声道流道分区对射式超声波燃气表，其特征是
:
包括管体套管
(11)、
固定座一
(12)、
定位帽
(14)、
螺栓一
(16)、
螺栓二
(17)、
内衬管一
(22)、
走线管一
(222)、
固定座二
(229)、
走线槽一
(224)、
盖一
(23)、
内衬管二
(55)、
走线管二
(551)、
换能器
(33)、
压盖
(88)、
仪表盒一
(66)、
仪表盒二
(77)、
玻璃面
(79)
；在大口径流量计管体套管
(11)
内的中部与两端安置了三段式结构的内衬管；位于两端的内衬管一
(22)
，其内部有固定座二
(229)、
走线槽一
(224)
和走线管一
(222)
；换能器
(33)
以嵌入方式固定在固定座二
(229)
中；数个固定座二间彼此独立且由走线槽一连接，走线槽一
(224)
最终汇聚于走线管一
(222)
；当完成信号线布线后，走线槽一
(224)
将由盖一
(23)
紧配封闭；内衬管二
(55)
内部有纵
、
横交叉的分区隔板二
(555)
和封闭的走线管二
(551)
，走线管二的中部有信号线
(333)
引出的过孔一
(552)
，它与内衬管二
(55)
中间的定位槽二
(554)
相通，定位槽二
(554)
由管体套管中部的固定座一
(12)
内的定位帽
(14)
定位固定
、
密封；两个结构相同的内衬管一
(22)
与中部内衬管二
(55)
两端外圈以定位头一
(223)、
定位槽一
(553)
对接固定，同时，走线管一
(222)
嵌入走线管二
(551)
中嵌接，形成完整的信号线通道；仪表盒为双层结构，即仪表盒一
(66)
承担与管体套管
(11)
固定座一
(12)
的连接，仪表盒二
(77)
承担电路板
(81)、
电池
(82)
的安置及其密封；由此，形成一个由换能器
(33)
开始，将信号线
(333)
通过走线槽一
(224)
和走线管一
(222)、
走线管二
(551)
从内衬管二中间的定位槽二
(554)
引出送达仪表盒二
(77)
与电路板
(81)
电性连接，构成了一种适应四声道
、
流道四分区的对射式超声波燃气表
。2.
根据权利要求1所述一种大口径多声道流道分区对射式超声波燃气表，其特征是
:
所述的换能器
(33)
嵌入方式固定在固定座二
(229)
中；进一步，凸头三
(332)
与定位曲面
(227)
紧配，定位面四
(331)
与定位面二<...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：觉隆传感技术深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：