【技术实现步骤摘要】
本专利技术包括流体测量在内的能源领域以及机械设备领域，具体为一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置。
技术介绍
1、差压式流量计具有成熟普遍、可靠性高、测量范围广等优点，在许多工业领域都有实际应用。差压式流量计通常由初级元件（流量检测部件，例如单独的孔板、文丘里管、长径喷嘴等）和次要元件（差压变送器和流量指示器）组成。初级元件安装在管道中，用于在流体流过时产生一定的压力损失。这个压力损失与流过初级元件的流体速度的平方成正比，即压力损失与流速存在一一对应的关系。通过测量流体流经节流元件前后的压力变化，并结合初级元件的特性，可以计算出流体的流速。根据连续性方程，可以进一步计算出流量。最近几十年，由于过程工业、公用设备等对于流量测量的需求快速增长，众多科研工作者对差压式流量计进行了大量的实验和理论研究，使其结构更加完善，能够适应多数工程应用场景，广泛应用在能源、化工、航空航天等领域。差压式流量计作为一种高效率流体流量测量装置，其测量准确度也会受到众多因素的影响。节流过程中需要保证流体脉动程度维持在一定范围，同时节流前后不宜出现流体的相态变化，否则过度的脉动与空化会严重影响测量精度。空化效应是由于流场中某个区域的局部压力降低至当地温度对应下的饱和压力时，液体分子蒸发形成气泡或空穴的过程。这些空穴是一些单个的球形空泡或多个空泡积聚形成的空泡群或外形不规则的空腔，迁移到相对高压区域被压缩并迅速溃灭，造成局部剧烈振荡和破坏，通常发生在高速流动、湍流强度较高的液体中，常见于液体中的涡流、涡轮机械、水泵、喷嘴和船舶螺旋桨等流体机械设备。空化现象通
2、低温流体经管道输送过程中，多数情况下会处于过冷状态或接近饱和液态，经过突扩或突缩管道、大曲率节流元件时难以避免空化效应的产生。现有技术中，差压式流量计的标准节流元件多数选择文丘里管、孔板、喷嘴等结构，这些结构在测量低温流体时存在以下问题：低温流体经过文丘里管或喷嘴的喉部、孔板开孔时，流速达到最大，静压最低，达到空化压力，在下游产生剧烈的汽化相变，大量气泡的产生、生长、溃灭过程对流体产生剧烈扰动，破坏液相的稳定性与连续性，产生压力脉动，进而影响流量测量精度。
3、为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，使之适用于低温流体流量测量，在节流过程中削弱空化程度，保持流动过程中的稳定性，使流体空化程度维持在可接受的范围，以达到提升低温流体流量测量精度的目的。
4、与专利cn105526978a“一种单相低温流体流量测量装置”的技术对比中
5、1、专利cn105526978a中，使用小孔径文丘里管测量低温流体流量，流量测量范围受到限制，涵盖6g/s~480g/s的量程范围。而本专利技术为解决特殊工程问题，适应低温流体大流量（10kg/s~400kg/s）工作环境，采用流线型回转体节流元件、前后布置翼型整流格栅的方式测量低温流体流量。
6、2、专利cn105526978a中，使用小孔径文丘里管测量低温流体流量，结构简单，造价便宜，具有永久压力损失小等优点，但在节流元件的几何结构设计上并未考虑如何弱化空化效应的产生。而本专利技术为满足大口径管道（270mm~320mm）测量要求，对节流元件重新设计，并在节流元件前后加装整流格栅，使整体压力损失分散到格栅、流线型回转体、格栅三级结构中，减少流体流动过程中的压力剧烈变化，削弱空化效应，提升流动稳定性与测量准确性。
7、与专利cn219573147u“一种低温液体流量测量装置”的技术对比中
8、专利cn219573147u中，采用流量传感器得到液体流量信息，并未对流量传感器工作原理做出描述。而本专利技术利用压力传感器测量流体流经节流元件过程中产生的压力差，通过确定压力差与流量的对应关系，实现对流体的精确测量。
9、专利cn219573147u中，使用水冷却箱储存低温液体，抽水泵为液体流动提供动力等。本专利技术结构由流线型回转体节流元件、整流格栅等构成，与专利cn219573147u存在明显差异，本专利技术原理明确清晰，为解决差压式流量测量装置用于测量低温流体过程中的空化问题提供结构设计上的技术储备。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，以实现提升低温流体流量测量精度的目标。通过采用上游整流格栅、流线型回转体和下游整流格栅三级结构，可将压降分散到三级节流结构中，减小低温流体流动过程中产生的压力突变，削弱低温流体的空化程度，提高流动稳定性，提升流量测量精度。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，包括流线型回转体节流元件、整流格栅、压力传感器、温度传感器、测压槽、连接用管道和数据采集处理模块，所述连接用管道内有流线型回转体节流元件，所述连接用管道内壁面在流线型回转体节流元件前后开有环形的测压槽，所述连接用管道上下游使用法兰连接；
4、所述流线型回转体节流元件，包括流线型回转体和固定肋板，所述固定肋板的窄侧通过焊接与流线型回转体连接；所述固定肋板宽侧通过卡槽或焊接与连接用管道相连；
5、所述整流格栅有相同规格的2套分别固定在流线型回转体节流元件上游与下游，每个所述整流格栅，包括格栅框架和翼型栅条，所述格栅框架直径与连接用管道相等；
6、所述压力传感器，沿环形的测压槽均匀布置；
7、所述温度传感器，沿连接用管道内圆周均匀布置3个测点；
8、所述连接用管道外壁应包覆有保温材料，宜选用与上下游管道相同的保温材料。
9、作为本专利技术进一步改进：所述流线型回转体，其母线最大相对弯度为2.5%，且最大相对弯度位于母线前后端点连线长度的36%处，相对厚度为16.5%，其回转轴线贯穿母线的前缘点与后缘点。
10、作为本专利技术进一步改进：所述流线型回转体固定肋板的斜边处在直角边下游。
11、作为本专利技术进一步改进：所述流线型回转体轴线、整流格栅轴线应当与连接用管道的轴线重合。
12、作为本专利技术进一步改进：所述连接用管道的直径变化范围为270mm-320mm。
13、作为本专利技术进一步改进：所述翼型栅条总数为20个，纵向栅条与横向栅条各10个，垂直交叉排列，每个纵向翼型栅条之间相互平行排布，相邻栅条间垂直距离为管道内径的10%，每个横向翼型栅条之间相互平行排布，相邻栅条间垂直距离为管道内径的10%，所述翼型栅条之间、所述翼型栅条与环形框架之间采用插槽连接，焊接固定。
14、作为本专利技术进一步改进：每个翼型栅条，其截面呈轴对称，最大厚度14.99%在翼弦前段30.9%长度处，最大相对弯度为2.01%，出现在翼弦前段40%长度处。
15、作为本专利技术进一步改进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，包括流线型回转体节流元件、整流格栅（3）、压力传感器（5）、温度传感器（6）、测压槽（7）和连接用管道（8），其特征在于，所述连接用管道（8）内有流线型回转体节流元件，所述连接用管道（8）内壁面在流线型回转体节流元件前后开有环形的测压槽（7），所述连接用管道（8）上下游使用法兰连接；
2.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述流线型回转体节流元件（1），其母线最大相对弯度为2.5%，且最大相对弯度位于母线前后端点连线长度的36%处，相对厚度为16.5%，其回转轴线贯穿母线的前缘点与后缘点。
3.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述固定肋板（2）的斜边处在直角边下游。
4.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述整流格栅（3）轴线应当与连接用管道（8）的轴线重合。
5.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述连接用管道的直径变化范围为270mm
6.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述翼型栅条（4）总数为20个，纵向栅条与横向栅条各10个，垂直交叉排列，每个纵向翼型栅条之间相互平行排布，相邻栅条间垂直距离为管道内径的10%，每个横向翼型栅条之间相互平行排布，相邻栅条间垂直距离为管道内径的10%，所述翼型栅条之间、所述翼型栅条与环形框架之间采用插槽连接，焊接固定。
7.根据权利要求5所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：每个翼型栅条（4），其截面呈轴对称，最大厚度14.99%在翼弦前段30.9%长度处，最大相对弯度为2.01%，出现在翼弦前段40%长度处。
8.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：上游所述测压点5-1应在上游所述整流格栅几何中心沿流体流动反方向100mm~120mm处，上游所述整流格栅几何中心与流线型回转体前缘点距离应为350mm~400mm，下游所述整流格栅几何中心与流线型回转体后缘点距离应为500mm~600mm，下游所述测压点5-3应在下游所述整流格栅几何中心沿流体流动反方向100mm~120mm处。
9.根据权利要求1所述的一种宽量程低温流体用差压式流量测量装置，其特征在于：每个所述环形的测压槽（7）内嵌4个均匀排布的压力测点，每个压力测点与截面圆心连线的夹角为直角，对应测压槽（7）引压管的引压口外连接引压管，对应测压槽（7）引压管末端连接压力传感器（5）。
10.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述温度传感器（6），为铂热电阻，测温范围为-200℃至100℃时，所述温度传感器（6）与上游环形的测压槽（7）距离为该测压槽（7）与固定肋板（2）宽侧前缘距离的30%，靠近上游测压槽（7）。
...【技术特征摘要】
1.一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，包括流线型回转体节流元件、整流格栅（3）、压力传感器（5）、温度传感器（6）、测压槽（7）和连接用管道（8），其特征在于，所述连接用管道（8）内有流线型回转体节流元件，所述连接用管道（8）内壁面在流线型回转体节流元件前后开有环形的测压槽（7），所述连接用管道（8）上下游使用法兰连接；
2.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述流线型回转体节流元件（1），其母线最大相对弯度为2.5%，且最大相对弯度位于母线前后端点连线长度的36%处，相对厚度为16.5%，其回转轴线贯穿母线的前缘点与后缘点。
3.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述固定肋板（2）的斜边处在直角边下游。
4.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述整流格栅（3）轴线应当与连接用管道（8）的轴线重合。
5.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述连接用管道的直径变化范围为270mm~320mm。
6.根据权利要求1所述的一种低温流体用宽量程抗空化流量测量装置，其特征在于：所述翼型栅条（4）总数为20个，纵向栅条与横向栅条各10个，垂直交叉排列，每个纵向翼型栅条之间相互平行排布，相邻栅条间垂直距离为管道内径的10%，每个横向翼型栅条之间相互平行排布，相邻栅条间垂直距离为...
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