專利名稱：Dl管道流量傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型，涉及一種管道流量傳感裝置，它不但能對管道流體的流量進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測傳感，而且還能作為管道上必不可少的一種標(biāo)準(zhǔn)管件，無流體流量測量附加能量損失， 其接口與通用標(biāo)準(zhǔn)化信號傳感器和通用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字流量儀表連接，即可實(shí)現(xiàn)對管道中流體流量信號的自動(dòng)傳感檢測輸出和流量數(shù)字顯示，具有結(jié)構(gòu)簡單免維護(hù)和可降低工程造價(jià)等特點(diǎn)。2.
背景技術(shù)：
根據(jù)資料收集研究和檢索，目前，已公知的管道流量測量傳感方式基本可分為以下幾類，以下分類論述。第一類，普通旋翼式或螺翼式水表等流速型流量測量裝置，如附圖11和附圖12所示。圖11所示的是我們千家萬戶日常使用的普通水表，內(nèi)部是一個(gè)由塑料齒輪組成的機(jī)械計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)；圖12所示裝置，實(shí)際上是對圖11所示裝置測量功能的放大，主要用于較大口徑管道流量的測量，它是在大口徑管道的中軸線位置上重合軸線安裝一個(gè)螺旋漿傳感機(jī)構(gòu)，工作時(shí)螺旋漿傳感機(jī)構(gòu)先受管道中流體的作用，將流體的流速轉(zhuǎn)換為螺旋漿傳感機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，再通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)將螺旋漿傳感機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速傳遞到管外，然后，在管外再利用圖11所示裝置測量流量。第二類，渦輪或渦街式等流速型流量測量裝置，分別如附圖10和附圖6所示，其測量原理和上述附圖12所示裝置的測量原理是基本相同的。附圖10所示的是渦輪流量計(jì)，其實(shí)在管道的中軸線位置上重合軸線安裝的也是一個(gè)螺旋漿傳感機(jī)構(gòu)，一次儀表主要是計(jì)數(shù)功能；附圖6所示的渦街流量計(jì)，其實(shí)是在管道的中軸線位置上重合軸線安裝的還是一個(gè)螺旋漿傳感機(jī)構(gòu)，只不過在這里是將此螺旋漿傳感機(jī)構(gòu)安裝在一個(gè)薄壁小管中罷了，薄壁小管主要起穩(wěn)定水流的作用，一次儀表仍是計(jì)數(shù)功能。以上兩類流速型流量測量傳感裝置，其測量原理對流體的流線均勻穩(wěn)定度要求高，通常要求裝置安裝位置前后要有一定長度(3 5倍管徑)的直管段，以保持流體的流線均勻穩(wěn)定，還要有活接頭或伸縮器管件配用，否則，檢修更換拆卸不便。因?yàn)槠溆行D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所以，它們的結(jié)構(gòu)都有一定的復(fù)雜性，又因主要部件長期處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，易磨損，定期校正、維修工作量大，而且，流體中的雜物易纏繞轉(zhuǎn)輪造成較大的測量誤差，另一個(gè)最主要缺點(diǎn)，是測量附加管道能量損失高，浪費(fèi)能源，一般只適用于管網(wǎng)用流末端允許消能時(shí)的計(jì)量。第三類，是V錐流量傳感裝置，如圖8所示。圖8是V錐流量傳感裝置該裝置是在大口徑管道的中軸線位置上重合軸線安裝一個(gè)V錐傳感機(jī)構(gòu)，V錐的錐面作為迎流面，感受流體的流速在錐面改變時(shí)壓力的變化，并將此變化信號傳到管外，由一次儀表測量，以此來達(dá)到測量管道中流體流量的目的；此類裝置，其測量原理對流體的流線均勻穩(wěn)定度要求也較高，通常也要求裝置安裝位置前后要有一定長度(3 5倍管徑)的直管段，以保持流體的流線均勻穩(wěn)定，還要有活接頭或伸縮器管件配用，否則檢修更換拆卸不便，此類與前面的兩類相比，只是有無旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的差異，所以，它們的最主要缺點(diǎn)都是流量測量附加管道能量損失高，浪費(fèi)能源。第四類，是孔板式差壓流量傳感裝置，如附圖13所示。附圖13是一種法蘭夾板式管道內(nèi)裝孔板式差壓流量傳感裝置，管道中流體經(jīng)過孔板中間的小孔時(shí)，因流體自身的特性，其流速會(huì)自動(dòng)增大，壓力會(huì)自動(dòng)降低，本裝置就是利用這個(gè)特點(diǎn)，通過測量小孔中的壓力和孔板外管內(nèi)壓力的壓力差值，然后，再通過數(shù)學(xué)模型和電子數(shù)字化或機(jī)械式一次儀表來測量管道流量，在此數(shù)學(xué)模型中，需要對測量獲得的差壓值進(jìn)行開平方運(yùn)算；此類裝置安裝位置前后也要求有一定長度(3 5倍管徑)的直管段，以保持流體的流線均勻穩(wěn)定，還要有活接頭或伸縮器管件配用，否則檢修更換拆卸不便。它最主要缺點(diǎn)是流量測量附加管道能量損失特高，而且在所有已有流量測量傳感方式中，這種孔板的流體能量損失最大，嚴(yán)重浪費(fèi)能源，很不適宜在大口徑大流量管道上應(yīng)用， 應(yīng)用范圍很有限，在當(dāng)今提倡節(jié)能低碳的時(shí)代，應(yīng)淘汰此類計(jì)量裝置。使用該裝置，就相當(dāng)于在管道上裝上了一個(gè)開得很小的閘門，截住了管道的正常流通；除此內(nèi)裝孔板外，也有一種體積大結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的環(huán)型孔板流量傳感裝置，其測量原理和內(nèi)裝孔板大致相同，也是要求在直管段安裝，但流量測量附加管道能量損失較小。第五類，是管式或插入式電磁流量傳感裝置，基本原理如附圖5所示。附圖5是電磁流量傳感裝置，本裝置在管外有一通電線圈，在管內(nèi)形成電磁場，它是利用管中流過的導(dǎo)電流體穿過磁場磁力線時(shí)會(huì)引起管外磁場線圈感應(yīng)電動(dòng)勢變化的原理來測量流量的，也有相應(yīng)的計(jì)算數(shù)學(xué)模型公式，流速與感應(yīng)電動(dòng)勢成函數(shù)關(guān)系；管式電磁流量傳感裝置的測量區(qū)管段及形成此管段測量磁場的線圈骨架必須用非導(dǎo)磁材料制成，管外線圈尺寸大，所以，它的造價(jià)高，但是，有無測量附加管道能量損失的優(yōu)點(diǎn)。由于管式電磁流量傳感裝置的管外線圈很大，造價(jià)高，所以，后來又開發(fā)了如附圖 7所示的是插入式電磁流量傳感裝置，原理與管式相同，只不過是把線圈做在了一個(gè)棒上， 然后再將此棒插入要測量流量的管中，這種方式雖成本有所降低，但是，由于磁場分布均勻度不如管式，所以測量精度也不如管式。但是，不論是是管式或插入式電磁流量計(jì)，線圈繞制都較復(fù)雜，維護(hù)技術(shù)有一定難度。另一方面，在應(yīng)用流量計(jì)的泵房等現(xiàn)場，往往都有電機(jī)和高低壓線路等電磁場干擾在這樣的環(huán)境中測量誤差也較大，而且影響無規(guī)律，有很大的不確定性。第六類，是超聲波流量傳感裝置，如附圖9所示。附圖9是超聲波流量傳感裝置其一次儀表帶有兩個(gè)電極，應(yīng)用時(shí)兩個(gè)電極分別卡在管道外壁的某一直徑位置上，一個(gè)電極為超聲波發(fā)射極，另一個(gè)電極為超聲波接收極，事先要測量出管徑、管道壁厚和管道材質(zhì)等參數(shù)輸入儀表的數(shù)學(xué)模型中供儀表自動(dòng)計(jì)算用， 該設(shè)備還配有一個(gè)測厚儀專用于測量管道壁厚，此類流量測量裝置有移動(dòng)和固定式兩種， 無測量附加管道能量損失，移動(dòng)式使用也較方便。但是，該裝置的最主要缺點(diǎn)是技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)太高，在使用方面，其超聲波發(fā)生和接收裝置及其信號電子放大電路等抗電源干擾能力差，尤其是安裝在現(xiàn)場使用市交流電源的固定式設(shè)備，極易受電源干擾，測量誤差較大的情況尤為嚴(yán)重。上述第五類電磁流量傳感裝置和第六類超聲波流量傳感裝置的流量傳感機(jī)構(gòu)都有一個(gè)共同點(diǎn)，即在安裝位置前后，都要求有一定長度(3 5倍管徑)的直管段，以保持流體的流線均勻穩(wěn)定，管式電磁流量傳感裝置也要有活接頭或伸縮器管件配用，否則檢修更換拆卸不便；另一方面，初級感應(yīng)輸出信號十分微弱，尤其是超聲波流量計(jì)更弱，往往只是在微伏級，對放大電路及工作電源要求很高，非常容易受到來自電源的干擾，影響設(shè)備工作的穩(wěn)定性和計(jì)量準(zhǔn)確性，校驗(yàn)和維護(hù)費(fèi)用很高。在以上對已有技術(shù)背景的說明中，參考的主要文獻(xiàn)資料如下。(1)《節(jié)能與環(huán)?！冯s志2010年2期，開封開德流量儀表有限公司的流量計(jì)產(chǎn)品資料。(2)《水泵及水泵站》中國建筑出版社，湖南大學(xué)姜乃昌編。(3)《孔板流量計(jì)》上海自動(dòng)化儀表廠產(chǎn)品資料。(4)《超聲波流量計(jì)》遼寧本溪無線電設(shè)備廠產(chǎn)品資料。
3.
實(shí)用新型內(nèi)容由以上對已有流量測量傳感裝置的技術(shù)原理及特性分析可知，在已有的管道流量測量傳感技術(shù)方法中，同時(shí)具備具有結(jié)構(gòu)簡單基本免維護(hù)、對安裝位置前后直管段無特殊要求，通流順暢、無測量附加管道能量損失、節(jié)能效率高，初級傳感輸出信號強(qiáng)及可節(jié)省管件、降低工程造價(jià)等特點(diǎn)的的管道流量傳感測量裝置真是為數(shù)不多。本著節(jié)約能源、物盡其用、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠又能經(jīng)久耐用的原則，為了達(dá)到彌補(bǔ)和克服已有的管道流量測量傳感技術(shù)方法中缺陷和不足的目的，設(shè)計(jì)了本實(shí)用新型的技術(shù)方案。本實(shí)用新型的目的，是提供一種新型管道流量傳感裝置，通過對流過管道彎管段流體動(dòng)量沖力的感受傳感，不僅能達(dá)到測量管道流體流量的目的，而且具有結(jié)構(gòu)簡單免維護(hù)、通流順暢、無測量流量附加管道能量損失節(jié)能效率高和節(jié)省管件可降低工程造價(jià)等特點(diǎn)ο本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是用一同徑順流三通管作殼體， 在其分叉直管段出口設(shè)法蘭蓋板，在同徑順流三通管直管段內(nèi)軸向，設(shè)置一個(gè)分兩段用不銹鋼螺栓連為一體的圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流空心通透體，其圓平面端帶有一個(gè)定位導(dǎo)向軸，在蓋板上安裝傳感器接頭的偏心孔內(nèi)，通過絲扣連接安裝一個(gè)分兩段加工成的推力傳遞軸套，然后，在法蘭蓋板上此孔內(nèi)套住連接好的推力傳遞軸套，用絲扣連接上傳感器接頭，再將圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體定位導(dǎo)向軸與安裝在蓋板上的推力傳遞軸套用螺栓相連接，并在推力傳遞軸套的連接螺栓頂部加一只壓縮彈簧，這樣，當(dāng)有流體通過彎管時(shí)，進(jìn)入彎管內(nèi)流體的動(dòng)量就會(huì)自動(dòng)對圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體產(chǎn)生一個(gè)軸向推力，此推力可壓縮上述彈簧，使推力傳遞軸套一端頂緊標(biāo)準(zhǔn)差壓傳感器正壓端，從而，差壓傳感器便可感受流體動(dòng)量產(chǎn)生的壓力，以此來達(dá)到監(jiān)測流體流量之目的。本實(shí)用新型的有益效果是充分有效地利用了流體在管道轉(zhuǎn)彎段改變流向時(shí)的軸向力做功，來感受傳感測量通過流體的流量，很方便地將管道流體流量轉(zhuǎn)變?yōu)榉奖阌猛ㄓ脴?biāo)準(zhǔn)差壓傳感器接口連接測量的機(jī)械壓力，進(jìn)一步，再通過差壓傳感器將此機(jī)械壓力轉(zhuǎn)換為待測的通用標(biāo)準(zhǔn)模擬電壓信號，此標(biāo)準(zhǔn)模擬電壓信號進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字流量積算儀表后，就能將管道流量轉(zhuǎn)變?yōu)榱髁啃畔?shù)據(jù)。該裝置可依據(jù)國際管道管件規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，使本實(shí)用新型實(shí)施例產(chǎn)品的生產(chǎn)、安裝和調(diào)試、使用標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化，因?yàn)槠渚哂袠?biāo)準(zhǔn)彎頭管件的安裝結(jié)構(gòu)，再加上本裝置自身具備的測量原理特性，使其在安裝位置前后，無需設(shè)置直管段和活接頭或伸縮器的要求，測量仍然準(zhǔn)確，拆卸更是方便，在感受傳感測量通過流體流量的過程中，無轉(zhuǎn)動(dòng)磨損部件，無測量附加管道能量損失，結(jié)構(gòu)簡單、基本免維護(hù)、制造費(fèi)用也低，在工程建設(shè)中選用本裝置，可節(jié)省管件降低工程造價(jià)，也能為日后的長期運(yùn)行使用節(jié)能、節(jié)約運(yùn)用成本。
4.
圖1是本實(shí)施例在管道內(nèi)有流量通過，流體處于流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的剖面構(gòu)造圖。圖2是本實(shí)施例在管道內(nèi)無流量通過，流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的剖面構(gòu)造圖。圖2和圖1中，1.同徑順流三通管作殼體，2.圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體，3.進(jìn)口法蘭，4.出口法蘭，5.推力傳遞軸套，6.傳感器接頭，7.差壓傳感器，8.差壓傳感器背壓連接管，9.法蘭蓋板，10.壓縮彈簧，11.連接螺栓，12.流量傳感閥曲面導(dǎo)流體定位導(dǎo)向軸， 13.可遠(yuǎn)傳差壓流量信號線，14.壓力平衡回流孔。圖3是本實(shí)用新型的外形示圖，也作為摘要附圖。圖4是本實(shí)用新型裝置的傳感器連接件及二次儀表示圖；圖5是已有的電磁流量傳感裝置示圖；圖6是已有的渦街流量計(jì)傳感裝置示圖；圖7是已有的插入式電磁流量傳感裝置；圖8是已有的V錐流量傳感裝置；圖9是已有的超聲波流量傳感裝置其一次儀表帶有兩個(gè)電極；圖10是已有的是渦輪流量計(jì)傳感裝置；圖11是已有的普通測流量的水表；圖12是已有的渦輪傳感大管徑測流量水表；圖13是一種已有的法蘭夾板式管道內(nèi)裝孔板式差壓流量傳感裝置；圖14是本實(shí)用新型裝置軸線與水平成正銳角，流體下進(jìn)上出安裝時(shí)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算簡圖；圖15是本實(shí)用新型裝置軸線與水平成正90度角，流體下進(jìn)上出安裝時(shí)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算簡圖；圖16是本實(shí)用新型裝置軸線與水平成負(fù)銳角，流體上進(jìn)下出安裝時(shí)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算簡圖；圖17是本實(shí)用新型裝置軸線水平安裝時(shí)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算簡圖；圖18是本實(shí)用新型實(shí)施例在泵房現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)的示意圖。
5.具體實(shí)施方式
在工程實(shí)際應(yīng)用中，雖然在不同場合根據(jù)需要，管道有不同的拐彎角度，但以90 度的彎頭管件應(yīng)用最廣，所以，本實(shí)用新型首選以90度拐彎管道為實(shí)施例的應(yīng)用對象，實(shí)現(xiàn)上述本技術(shù)方案。[0051]
以下結(jié)合附圖2和附圖3對本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步說明。本裝置實(shí)施應(yīng)用時(shí)，安裝在管網(wǎng)中需要設(shè)置90度管道彎頭管件的位置上，即可代替管道上的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)90度彎頭管件。本裝置殼體是一個(gè)同徑順流三通管，其形狀結(jié)構(gòu)，只要一看附圖3、附圖2和附圖1，即可想明白它是一個(gè)什么樣外觀形狀的東西。具有90度管道轉(zhuǎn)彎角度功能的同徑順流三通管，實(shí)質(zhì)上是由一個(gè)90度標(biāo)準(zhǔn)彎頭管和一個(gè)與其基本等長的同直徑直管段組合而成的管道配件，此同徑順流三通管的三個(gè)端面，均為同規(guī)格口徑標(biāo)準(zhǔn)尺寸法蘭盤，本實(shí)施例只不過是在其分叉端直管口法蘭盤上加上了蓋板而已，其90度彎管部分的基本尺寸為通用標(biāo)準(zhǔn)彎頭管尺寸，以方便本裝置在實(shí)施應(yīng)用時(shí)與管網(wǎng)管道連接，也就是說，本實(shí)施例裝置應(yīng)用時(shí)的實(shí)際安裝結(jié)構(gòu)長度，為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭管件的安裝結(jié)構(gòu)長度，本裝置可完全代替完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭管件的功能。附圖2和附圖1，均表達(dá)了本實(shí)施例裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、各部件的相對位置和相互連接關(guān)系。本裝置主要由一同徑順流三通管、帶法蘭的蓋板、順流三通管直管內(nèi)軸向帶定位導(dǎo)向軸的圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體、推力傳遞軸套和傳感器接頭連接組裝而成，本裝置內(nèi)的圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體，是一個(gè)由比重在0. 9 1. 0之間無污染潔凈環(huán)保工程塑料制成的、分上下兩段用不銹鋼螺栓連為一體的空心通透體，它在裝置中頂住安裝在蓋板上的推力傳遞軸套，這樣，從進(jìn)口流入本裝置內(nèi)流體的動(dòng)量，對圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體產(chǎn)生的軸向推力，就能由推力傳遞軸套傳遞到傳感器接頭處，在此，用通用標(biāo)準(zhǔn)差壓傳感器對其測量，傳感進(jìn)入彎管內(nèi)流體動(dòng)量在圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體軸向的沖力大小，并以此來傳感測量管道中流體流量的大小。由于采用了上述方案，因此，制成的本裝置就具有結(jié)構(gòu)簡單基本免維護(hù)、通流順暢、流量測量附加的管道能量損失小節(jié)能和節(jié)省管件可降低工程造價(jià)等特點(diǎn)，
以下結(jié)合附圖2和附圖1，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖2和圖1所示的本實(shí)用新型裝置在工作時(shí)，推力傳遞軸套直接接觸標(biāo)準(zhǔn)差壓傳感器正壓端，差壓傳感器背壓端通過金屬軟管與蓋板上的壓力平衡回流孔連通，這樣就可以平衡差壓傳感器兩端的水壓。在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用時(shí)，差壓傳感器輸出信號與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字流量積算儀表連接，這樣，差壓傳感器輸出信號所測量的數(shù)據(jù)，就正好是進(jìn)入彎管內(nèi)流體的動(dòng)量產(chǎn)生的軸向沖力，測出了此沖力的大小，然后，通過用流體動(dòng)量方程式建立的數(shù)學(xué)模型公式，再通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字流量積算儀表，即可由儀表自動(dòng)檢測計(jì)算出管道流量。在圖2和圖1所示的本實(shí)用新型裝置中，圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體，因其是用比重在0. 9 1. 0之間的小密度無污染潔凈環(huán)保工程塑料材料制成的，所以，其在被測流量的流體中浮力必須略大于或等于其重力，另一方面，彎管內(nèi)可移動(dòng)的圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體部件，在裝配過程中一定要通過配重調(diào)試，使其在彎管內(nèi)工作時(shí)的浮力與重力相互平衡抵消，而不影響測量結(jié)果，因此，本實(shí)用新型裝置在使用中可任意方向或角度安裝，均不會(huì)影響測量準(zhǔn)確性，但是，任意角度安裝時(shí)，一定要測量出流量傳感曲面導(dǎo)流體軸線方向與重力垂直線之間的安裝夾角的角度值，并將此數(shù)據(jù)輸入流量積算儀表的數(shù)學(xué)模型公式中， 否則，就會(huì)產(chǎn)生測量誤差，這是因?yàn)?，測量流量時(shí)，一定要考慮流體的重力對流體動(dòng)量沖力的影響。在圖2和圖1所示的本實(shí)用新型裝置中，圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體，首先，就其形體和工作特點(diǎn)而言，在進(jìn)入彎管內(nèi)流體的作用下，它在軸向只做少量移動(dòng)，對此，只要對比一下圖2和圖1的不同，便可了解清楚；其次，圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體的曲面迎流面， 在其移動(dòng)的軸向投影是一個(gè)正圓。本實(shí)用新型裝置工作時(shí)，圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體的曲面迎流面，必須是構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)彎頭管件外側(cè)管內(nèi)壁的一部分，此時(shí)，彎管內(nèi)過流通道空間， 是一個(gè)極為接近標(biāo)準(zhǔn)無內(nèi)障礙彎頭管件的內(nèi)部過流空間，所以，本實(shí)用新型裝置工作時(shí)，不但起到了普通標(biāo)準(zhǔn)彎頭的作用，而且與已有的流量傳感裝置相比，通流無障礙，無測量流量附加管道能量損失，節(jié)能效率高，這也是本實(shí)施例裝置與前述的幾種已有流量測量傳感裝置相比，之所以具有明顯節(jié)能效果的關(guān)鍵所在。圖2和圖1所示的本實(shí)用新型裝置，因?yàn)槭峭ㄟ^感受流體的動(dòng)量來測量流量的，所以稱之為“DL型管道流量傳感裝置”在此，DL為“動(dòng)量” 二字漢語拼音的縮寫，如果將本裝置進(jìn)一步開發(fā)成配套的流量計(jì)產(chǎn)品，則可以命名為“DL-XXX型流量計(jì)”，在此，XXX為本實(shí)用新型裝置實(shí)施應(yīng)用時(shí)的管道口徑規(guī)格，例如“DL-200型流量計(jì)”，即表示該流量計(jì)的安裝管道通徑為DN200。圖4是本實(shí)施例在現(xiàn)場實(shí)地應(yīng)用時(shí)選用的通用標(biāo)準(zhǔn)配件示圖。在圖4中，1.通用標(biāo)準(zhǔn)差壓傳感器；2.帶活接頭通用標(biāo)準(zhǔn)金屬軟管；3.通用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字流量積算儀表。本實(shí)施例在實(shí)際應(yīng)用中選用的數(shù)字流量積算儀表、差壓傳感器及背壓連接管配件等這三個(gè)部件，均為已有技術(shù)成品，這三個(gè)部件均可在五金機(jī)電市場上購置，不屬于本實(shí)用新型的申請專利保護(hù)范圍。通用標(biāo)準(zhǔn)差壓傳感器的成品，有壓力差從Pa到KPa及MPa等不同測量范圍和精度等級的系列產(chǎn)品，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)測量流量的大小和精度要求選用。通用標(biāo)準(zhǔn)差壓傳感器的輸出信號為0 5V或4 20mA的國際標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，可直接連接有標(biāo)準(zhǔn)模擬信號輸入接口的通用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字流量積算儀表。通用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字流量積算儀表，內(nèi)置有微電腦芯片和固化的數(shù)學(xué)模型計(jì)算程序及參數(shù)輸入方法，現(xiàn)場使用及數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳都很方便靈活。傳感器及背壓連接管配件，是在一般水暖五金商店就可買到的家用熱水器、淋浴頭等一類連接用的IM15不銹鋼金屬軟管，其抗腐蝕、柔軟性、承壓和耐用性等均可滿足使用要求。圖18是本實(shí)用新型實(shí)施例在泵房現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)的示意圖。6.測量原理與數(shù)學(xué)模型以下以簡明介紹本實(shí)用新型裝置的流量測量原理及流量計(jì)算數(shù)學(xué)模型。在工程實(shí)際應(yīng)用中，在不同的管網(wǎng)設(shè)備系統(tǒng)場合，根據(jù)需要，管道有不同的拐彎角度及管徑變化，下面先討論一個(gè)一般情況，如附圖14所示的彎管。設(shè)管道的管軸中心線位于xOz鉛垂平面上，管道的轉(zhuǎn)彎角度為α，兩端過流斷面面積分別為A1和A2,斷面平均流速分別為V1與V2，通過管道的流量為Q，轉(zhuǎn)彎管道中流體重力為G，現(xiàn)分析彎管內(nèi)的流體對管壁的作用力，這就是有關(guān)后面分析時(shí)，我們將要提到的本實(shí)用新型實(shí)施例中要用差壓傳感器測量的軸向推力。由于在本實(shí)施例中，選定的是等徑彎管，所以，在此可設(shè)，A1 =A2 = AjV1 = V2 = V, 又因?yàn)?，本?shí)施例中的圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體軸向移動(dòng)時(shí)是完全浸泡在流體中，其處在一個(gè)等壓的流體環(huán)境中，所以，可不考慮管內(nèi)流體壓力對其影響；另一方面，由于本方案的設(shè)計(jì)，使其浮力與重力相平衡，所以，就可以不考慮浮力與重力對圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體軸向移動(dòng)時(shí)的受力影響，根據(jù)以上條件，按附圖14所示的一般情況，根據(jù)流體力學(xué)應(yīng)用動(dòng)量方程，便可推導(dǎo)出進(jìn)入彎管內(nèi)流體對圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體軸向移動(dòng)時(shí)軸向推理大小的計(jì)算公式?，F(xiàn)設(shè)此推理大小為P1，與其大小相等方向相反的反作用力為FrzjPFrz = -P1對附圖14 所示的情況，F(xiàn)rz = ( β P Q2/A) _G COS ( α )，α <90°對附圖15 所示的情況，F(xiàn)rz = (β P Q2/A)_G C0S(0° )，α = 0°對附圖16 所示的情況，F(xiàn)rz = (β pQ2/A)_G C0S(a)，90° < a < 180°對附圖17 所示的情況，F(xiàn)rz = (β pQ2/A)_G COS(90° ) = β P Q2/A，a = 90°以上公式經(jīng)推導(dǎo)，可得出流量Q的計(jì)算公式，由于差壓傳感器正壓端和背壓端的壓力相等，即P = P2，所以差壓傳感器測得的差壓，即SP1,P1的大小就等于Frz，所以，對附圖17所示的情況，就有如下計(jì)公式P1 = β P Q2/AQ = (AP/ β P )1/2這就是附圖18實(shí)施例應(yīng)用情況時(shí)的流量測量計(jì)算數(shù)學(xué)模型公式。在以上公式中P為流體的密度，單位Kg/m3，流量Q單位m3/S，管徑單位m，管截面積m2，流體重力單位KN，F(xiàn)rz和P1的單位ΚΝ，β為流體動(dòng)量修正系數(shù)，在傳感裝置流量標(biāo)定時(shí)通過實(shí)測確定。7.結(jié)論綜上所述，利用本實(shí)用新型裝置開發(fā)流量計(jì)產(chǎn)品測量管道流量，是對已有技術(shù)的有益補(bǔ)充和完善。
權(quán)利要求1.DL型管道流量傳感裝置，由同徑順流三通管殼體、法蘭蓋板、順流三通管直管內(nèi)軸向帶定位導(dǎo)向軸的圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體、推力傳遞軸套、壓縮彈簧及傳感器接頭連接組裝而成，其特征是圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體定位導(dǎo)向軸與安裝在蓋板上的推力傳遞軸套螺栓連接，有流體通過彎管時(shí)，進(jìn)入彎管內(nèi)流體的動(dòng)量對圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體產(chǎn)生軸向推力，將彈簧壓縮，使推力傳遞軸套一端頂緊標(biāo)準(zhǔn)差壓傳感器接頭處感受測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DL型管道流量傳感裝置，其特征是有流體通過彎管時(shí)，推力傳遞軸套一端直接接觸標(biāo)準(zhǔn)差壓傳感器正壓端，差壓傳感器背壓端通過金屬軟管與蓋板上的壓力平衡回流孔連通，以平衡差壓傳感器兩端的壓力，差壓傳感器輸出信號與標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字流量積算儀表連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DL型管道流 量傳感裝置，其特征是圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體，是用比重在0. 9 1. O之間無污染潔凈環(huán)保工程塑料制成的、分上下兩段用不銹鋼螺栓連為一體的空心通透體，在被測量流量的流體中其浮力必須略大于或等于其重力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DL型管道流量傳感裝置，其特征是圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體有一個(gè)圓環(huán)曲面迎流面，該裝置工作時(shí)，在進(jìn)入彎管內(nèi)流體的作用下，圓柱形流量傳感曲面導(dǎo)流體只通過壓縮彈簧做少量定位軸向移動(dòng)，圓環(huán)曲面迎流面在其移動(dòng)的軸向投影是一個(gè)正圓，而且，此曲面迎流面是標(biāo)準(zhǔn)彎頭管件外側(cè)管內(nèi)壁的一部分，該裝置彎管內(nèi)的過流通道空間，是一個(gè)極為接近標(biāo)準(zhǔn)無內(nèi)障礙彎頭管件的內(nèi)部過流空間。
專利摘要DL型管道流量傳感裝置，它不但能對管道流體的流量進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測傳感，而且還能作為管道上必不可少的一種標(biāo)準(zhǔn)管件，無流體流量測量附加能量損失，其接口與通用標(biāo)準(zhǔn)化信號傳感器和通用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字流量儀表連接，即可實(shí)現(xiàn)對管道中流體流量信號的自動(dòng)傳感檢測輸出和流量數(shù)字顯示，具有結(jié)構(gòu)簡單免維護(hù)和可降低工程造價(jià)等特點(diǎn)。
文檔編號G01F1/34GK202066532SQ20102059289
公開日2011年12月7日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者史宏周, 史策 申請人:史宏周, 史策