專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)螚U流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單桿流量計(jì)，屬于流量計(jì)的一次儀表。本實(shí)用新型特別涉及單桿流量計(jì)的檢測(cè)部分，變送部分可用現(xiàn)有技術(shù)，也可另行開(kāi)發(fā)新的智能型力矩變送器。
已有的電動(dòng)(DDZ－Ⅱ，DDZ－Ⅲ)、氣動(dòng)(QDZ－Ⅱ，QDZ－Ⅲ)系列儀表中的靶式流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)靶片所受的力(力矩)來(lái)測(cè)量流量。靶式流量計(jì)是電動(dòng)系列、氣動(dòng)系列儀表中唯一能獨(dú)立測(cè)量流量的儀表。具有流量檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。靶式流量計(jì)β值范圍是0.2≤β≤0.8(β＝d／D，d是靶片直徑，D是管道直徑)。適應(yīng)測(cè)量管徑為50mm≤DN≤300mm，采用法蘭夾裝式。靶式流量計(jì)強(qiáng)制干擾流動(dòng)狀態(tài)，因而液體壓力損失大。
各種插入式流量?jī)x表具有安裝方便，測(cè)量管徑大的優(yōu)點(diǎn)，但不適用于含有顆粒、纖維的污水或氣體。插入式渦輪流量計(jì)利用渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度進(jìn)行流量測(cè)量，流體中的纖維及顆粒容易將渦輪卡死。插入式旋渦流量計(jì)利用流體的卡門(mén)旋渦頻率來(lái)測(cè)量流量，流體中的纖維及顆粒會(huì)將其感受孔堵死。上述二種流量計(jì)屬于點(diǎn)采樣計(jì)量。插入式阿牛巴管通過(guò)幾個(gè)相通的孔，測(cè)量平均動(dòng)壓及繞流負(fù)壓，屬于均壓采樣計(jì)量。阿牛巴管的導(dǎo)壓孔有易堵的弱點(diǎn)。
非開(kāi)普勒型超聲波流量計(jì)是利用聲波在流動(dòng)液體中的流速變化來(lái)測(cè)量流量，屬于線(xiàn)采樣計(jì)量，流量系數(shù)線(xiàn)性較好。但液體中的固體物及汽泡會(huì)使聲波嚴(yán)重衰減，故對(duì)液體中固體物及汽泡的濃度有嚴(yán)格要求。超聲波流量計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，維修困難。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種能集中各類(lèi)一次流量?jī)x表主要優(yōu)點(diǎn)，而避開(kāi)其主要缺點(diǎn)的新型流量?jī)x表－－單桿流量計(jì)。
單桿流量計(jì)由檢測(cè)桿與力矩變送器兩部分組成。力矩變送器由變送部件(1)，法蘭密封片(2)、連接管(3)等部分組成。力矩變送器可由現(xiàn)有各種靶式流量計(jì)的上半部分改變外型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成。由此可分別組成DDZ－Ⅱ，DDZ－Ⅲ，QDZ－Ⅱ，QDZ－Ⅲ型系列單桿流量計(jì)。與智能力矩變送器相配，則成為調(diào)校方便的智能單桿流量計(jì)。與潛水式力矩變送器相配，則成為適合地下水管道計(jì)量用的潛水式單桿流量計(jì)。
本實(shí)用新型中的檢測(cè)桿是一根等斷面金屬桿。桿的材質(zhì)一般為不銹鋼，在被測(cè)介質(zhì)對(duì)不銹鋼有腐蝕時(shí)，另行確定材質(zhì)。檢測(cè)桿的受力部分的斷面型式為菱型或橢圓型。
檢測(cè)桿的寬b與被測(cè)管道公稱(chēng)直徑有關(guān)(單位mm)300≤DN＜500b＝15500≤DN＜800b＝20800≤DN＜1200b＝251200≤DN≤2500b＝30檢測(cè)桿的插入深度有二種方案(1)貫穿全管(距對(duì)面管壁留3～5mm間隙，保證不相磨擦為宜)，(2)插到管中心。
貫穿全管的單桿力矩為M＝2bnkPm(CR＋R2)／(n＋2)………………………………(1)其流量系數(shù)為a=(n3(n+2))12]]>／((n＋1)(n＋0.5))…………(2)插到管道中心的單桿力矩為M＝bnkPm(CR／(n＋2)＋0.5R2／(n＋1))……………(3)
其流量系數(shù)為a=(4n3(n+2)(2CR+R2)(n+1)(2n+1)2(2(n+1)CR+(n+2)R2)12]]>………(4)其中b是檢測(cè)桿寬度，K是阻力系數(shù)，n是速度分布指數(shù)，Pm是管中心動(dòng)壓，C是密封片到管內(nèi)壁距離，R是管道半徑，見(jiàn)圖1，圖2。
基于流體計(jì)量學(xué)最新研究成果得出的(1)、(2)、(3)、(4)式，可為單桿流量計(jì)提供精確的流量系數(shù)數(shù)學(xué)模型和力矩?cái)?shù)學(xué)模型，可以大大節(jié)約標(biāo)定費(fèi)用，可供內(nèi)插與外延使用。這些數(shù)學(xué)模型是實(shí)施單桿流量計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵。當(dāng)建立矩形管道或其它非圓管道、以及明渠的速度分布數(shù)學(xué)模型之后，可推導(dǎo)出類(lèi)似(1)－(4)式的數(shù)學(xué)模型，單桿流量計(jì)則可應(yīng)用于有關(guān)場(chǎng)合。
本實(shí)用新型的單桿流量計(jì)與普通靶式流量計(jì)雖有功能相同的變送部件，但由于檢測(cè)部件不同，在計(jì)量原理上起了本質(zhì)的變化。普通靶式流量計(jì)是靶片在強(qiáng)制節(jié)流狀態(tài)下受力，本質(zhì)上屬于節(jié)流型儀表；單桿流量計(jì)的桿寬b小于0.067D，節(jié)流影響可忽略不計(jì)，屬于線(xiàn)采樣計(jì)量，流量系數(shù)線(xiàn)性好，適應(yīng)流量范圍大。單桿流量計(jì)采用插入式安裝方式。
本實(shí)用新型的單桿流量計(jì)既保留靶式流量計(jì)檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)，流量檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，又具有插入式儀表測(cè)量管徑大、安裝方便，流體壓力降小的優(yōu)點(diǎn)。單桿流量計(jì)的檢測(cè)部件是一根實(shí)心光桿，無(wú)可動(dòng)部件，無(wú)導(dǎo)壓或?qū)Я骺?，不怕堵，不怕卡，可用于測(cè)量非潔凈流體。事實(shí)上，各種大型輸水工程的水要想達(dá)到現(xiàn)有儀表需要的潔凈程度，即不攜帶泥沙等固體物，是不可能的。所以，各種大型水管道的計(jì)量是一個(gè)困難問(wèn)題。尤其是各種排放污水，水送系統(tǒng)、風(fēng)送系統(tǒng)的混合流體，高粘度固液混合流體(如紙漿、砂漿等)的流量檢測(cè)，至今是一個(gè)大難題，單桿流量計(jì)可以解決這些難題。
本實(shí)用新型填補(bǔ)了電動(dòng)系列儀表、氣動(dòng)系列儀表不能獨(dú)立進(jìn)行大管徑流量測(cè)量的空白，擴(kuò)大了系列儀表的應(yīng)用范圍，便于設(shè)計(jì)選型，方便了用戶(hù)。對(duì)于DN500mm以上的管道，由本實(shí)用新型構(gòu)成的流量檢測(cè)系統(tǒng)比原有的各類(lèi)系統(tǒng)相比，可節(jié)約投資0.5～4萬(wàn)元，安裝費(fèi)用降低到三分之一至十分之一，效益顯著，以年用量500臺(tái)計(jì)，社會(huì)效益為每年1千萬(wàn)元左右。本實(shí)用新型與現(xiàn)有靶式流量計(jì)具有功能相同的變送部分，僅檢測(cè)部件不同。機(jī)械加工對(duì)一般工廠(chǎng)均無(wú)困難，因此，任何具有生產(chǎn)靶式流量計(jì)的儀表廠(chǎng)均可生產(chǎn)，不必增加設(shè)備，僅需標(biāo)定費(fèi)3～10萬(wàn)元。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖給出。
圖1是安裝示意圖；其中1是力矩變送器變送部件，2是力矩變送器的法蘭密封片，3是力矩變送器的連結(jié)管，4是檢測(cè)桿，5是安裝短管，6是工藝管道。力矩變送器的法蘭密封片上的連桿與檢測(cè)桿采用螺釘連接，也可焊接。
圖2是單桿流量計(jì)插入深度示意圖，其中圖(a)為插到管中心，(b)為貫穿全管。
圖3是單桿流量計(jì)檢測(cè)桿斷面形狀圖，其中圖(a)為菱形，(b)為橢圓形。
圖4是單桿流量計(jì)檢測(cè)桿受力圖，其中圖(a)為檢測(cè)桿插到管中心，(b)為檢測(cè)桿貫穿全管。
以下結(jié)合
單桿流量計(jì)使用方法與工作情況在使用單桿流量計(jì)時(shí)，先在工藝管道(6)上焊接安裝法蘭短管，用戶(hù)需要時(shí)，安裝法蘭管上可以接一個(gè)法蘭閘閥。將單桿流量計(jì)的單桿插入管道，將單桿流量計(jì)的連接管與安裝法蘭短管或閘閥用螺栓固定。當(dāng)流體流過(guò)工藝管道時(shí)，測(cè)量桿(4)受到流體作用力產(chǎn)生力矩，經(jīng)力矩變送器轉(zhuǎn)換為各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送到相應(yīng)的二次儀表，即可進(jìn)行流量指示、累積與調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種單桿流量計(jì)，主要由力矩變送器(包括變送部件(1)和法蘭密封片)和檢測(cè)桿(4)組成，其特征在于檢測(cè)桿的橫向斷面為菱形或橢圓形。
2.根據(jù)權(quán)力要求書(shū)1所述的單桿流量計(jì)，其特征在于檢測(cè)桿(4)的橫向斷面為菱形或橢圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的單桿流量計(jì)，其特征在于檢測(cè)桿(4)插到管道中心測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的單桿流量計(jì)，其特征在于檢測(cè)桿(4)貫穿全管測(cè)量，但距對(duì)面管壁留3～5mm間隙。
5.根據(jù)權(quán)力要求書(shū)1所述的單桿流量計(jì)，其特征在于檢測(cè)桿(4)是一根有菱形或橢圓形斷面的光桿。
專(zhuān)利摘要一種單桿流量計(jì)，主要由力矩變送器(包括變送部件(1)、法蘭密封片等)和檢測(cè)桿(4)組成。其特征在于檢測(cè)桿的橫向斷面為菱形或橢圓形。本流量計(jì)適用于大管道流量的測(cè)量，最大管徑可達(dá)2.5米。測(cè)量介質(zhì)可為一般氣體、液體，或含有大量固體顆粒的氣體、液體，以及高粘度流體。
文檔編號(hào)G01F1/20GK2098008SQ91217868
公開(kāi)日1992年3月4日 申請(qǐng)日期1991年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月15日
發(fā)明者石金武 申請(qǐng)人:大慶石油化工設(shè)計(jì)院