專利名稱：一體化探針式流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量封閉管道內(nèi)單相流體(氣體、液體、蒸汽等)流動流量的裝置，屬于差壓式流量計，更進(jìn)步的說，涉及一種可測量尤其是能測量高溫高壓的蒸汽流量的一體化探針式流量計。
背景技術(shù)：
差壓式流量計由一次裝置和二次裝置組成，一次裝置為測量一次元件，安裝在測量流體的管道中，產(chǎn)生與流速成比例的壓力差，由二次裝置進(jìn)行流量顯示，二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)接受測量一次裝置產(chǎn)生的信號，并進(jìn)行處理顯示相應(yīng)流量。差壓式流量計按其檢測件的作用原理可分為節(jié)流式、動壓頭式、水力阻力式、離心式、動壓增益式和射流式等幾大類，其中以節(jié)流式和動壓頭式應(yīng)用最為廣泛。
在安裝方面，差壓式流量計的一次裝置和二次裝置及其中間的連接件(節(jié)流件、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、三閥組、閥門、墊片、支架等)，是分別由各專業(yè)廠的生產(chǎn)，用戶分別購進(jìn)各部件進(jìn)行組裝，往往因產(chǎn)品型號繁多，更新速度快，安裝尺寸的變更，各部件規(guī)格不合等原因使購買來的各個部件配合不上，給安裝造成很多麻煩。并因部件多安裝工作量大，各環(huán)節(jié)易產(chǎn)生問題，有時也造成選進(jìn)的上述部件結(jié)構(gòu)落后、體積笨重、精度不高、使用范圍窄、功能少、壽命短等缺點(diǎn)。
對于高溫蒸汽的流量測量，流量計種類很多，由于溫度等條件的限制，目前大部分熱電廠和化工廠，主要采用的是渦接流量計和孔板流量計，但渦接流量計電子元器件距高溫管道近，電子元器件易老化損壞，頻繁發(fā)生故障。令一方面孔板流量計使用的是不銹鋼材料，用孔板作敏感元件可以耐的500℃以上的高溫，孔板流量計仍是目前國內(nèi)用來測量高溫蒸汽流量的首選設(shè)備。但孔板流量計仍存在以下不足和缺陷首先是孔板的量程比一般只有3∶1，當(dāng)流量變小時，將引起較大的測量誤差。實驗表明，當(dāng)流量為額定值的30％以下時，就因流量測量數(shù)偏小而引起誤差。當(dāng)流量小于10％的額定值時，壓差已感測不到，流量難以測量，只好認(rèn)定為零。其次是孔板流量計節(jié)流能量損失較大，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，還有孔板使用一段時間后，因磨損將引起測量誤差，需停止供汽進(jìn)行維修更換，工作量大。另外，差壓流量計測量蒸汽時，在蒸汽停止供氣時，由于導(dǎo)壓管內(nèi)冷凝面不在一個水平面上，會產(chǎn)生額外的差壓，造成沒有流量確測量出流量的現(xiàn)象。同時，在正常測量時，由于冷凝面不同位置造成小的差壓偏離，因此小流量幾乎無法測量。
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出本實用新型。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種體積小，結(jié)構(gòu)先進(jìn)、重量輕、使用壽命長、測量精度高，壓損低，安裝維護(hù)方便，智能化程度高的一體化探針式流量計。
為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型所提供的一體化探針式流量計的技術(shù)方案基本構(gòu)思如下一種一體化探針式流量計，包括分別安裝在被測流體管道上的探針、冷凝管、探桿，探針通過差壓變送器、電源連接到積算儀上，冷凝管通過壓力變送器、電源與積算儀相連，探桿通過溫度傳感器連接到積算儀上，探針和差壓變送器之間連接有一閥組，該閥組包括依次順序連接的一次閥組、冷凝器、三閥組，一次閥組、冷凝器、三閥組為一體。
所述探針焊接在一次閥組上。
所述冷凝器上方設(shè)有排氣閥，下放設(shè)有排污閥。
所述探針內(nèi)部設(shè)有總壓傳遞孔和靜壓傳遞孔，總壓傳遞孔與探針頭部的總壓測量孔相連通，靜壓傳遞孔與探針頭部的靜壓測量孔相連通。
所述總壓傳遞孔和靜壓傳遞孔為兩條平行的細(xì)長孔。
所述探針外表面經(jīng)粗糙處理，并且其頭部開有分離槽。
所述探針通過法蘭固定在裝在管道上。
本實用新型探針組件是采用兩排平行的小孔洞來傳遞差壓，在測量蒸汽時，探針組件水平安裝，蒸汽在探針組件中的冷凝器中冷凝，因孔洞管徑小，冷凝水由表面張力的作用不會通過孔洞流入蒸汽管道中，而保證了冷凝水和蒸汽在探針內(nèi)的小孔洞中的某一個位置形成結(jié)合平衡面，因為是平行安裝，差壓不會因在兩個孔洞中結(jié)合面的位置不同而造成額外的附加壓差，因而保證了小流量時能精確測量差壓，進(jìn)而能精確測量出小流量。
探針桿部進(jìn)行粗糙處理，桿頭部具有分離槽，這樣可以使流體流經(jīng)探針時分離點(diǎn)固定，保證了流量系數(shù)(K)的穩(wěn)定。
因及一次閥、冷凝器、三閥組、排污閥、排氣閥于一體的設(shè)計，使安裝工作極大的簡化，并且由于工廠一體化生產(chǎn)，最大化的減少了原一次閥、冷凝器和三閥組分別安裝時因安裝帶來的額外誤差，消除了跑冒滴漏的可能性。
本實用新型的有益效果是一、安裝簡便、維護(hù)方便，探針組件集成了一次閥、冷凝罐、三閥組等，變送器和探針組件直接連接在一起，省卻了導(dǎo)壓管、冷凝器、三閥組等中間連接件，極大的方便了安裝，減少了80％的工作量。
二、測量范圍廣，對于小流量能更好進(jìn)行精確測量。還因為系數(shù)分段補(bǔ)償，根據(jù)實驗檢測可得到流體雷諾數(shù)Re(流體流動狀態(tài)的一個無因次量，不同流體情況如累諾數(shù)相同則流動狀態(tài)相似)和系數(shù)K的對應(yīng)關(guān)系。通過計算可得不同流量信號下的實際流量系數(shù)，積算儀內(nèi)設(shè)定此系數(shù)近似折線，積算儀接受到差壓信號、壓力信號、溫度信號后，用此系數(shù)來計算實際流量，而不是采用全量程單一系數(shù)，以獲得大量程范圍內(nèi)的高精度。
三、阻力損失小，幾乎無壓損。因探針截面積相對管道截面很小，因此對流體流動性影響很小，阻力損失小。
四、可靠性高，工作穩(wěn)定。由于工廠一體化生產(chǎn)，各個可能有問題的環(huán)節(jié)可在出廠前進(jìn)行檢測，消除原一次閥、冷凝器和三閥組分別安裝時因安裝可能帶來的跑冒滴漏以及尺寸上的偏差的可能性。
五、耐高溫，因探針探針內(nèi)無活動部件，均可采用耐高溫高壓的材料制成，變送器和探針組件連接前經(jīng)過冷凝器，變送器所接觸溫度為環(huán)境溫度，因此適用于測量高溫、高壓流體。
六、智能化程度高，具有根據(jù)測量溫度壓力等信號判斷流體狀態(tài)的功能，具有自動抄表、溫壓補(bǔ)償、防盜、防掉電、記錄查詢歷時數(shù)據(jù)、圖形顯示、流量系數(shù)分段補(bǔ)償、報警、信號校準(zhǔn)、數(shù)字通訊、模擬輸出、熱能積算、打印等功能，并可根據(jù)用戶要求開發(fā)新功能。

圖1是本實用新型的工作原理圖；圖2是本實用新型的測量系統(tǒng)實際應(yīng)用安裝示意圖；圖3是本實用新型的測量探針裝配圖；圖4是圖3A-A向剖視圖；圖5為圖4的局部放大圖；圖6是本實用新型的閥組縱剖面構(gòu)造圖。
圖中1-探針 2-一次閥組 3-冷凝器 4-壓力變送器 5-冷凝管6-差壓變送器 7-溫度變傳感器 8-24V直流電源 9-積算儀 10-三閥組 11-管道 12-控制系統(tǒng) 13-總壓傳遞孔 14-靜壓傳遞孔15-總壓測量孔 16-靜壓測量孔 17-排氣閥 18-法蘭 19-分離槽20-探桿具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述圖1是本實用新型的工作原理圖，如圖1所示，探針組件產(chǎn)生傳遞總壓和靜壓信號到差壓變送器，差壓變送器測量出差壓轉(zhuǎn)換輸出為4-20mA電流信號并輸入到流量積算儀，此信號與流量的平方成正比。壓力變送器測量出流體壓力輸入積算儀。溫度傳感器測量出流體溫度輸入積算儀，積算儀根據(jù)流體實際溫度、壓力計算出流體實際密度和差壓信號進(jìn)行計算，精確計算出實際流量。積算儀計算出的數(shù)字通過顯示系統(tǒng)顯示出來。全部過程可以用控制系統(tǒng)來進(jìn)行控制。
圖2是本實用新型的測量系統(tǒng)實際應(yīng)用安裝示意圖，圖2中濃黑箭頭表示被測流體的來流方向。如圖2所示，一次閥組2、冷凝器3與三閥組10一體連接構(gòu)成閥組，閥組與探針1共同構(gòu)成探針測量組件，然后與差壓變送器6一端相連，流體流經(jīng)管道11，探針組件產(chǎn)生傳遞總壓和靜壓信號到差壓變送器6，差壓變送器6測量出差壓轉(zhuǎn)換輸出為4-20mA電流信號并輸入到流量積算儀9，此信號與流量的平方成正比。與冷凝器5相連的壓力變送器4測量出流體壓力輸入積算儀9；壓力變送器4和差壓變送器6通過電源8連接到積算儀9上。與探桿20相連的溫度傳感器7測量出流體溫度輸入積算儀9，積算儀根據(jù)流體實際溫度、壓力計算出流體實際密度，和差壓信號進(jìn)行計算，精確計算出實際流量。
圖3是本實用新型的測量探針裝配圖，圖4是圖3A-A向剖視圖，圖5為圖4的局部放大圖，圖6是本實用新型的閥組縱剖面構(gòu)造圖。結(jié)合圖3、圖4、圖5、圖6進(jìn)一步對本實用新型探針組件詳細(xì)描述。探針1通過法蘭18固定在裝在管道11上，探針1的另一端焊接在一次閥組2上，冷凝器3上方設(shè)有排氣閥17，下放設(shè)有排污閥(圖中未明示，在排氣閥17背部位置)。探針1內(nèi)部設(shè)有總壓傳遞孔13和靜壓傳遞孔14，總壓傳遞孔13與探針1頭部的總壓測量孔15相連通，靜壓傳遞孔14與探針1頭部的靜壓測量孔16相連通，總壓傳遞孔13和靜壓傳遞孔14為兩條平行的細(xì)長孔；探針1的外表面經(jīng)粗糙處理，并且其頭部開有分離槽19。
探針1內(nèi)有兩平行的細(xì)圓空腔-總壓傳遞孔13和靜壓傳遞孔14在探針頭部正對流體來流方向有一個總壓測量孔15，背對流體來流方向也有靜壓測量孔16，孔的位置根據(jù)管道形狀可事先計算。分別感受流體的總壓和靜壓，質(zhì)量流量與總壓和靜壓的差壓的平方根成正比，與流體的密度平方根成正比。即Q=K×N×ΔP×ρ]]>Q-質(zhì)量流量K-流量系數(shù)ΔP-差壓，總壓與靜壓的差ρ-流體密度N-變換系數(shù)，只與管道形狀、數(shù)值單位不同而不同總壓和靜壓分別經(jīng)過總壓傳遞孔13和靜壓傳遞孔14、一次閥組2、冷凝器3、三閥組傳10到差壓變送器6測量出差壓。在測量蒸汽時，探針組件水平安裝，蒸汽在總壓傳遞孔13和靜壓傳遞孔14中冷凝，在總壓傳遞孔13和靜壓傳遞孔14中會有一個汽、液平衡點(diǎn)，如此兩點(diǎn)位置有高差，則會帶來額外的差壓，當(dāng)流量小時，總壓與靜壓的差壓小，此額外的差壓會造成較大的測量誤差。而探針組件設(shè)計在總壓傳遞孔13和靜壓傳遞孔14平行并很細(xì)，當(dāng)汽液平衡點(diǎn)發(fā)生變化時，因探針組件水平安裝，不會帶來額外的差壓，有因為在總壓傳遞孔13和靜壓傳遞孔14很細(xì)，液面由于表面張力的作用，液體不會倒流入管道中而造成差壓波動。以上措施使差壓在傳遞過程中保持了精度。
探針1表面經(jīng)特殊粗糙加工，并在探針開有凹形的分離槽19，使流體流經(jīng)探針時和探針的分離點(diǎn)位置固定，確保流量變化時流量系數(shù)K的穩(wěn)定。試驗證明，只要保證幾何尺寸的一致，同規(guī)格探針的流量系數(shù)趨于一致。
探針1、一次閥組2、冷凝器3、三閥組傳10和排氣閥17、排污閥一體化設(shè)計也杜絕了安裝過程中尺寸偏差而帶來的額外的影響和可能出現(xiàn)的跑冒滴漏的可能性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本實用新型專利說明書之后可進(jìn)行其它變更和修改，但這些變更和修改均在本實用新型待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種一體化探針式流量計，包括分別安裝在被測流體管道(11)上的探針(1)、冷凝管(5)、探桿(20)，探針(1)通過差壓變送器(6)、電源(8)連接到積算儀(9)上，冷凝管(5)通過壓力變送器(4)、電源(8)與積算儀(9)相連，探桿(20)通過溫度傳感器(7)連接到積算儀(9)上，其特征在于所述探針(1)和差壓變送器(6)之間連接有一閥組，該閥組包括依次順序連接的一次閥組(2)、冷凝器(3)、三閥組(10)，一次閥組(2)、冷凝器(3)、三閥組(10)為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化探針式流量計，其特征在于所述探針(1)焊接在一次閥組(2)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化探針式流量計，其特征在于所述冷凝器(3)上方設(shè)有排氣閥(17)，下放設(shè)有排污閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化探針式流量計，其特征在于所述探針(1)內(nèi)部設(shè)有總壓傳遞孔(13)和靜壓傳遞孔(14)，總壓傳遞孔(13)與探針(1)頭部的總壓測量孔(15)相連通，靜壓傳遞孔(14)與探針(1)頭部的靜壓測量孔(16)相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一體化探針式流量計，其特征在于所述總壓傳遞孔(13)和靜壓傳遞孔(14)為兩條平行的細(xì)長孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化探針式流量計，其特征在于所述探針(1)外表面經(jīng)粗糙處理，并且其頭部開有分離槽(19)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化探針式流量計，其特征在于所述探針(1)通過法蘭(18)固定在裝在管道(11)上。
專利摘要本實用新型公開了一種一體化探針式流量計，包括分別安裝在被測流體管道上的探針、冷凝管、探桿，探針通過差壓變送器、電源連接到積算儀上，冷凝管通過壓力變送器、電源與積算儀相連，探桿通過溫度傳感器連接到積算儀上，探針和差壓變送器之間連接有一閥組，該閥組包括依次順序連接的一次閥組、冷凝器、三閥組，一次閥組、冷凝器、三閥組為一體。本實用新型的有益效果是安裝簡便、維護(hù)方便；測量范圍廣，對于小流量能更好進(jìn)行精確測量；阻力損失小，幾乎無壓損；可靠性高，工作穩(wěn)定；耐高溫。
文檔編號G01F1/34GK2814349SQ20052013357
公開日2006年9月6日 申請日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者范曉君 申請人:范曉君