[发明专利]流体流量调节器

说明书

技术领域

本发明总体涉及调节管道内流动介质的装置，尤其涉及这样的装置，所述装置调节流动介质以使得用于测量流动介质的热流传感器能够具有更准确的读数。

背景技术

当使用热流量计时，管道内流过的介质的质量流速测量值的准确性会受到流动介质内的随机的、不可预测湍流的不利影响，还会受到管道截面上流速不均匀这个事实的不利影响。流量计一般采用高性能传感元件，所述高性能传感元件可被独特地设计成满足精确信号处理、传感元件的校准以及传输电子器件的应用要求。流动介质中的随机湍流或不均匀流量导致转换器读数不一致。

散热流量计已为人所熟知，并且常用于测量管道内介质的流量。热技术利用流速与冷却效应之间的关系来直接测量质量流速。管道中流动的介质对传感元件的温度有影响，这种效果用于产生一电信号，所述电信号能够被处理以指示管道内介质的流速或质量流速。

流量调节装置可用于克服存在非理想上游流动条件的应用中出现的随机湍流特性。这些湍流特性可由例如管道内的阀、弯管、弯头，以及介质的流速，和不同类型介质的粘度特性引起。散热质量流量计采用的元件由于传感元件附近的非理想流动条件的原因导致可能存在精度问题。传感元件上游存在的所述非理想流动条件会导致从传感元件获得的读数不精确。

在流量计领域已教导了许多流量调节装置。已知流量调节器的实例是使用杆、穿孔板，管束或调整片结构来调节介质以提高传感器读数精确性的那些流量调节器。

美国专利5,780,737公开了一种湍流诱导现有技术装置。该传感器采用靠近转换器上游安装的杆来用于流量调节。该杆在距流量传感元件上游很短的距离内产生可预测旋涡流(湍流)以抵消流过管道的介质内存在的随机湍流或不可预测湍流。流量调节杆产生的旋涡流与杆上游的流动介质内的未调节湍流相比是稳定的、可预测的。因此，流动介质内的任何现有的随机湍流基本上均被旋涡产生杆产生的湍流克服。

美国专利4,929,088示出了一种完全不同类型的流量调节器，所述流量调节器包括多个径向、或纵向、或径向和纵向两者间隔的调整片，用于产生混合效应并调节管道内介质的流量。

为了利用热流传感器测量管道内的介质流动，一般需要管道的最小直流部分以便提高精确性。为了在工业流量计量系统中实现最佳性能，上游和下游直流部分的要求一般是在管道上游大约20个直径长度处以及在管道下游大约10个直径长度处提出。这些直流部分的长度一般是必需的，以便产生一致的流量剖面以及允许介质中的湍流消散，所述湍流可能由于承载所述介质的管道内的诸如弯管、弯头、阀等元件导致。实现这些长度的直流部分不总是容易的，有时不可能满足用在任何特定装置中。如果不能形成一致的流量剖面，那么直流部分长度不够长的计量系统可能遭遇仪器精度降低的情况。

发明内容

本文公开的实施例克服了现有技术中在测量管道内流动介质方面存在的一些不足。本文公开的流量调节器解决了与工业流量计量中的上游大约20个直径长度的直流部分长度要求相关的问题。公开了用于流量调节的实施例，所述流量调节在基本上比所要求的更短的直流部分长度处实现，不使用流量调节器。本文公开的实施例提供了调节在管道内流动的介质的方法和系统，降低了不尽理想的介质流量剖面在用于测量流动介质的转换器上的影响，从而提高了转换器的精确性。

本发明的实施例提供一种可与现有流量测量系统一起使用的流量调节器。

另一实施例提供了一种流量计量方法，所述方法调节管道内的介质流动以提供与管道内的标称介质速度一致的撞击转换器的流动速度。

附图说明

结合附图阅读时，根据下列详细说明对本发明的目的、优点和特征进行更充分的理解，其中：

图1是安装至流体管道部分的传统流量计的端面图；

图2是根据本发明的流量调节器的实施例的透视图；

图3是图2流量调节器中使用的护罩(shroud)的实施例的放大图；

图4示出了本发明的流量调节器的端盖、热电偶套管以及楔形元件；

图5是图2流量调节器的端面图；

图6是图2流量调节器的侧视图；

图7示出了与图1类似的具有根据本发明的流量调节器的实施例的流量计量系统的介质速度图；

图8示出了与图1类似的不具有本发明流量调节器的流量计量系统的介质速度图；

图9是不具有本发明流量调节器的用于管道中的介质流动的管道直径中的中线与直流部分速度相比较的平面线图；以及

图10是类似于图5的端面图，示出了根据本发明的替换实施例。