[发明专利]能够拓宽量程的均速管流量测定方法及流量计

说明书

技术领域

本发明涉及流量测量技术，特别涉及一种通过流动控制技术来拓宽有效量程的均速管流量测定方法及流量计。

背景技术

均速管流量计，包括Annbar、Torbar、Probar、verabar、itabar等，都是基于皮托管测速原理，即典型的压差式流量传感器，是以测管道中直线上几点流速来推算流量的一种插入式流量仪表。均速管流量计，以其永久性压力损失小、输出压差稳定、较好的防堵塞性能、安装方便和成本相对较低，在工业企业的工艺流程中，得到大量的应用，并且其应用范围正不断扩大。

均速管流量计应用的基本形式，都为在来流方向上某流动充分发展截面上，沿径向(或者指定位置和方向)插入一根检测杆。检测杆内部隔成总压腔和静压腔两个独立的腔体，迎流方向前侧腔体为总压腔，后侧为静压腔。检测杆迎流方向按照对数切比雪夫积分方法，选择位置成对开取总压孔，与总压腔相同。各点处流速的差异导致均速管总压孔测出来的，是具有平均特性的总压。

不同名称的均速管流量计，在上述的基本应用形式下，主要的差别表现为不同研究技术对检测杆界面以及静压孔开孔位置的差异性上。从总体上来讲，均速管流量计的整体特征表现为：

1)结构简单，部件紧凑，安装方便；

2)适应的范围宽，可测流体包括气、液和蒸汽；实际测量过程中，所对应的管道直径可在25-9000mm之间变化；压力和温度的适用条件范围很宽，上限可分别达到40Mpa和1000℃；

3)永久压损小，不可恢复压损仅为孔板流量计的几十分之一；

4)长期稳定性好，准确度不受粘污和腐蚀的影响，准确度和重复性，在充分的直管段长度条件下，可分别达到1％和0.2％；准确度受到直管段长度的影响；

5)随着均速管流量计设计和生产技术的发展，均速管流量计在实际应用过程中，其防堵性能不断得到强化，如威力巴流量计采用侧面开静压孔的方法等；

这些特征，尤其是其较高的稳定性和重复性，使均速管流量计更适合用于诸多工业流程中，流动介质流量的监测，并在现场校正的基础上，以其监测结果，作为工业流程系统监控和优化的数据基础。

但是对于均速管流量计在实际测量中的应用而言，还存在如下形式的主要问题：

1)对于所测的大管径管道，不可能保障其充分的直管段长度；

2)由于其本身是依靠测杆形状，是对应流动在其总压孔和静压孔之间，产生多点平均的测量压差。不同来流条件下，测量压差的大小，直接决定了均速管流量计的量程，从而决定了均速管流量计的使用范围。

实际应用过程中，由于测杆截面尺寸相对于测量管径的差异，有流体绕过测杆的绕流流动，在对应孔位所产生的测量压差必然不同，特别是对于中大管径管道流量的测量，测杆在低速流动条件下，所产生的测量压差会很小。而这一压差，又需要通过压差传感装置输出，系统误差的相对作用，在低流速条件下，所占比重增加，直接影响到均速管流量计的测量精度。或者说，这一类流量计，尤其是威力巴流量计，都适用于流速较高工况下，系统流量的测定。

对于实际的工业流程系统而言，其流程的荷载强度，直接受到市场因素、自身生产工艺特征和环境工况等因素的影响，并不总是工作在大流量的工况下。那么对于给定的系统，在低流量工况下，其流量对应的取值如何准确测定？均速管流量计在其现有特征基础上，如何提高测杆所产生的测量压差，从而提高均速管流量计的扬程，有效提升其适用的范围，成为该类型流量计应用发展的重要瓶颈问题，而亟待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中的不足，提供一种基于流动控制理念的，能够拓宽量程的均速管流量测定方法及流量计。

为解决其技术问题，本发明的解决方案是：

针对均速管测量压差有限的问题，提供一种能够拓宽量程的均速管流量测定方法，是在保持均速管流量计整体优良特性的基础上，根据流体力学原理和流动控制的方法，利用流动过程中在能量守恒前提下流体动压和静压之间的转换，通过具有文丘里管特性的流动控制装置加大对应流动截面处(喉部)流体的流动速度，即提高流体在该局部流动的动压，从而有效降低对应的局部流动的静压，来充分提高所测总压与流动控制段局部静压之间的压差，从而提供宽量程的测量压差提高均速管流量计的适用范围。