[发明专利]一种内外管式气体流量计及流量检测方法

说明书

本发明提供了一种内外管式气体流量计及流量检测方法。所述内外管式气体流量计是在外管内设置与外管等长的内管，并在内管的两端设置支架，以保证测量过程中内管固定不动，减小内管的扰动现象；同时在内管的同一截面上均匀开四个测压孔，在相对的两个测压孔内嵌置正向应力的应变片，在另外两个测压孔内嵌置负向应力的应变片，四个应变片构成全桥差动结构，相当于在内管上内置压力传感器。当气体流过时，应变片由于应变效应阻值发生变化，在应变片上加载电压，通过信号采集与放大电路采集得到电压值，采集得到的电压值即反映了内外管间的差压信息，通过差压信息即可计算得出气体的流量。本发明结构简单，设计合理，最终测量结果准确、可靠。

技术领域

本发明涉及两相流检测技术领域，具体地说是一种内外管式气体流量计及流量检测方法。

背景技术

差压式流量计是两相流测量中应用最为广泛的流量计之一，是目前公认的在两相流各流型下都能稳定工作的一种流量计。

差压式流量计以分相或均相模型为基础，建立流量与压力降的关系。其中研究历史最长的为节流式差压流量计，差压式的方法基本都见于节流式差压流量计。该流量计具有安装方便、工作可靠等优点，并在多年的研究过程中形成了成熟的国际标准，目前很多厂家推出的多相流测量系统中都含有节流式差压流量计。广泛应用的节流式差压流量计有孔板、文丘里管以及V锥流量计。

对于孔板流量计，流体流经管道内的孔板节流装置，在孔板附近造成局部收缩，节流件前后便产生了压力降，即差压，差压信号与流量大小有关。在孔板流量计的设计上有过许多改进，日本SONIC公司设计开发了一种在流量计算机上对量程比的范围进行选择的孔板流量计，与传统孔板流量计相比，对测量范围进行了扩展；新研究的新型智能孔板流量计，将温度和压力信号直接送入现场流量计算机之中，根据流量变化对温度和压力自动作出补偿。

对于文丘里管流量计，北京航空航天大学的徐立军利用长喉颈文丘里管提出基于分相流模型的湿气测量模型；天津大学的张强等利用长喉径文丘里管用于气液两相流测量，建立了双差压湿气流量测量模型。利用一种节流装置配合其他传感器进行组合测量的方法也得到了大量的研究，黄志尧等采用文丘里管结合电容层析成像技术对油气两相流进行有效测量；徐英等利用内锥和文丘里组合的方式提出了湿气测量虚高模型。

V锥流量计是上世纪八十年代推出的一种新型的差压式流量计，与其他差压式流量计设计理念不同，V锥节流件将流体逐渐收缩到管壁，通过测量锥体前后差压对流体流量等进行测量。相对于孔板、文丘里管等传统差压式流量计，V锥流量计具有压损小、结构稳固、防积污、量程比宽等优点。但是其仍有一些缺点难以克服，例如，V锥流量计尾部为钝体结构，流体流动产生分离，形成大量漩涡并造成较大压力损失；与电磁流量计相比，其量程比相对较窄；L型悬臂结构在大流量时，可能产生振动等。

对于以上所述的孔板、文丘里管和V锥流量计来说，其节流方式都是通过改变流体总的流通面积来实现的，这样势必会对流体本身产生扰动，差压信号不稳定。因此设计内外管差压流量计，流量传感器中变径管的设计使得气液两相流在流经介质流通管时可在不改变流通面积的状况下获得差压；流量传感器在介质流通中的同一截面设置测压孔，因此消除了摩擦阻力对介质流动数据的影响，解决了现有技术在竖直管道上应用差压流量传感器所存在的引压问题。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种内外管式气体流量计，该流量计在现有内外管差压流量计的基础上进行优化设计，消除内管在实验过程中的扰动现象。

本发明的目的之二就是提供一种内外管式气体流量检测方法，该检测方法依赖于上述优化后的流量计，可准确取压，最终准确测出气体流量。

本发明的目的之一是这样实现的：一种内外管式气体流量计，包括：

外管，为水平设置的圆直管结构；