[发明专利]一种实时监测气体流量的阀门及阀门流量测量方法

权利要求书

1.一种实时监测气体流量的阀门，其特征在于：包括阀体(3)、阀盖(12)、阀芯(6)、阀杆(5)、套筒(4)、进口温度传感器(15)、进口压力传感器(14)、进口整流装置(2)、出口压力传感器(9)、出口整流装置(7)和流量数据处理模块(13)；

所述的套筒(4)安装于阀体(3)中腔，套筒(4)两端分别固定于阀体(3)和阀盖(12)上；所述阀盖(12)中心开有通孔，所述阀杆(5)经阀盖(12)中心通孔进入阀体(3)中腔，阀杆(5)底部与套筒(4)中心的阀芯(6)相连接，阀芯(6)在阀杆(5)带动下可沿阀杆(5)轴向上下移动；阀门进口(1)管路侧壁安装有进口压力传感器(14)和温度传感器(15)，阀门进口(1)管路内安装有进口整流装置(2)，阀门出口(8)管路侧壁安装有出口压力传感器(9)，阀门出口(8)管路内安装有出口整流装置(7)；所述进口温度传感器(15)、进口压力传感器(14)和出口压力传感器(9)分别与流量数据处理模块(13)连接通讯；所述流量数据处理模块(13)接收来自进口温度传感器(15)、进口压力传感器(14)和出口压力传感器(9)的信号并进行处理运算、显示实时流量；

测量步骤如下

S1：在阀门安装于管路之前，对流量数据处理模块进行标定，得出系数K₁、K₂的值，标定公式为：

其中：Q_S为阀门的实时流量；Δp为阀门的进出口压差；K₁、K₂为已标定的与阀门结构尺寸相关的系数；p₁为阀门进口压力，T₁为阀门进口气体温度；Z₁为工作气体的压缩系数；γ为工作气体的比热比；M为工作气体的摩尔质量；

S2：在阀门安装于管路中后，工作气体通过该阀门时，流量数据处理模块获取该阀门进口压力p₁、出口压力p₂和进口温度T₁，根据进出口压力计算进出口压差Δp，再按照下式计算通过阀门气体的实时流量：

2.根据权利要求1所述的一种实时监测气体流量的阀门，其特征在于：所述阀门进口(1)经阀体(3)中腔的套筒(4)与阀门出口(8)连通，阀门进口(1)与阀门出口(8)的轴线重合或平行。

3.根据权利要求1所述的一种实时监测气体流量的阀门，其特征在于：还包括密封填料(10)和填料压盖(11)，所述阀盖(12)与阀体(3)间通过螺栓进行连接，阀盖(12)与阀杆(5)间通过密封填料(10)和填料压盖(11)进行密封。

4.根据权利要求3所述的一种实时监测气体流量的阀门，其特征在于：所述填料压盖(11)与阀盖(12)间通过螺栓进行连接。

5.根据权利要求1所述的一种实时监测气体流量的阀门，其特征在于：所述进口整流装置(2)和出口整流装置(7)由中心的整流板(17)和整流板支撑管(16)组成，整流板支撑管(16)内部不同高度处均安装有整流板(17)，整流板(17)两端通过整流板支撑管(16)内壁的凹槽进行固定，上下两块整流板(17)之间构成供流体通过的整流通道。

6.根据权利要求5所述的一种实时监测气体流量的阀门，其特征在于：所述整流板(17)截面呈矩形，整流板支撑管(16)内部的各整流板(17)相互平行。

7.根据权利要求1所述的一种实时监测气体流量的阀门，其特征在于：所述阀门进口(1)管路侧壁安装的温度传感器(15)和压力传感器(14)位于进口整流装置(2)的上游，所述阀门出口(8)管路侧壁安装的压力传感器(9)位于出口整流装置(7)的下游。