[发明专利]一体化智能差压式质量流量计

说明书

技术领域

本发明属于流体流量测量技术，主要提出一种一体化智能差压式质量流量计。

背景技术

目前，工业上应用最广的流量测量系统主要是以孔板、喷嘴、文丘里管等传统节流装置配差压变送器、流量积算仪为主。它们普遍存在着对前后直管段长度要求高、压损大、精度低、测量范围度(量程比)小、流出系统不稳定、测脏污流体时节流件前后易积污、维护量大等缺点，严重制约了它在许多领域的应用。

针对以上缺点，国内外厂商和流体工作者都纷纷进行了相关改进、研究。目前，技术改进主要分两个方面：结构上的改进和测量系统的改进。对于前者，国内外纷纷提出了多种新型节流元件，如环形孔板、内锥式节流装置即V锥节流装置)等，它们对传统节流装置的缺点有一定改进，但还是存在一些缺点，如压损大、精度低、测量范围度(量程比)小等。对于测量系统的改进：在国内外，出现了多参数质量流量变送器与传统节流装置结合的测量模式。多参数质量流量变送器具备同时测量差压、压力、温度过程参数的功能，通过自身在微处理器中设置的组态软件和物理特性数据库中的密度、浓度、湿度等静态预设物性参数值进行演算得出流量并显示、输出，集过程检测仪表和流量积算仪表与一身。它的出现是差压式流量仪表的一大进步，减少了过程检测仪表数量，技术先进且实现了一体化的结构但还具有传统节流装置的弊端，如引压管线系统的缺陷依然存在。

传统测量差压大多是采用差动电容式差压变送器，它的原理是：受压膜片电极位于两个固定电极之间，构成两个电容器，不同位置的压力被引到差压变送器的两个受压膜片，在压力的作用下一个电容器的容量增大而另一个则相应减小，测量结果由差动式电路输出。固定电极是在凹曲的玻璃表面上镀金属层而制成。过载时膜片受到凹面的保护而不致破裂。差动电容式压力传感器灵敏度高、线性度好(两个电容构成的差动电容使得在计算上消除了许多步骤)，但加工较困难(特别是难以保证对称性)，而且由于受压膜片必须为金属膜片，不能实现对被测气体或液体的隔离，因此不宜于工作在有腐蚀性、含杂质或高温的流体中。而在测量高温或腐蚀性介质时，必须采用长引压管线冷却和隔离。其测量范围度(测量上限于测量下限之比)小，一般仅有40∶1，超过这一范围，精度便急剧下降。而且当它与节流装置配合测量流量时，由于流量与差压呈现平方关系，因此导致流量测量的方位度更窄，在许多大范围度计量场合很不适用。它具有灵敏度高、线性度好的优点，在各种工业场合得到了广泛的应用但同时它也有范围度窄，对加工要求高，不能实现同测量介质相隔离，不能在有腐蚀、高温等环境下工作的缺点。

发明内容

本发明提出一种一体化智能差压式质量流量计的主要目的即在于使其具有较宽的测量范围度的同时仍保证其具有较高的测量精度。

本发明的另一目的是保证测量的稳定性，并使其可用于测量各种脏污流体。

本发明的目的还在于克服传统差压式流量计的对密度等流体物性测量要求高，目前补偿方式单一、呆板等缺点。

本发明采用下述技术方案完成其发明任务：一种一体化智能差压式质量流量计，主要包括双锥形节流装置、复合传感器和微处理器及显示输出单元；复合传感器包括主要由两个高精度压力传感元件所构成的测量电路和信号处理单元；其中，由双锥形节流装置和主要由两个压力传感元件组成的测量电路构成一次部分，用于对流体的流量、压力等过程参量进行收集；由复合传感器的信号处理单元和微处理器、显示输出单元构成质量流量计的二次部分，信号处理单元用于对一次部分所采集到的信号进行调理整定、放大处理和A/D转换，微处理器和显示输出单元用于实现对经过转换的数字信号进行运算处理、显示输出、故障判断等功能。

在本发明中，双锥形节流装置包括测量管和设置在测量管内的双锥形节流件，流量信号的产生是由双锥形节流件对流体截流作用而产生的，即当流体流过双锥形节流件时，受到双锥形节流件边壁渐缩式的节流作用，流速会增大而静压力会降低，通过直接安装在表体上的压力传感元件对压力进行测量。

其中一个压力传感元件设置在双锥形节流装置的测量管上且位于双锥形节流件的前部；另一个压力传感元件设置在双锥形节流装置的测量管上且位于与双锥形节流件中部圆柱体相对应的位置。

微处理器具有外围设备接口，用以连接浓度计、密度计和其它物性仪表。