[发明专利]宽量程双涡街流量计

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量煤矿瓦斯气体流量的宽量程流量计，属于电子技术领域。

背景技术

瓦斯是煤矿井下作业人员的主要危害因素，其具有湿度大、含有粉尘、有腐蚀性、气压低、气体流量不均衡、流量变化范围特别大等特点，目前对瓦斯的处理方式是将其抽出后通过管道输送至天然气公司，以作为民用天燃气的原料。但是由于在用气高峰时段和低谷时段，瓦斯气体的流量相差很大，可达到数十甚至上百倍，因此瓦斯流量计要求必须具有较宽的测量范围，并且要求灵敏度高、压力损失较小。

现有的瓦斯流量计较多的采用涡街流量计，但是目前的涡街流量计存在检测范围较窄的问题，如尾锥流量计，这种流量计在管道内空气流速较大时，检测得到数据还相对较为准确，但是当处于低流速阶段时，则存在检测不到数据或检测灵敏度明显降低的情况，而且检测的数据很不稳定、误差也很大，因此它只能检测流速大于7m/s时的流量。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于解决目前瓦斯流量计检测范围较窄的问题，而提供一种具有较宽检测量程的双涡街流量计。

本发明的技术方案：宽量程双涡街流量计，包括测量管，在测量管的两端分别设有法兰，其特征在于，包括设于测量管上游用于检测低流速气体信号的超声涡街流量传感器和设于测量管下游用于检测高流速气体信号的应力涡街流量传感器，所述超声涡街流量传感器和应力涡街流量传感器均连接到流量转换器；所述的流量转换器是由切换单元和测控计算单元组成，超声涡街流量传感器和应力涡街流量传感器的输出分别与切换单元的输入相连，超声涡街流量传感器和应力涡街流量传感器检测的气体流量信号经切换单元切换控制后输入测控计算单元，测控计算单元对接收的气体流量信号进行处理后输出显示；测控计算单元的输出还与切换单元的控制端连接形成闭环回路。

本发明采用了两种测量原理、流量特性不同的涡街流量传感器，在测量管的上游设置低流速特性好的超声涡街流量传感器，在测量管下游设置高流速特性好的应力涡街流量传感器，并通过流量转换器进行切换控制，实现了宽范围的气体流量测量。

本发明中，超声涡街流量传感器的主要功能是完成低流速区域的流量检测，其测量范围为0.3m/s～7m/s；应力涡街流量传感器的主要功能是完成中、高区域的流量检测，其测量范围为5m/s～45m/s。工作时，两种不同的流量传感器均输出信号到流量转换器，流量转换器中的测控计算单元对传感器的信号进行采集放大、滤波、整形、计算并显示流量测量值。当实际流量处于两种流量传感器的重叠区域时，测控计算单元根据传感器测得的流量信号的不同和变化，自动判断并发出指令控制流量转换器，确定哪一台涡街流量传感器投入运行。从而保证两种流量传感器工作在所设定的最佳流量范围内。这样本发明的流量计就可完成测量范围为0.3m/s～45m/s的宽范围流量测量，流量计的量程比可达到150：1。

进一步的技术方案，在测量管的内壁上还设有压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器的输出均连接测控计算单元的输入。通过测量气体的工作压力和温度，能够对压力和温度进行补偿运算，提高流量测量的精确度。

进一步的技术方案，所述超声涡街流量传感器和应力涡街流量传感器的间距为0.9~1.2m。通过在两种流量传感器之间设置一定的间隔，使旋涡的能量能够有足够的衰减空间，避免了传感器之间的相互干扰。

再进一步的技术方案，所述超声涡街流量传感器由第一旋涡发生体、超声发射换能器和超声接收换能器组成，其中超声发射换能器和超声接收换能器相对的横向设置于测量管的两侧，第一旋涡发生体竖向设置在测量管内并位于超声发射换能器和超声接收换能器之间；超声接收换能器的输出连接流量转换器的输入，超声发射换能器的输入与流量转换器的输出相连。

所述应力涡街流量传感器由第二旋涡发生体和应力检测元件组成，所述应力检测元件的输出连接到流量转换器的输入。

本发明的流量计在测量气体流量时，是按照如下方法进行的：     将超声涡街流量传感器测量的流量以Q1表示，应力涡街流量传感器测量的流量以Q2表示，两种涡街流量传感器测量的总流量以Q表示，则：

Q₁=3.6f₁/K₁，Q₂=3.6f₂/K₂，