[实用新型]动态补偿式气体流量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及流量传感器，更具体地说是一种用于计量气液二相流体中气相流量的热扩散式流量计。

背景技术

热扩散式流量计是广泛使用的流量计量装置，其原理是通过测量传感元件被流体带走的热量来确定流量的大小。常用的一种传感元件是电阻式温度监测器RTD，其阻值随自身温度变化而发生变化。典型的热扩散式流量计采用两个RTD元件，一个作为有源元件被加热，另一个用作参考元件不被加热。在使用时，测量因流体流动带走热量而导致被加热的有源元件阻值相对参考元件阻值的变化就可以确定流体的流速，进一步根据流体流过的横截面积可以计算得出流量。可见，热扩散式流量计中有源元件的热量是通过流体介质的物理性质而散失的，在测量过程中流体介质的物理性质未发生改变则流量计测量结果是准确的。

在很多应用中流体介质保持相同的常规组分，这种情形下，传统热扩散式流量计能够提供足够准确的流速(流量)测量。然而，介质本身流动过程中因压力温度变化产生结露或着矿井瓦斯抽取时因降低钻孔产生热量而喷的大量水雾混入等形成气液二相流且水雾的浓度在不断变化的情况下，传统热扩散式流量计无法获得准确的流速。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种动态补偿式气体流量计，能够对混入大量水雾的二相流体进行气体流量的准确计量。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型动态补偿式气体流量计的结构特点是在传感器探头所处的同一测量空间内，共同设置用于提供介质流速信息的热式流量传感器和用于提供水雾浓度相关信息的水雾浓度传感器。

本实用新型动态补偿式气体流量计的结构特点也在于：

所述热式流量传感器采用一对电阻式温度监测元件，其中一个温度监测元件是可以通过电源进行加热的有源传感单元另一个温度监测元件是一个不被加热的参考传感单元；所述水雾浓度传感器采用一个可以被加热的有源温度监测元件。

所述水雾浓度传感器是在有源温度监测元件的外围设置一外壳，以所述外壳形成水雾浓度传感器的监测空腔，所述外壳的底部设置为敞口，流体介质通过外壳的底部敞口进入在水雾浓度传感器的监测空腔内。

以本实用新型配合相应的信号处理单元，以水雾浓度传感器的测量值来补偿热式流量传感器监测到的热传递变化，从而输出实际的流速值。

附图说明

图1是为本实用新型结构示意图；

图2a为本实用新型中传感器探头端面示意图；

图2b为本实用新型中传感器探头侧视示意图；

图3为本实用新型配合使用的信号处理单元电路框图；

图4为未设置补偿的情况下出现气液二相流时气体流量曲线图；

图5为利用本实用新型进行水雾浓度补偿情况下出现气液二相流时气体流量曲线图；

图6为利用本实用新型实现水雾浓度补偿的测量系统运行时序流程图。

具体实施方式

参见图1、图2a和图2b，本实施例中设置一支撑杆115，在支撑杆115的一端设置为传感器探头，另一端设置为信号处理单元100；在传感器探头所处的同一测量空间内，共同设置用于提供介质流速信息的热式流量传感器和用于提供水雾浓度相关信息的水雾浓度传感器20。

具体实施中，热式流量传感器采用一对电阻式温度监测元件，其中一个温度监测元件是可以通过电源进行加热的有源传感单元11，另一个温度监测元件是一个不被加热的参考传感单元12；水雾浓度传感器20采用一个可以被加热的有源温度监测元件22；

图2a所示，水雾浓度传感器20是在有源温度监测元件22的外围设置一外壳21，以外壳21形成水雾浓度传感器的监测空腔，外壳21的底部设置为敞口，流体介质通过外壳21的底部敞口进入在水雾浓度传感器20的监测空腔内，也可以在外壳21的侧面设置缝隙，以保证监测空腔内能充分充入有新鲜的介质同时又不被引入太大的流场变化。

在运行中，含水雾浓度不变的流体介质流过热式流量传感器，将被加热的有源传感单元的热量带走，带走的热量和介质流速成正比例关系，这将导致有源传感单元11和参考传感单元12在每一个固定的流速点上都有一个固定的电阻差值ΔR1，通过测量ΔR1值可得到未经补偿的流速值。