[发明专利]带法兰的渐缩管涡旋流量计

说明书

技术领域

本发明涉及带法兰的渐缩管涡流流量计。具体地，本发明涉及将涡旋流量计连接到带法兰的管道系统，所述带法兰的管道系统的直径大于涡旋流量计的测量段的孔的直径。

背景技术

涡流流量计用在工业过程测量和控制领域以用于测量流体的流量。涡流流量计通常插入载运要被测量的流体的流动管中。工业应用包括石油、化工、纸浆和纸张、采矿和材料、油汽。涡旋流量计的工作原理是基于被称为冯卡门效应的涡旋脱落现象。当流体通过非流线形体时，流体分离并产生旋涡，所述旋涡沿着非流线形体的每一侧并在所述每一侧的后面交替脱落。这些旋涡引起波动压力区域，所述波动压力区域通过安装在非流线形体中或所述非流线形体下游的传感器被检测。虽然旋涡产生的频率基本上与流体速度成比例，但是该比例随管道雷诺数而变化。管道雷诺数是流体密度、流体速度、失水量以及管道内径的函数。

在管道系统中，期望保持雷诺数较低以减小管道系统中的功率损失。减小功率损失的这种期望导致使用大管道尺寸和管道系统中低量程的流体流速。

在涡流流量计中，可测量的流动范围受到限制。当流速在可测量流动的下限以下时，涡旋流量计不能可靠地提供流动的正确指示。

为此，已经研制了渐缩管涡流流量计，在该渐缩管涡流流量计中，流量计通过法兰连接到带法兰的管道系统。流量计的孔的测量段的直径小于与流量计连接的管段的内径。在上游或入口端处，流动通道从管道系统直径减小或收缩到流量计的孔直径。在下游或出口端处，通道的直径必须增加以与流量计下游的管道系统的直径相匹配。这通常通过在涡旋流量计的上游端处的锥形渐缩管段和下游端处的锥形扩大段来实现。

发明内容

涡旋流量计组件包括流量计主体，所述流量计主体具有在上游端与下游端之间延伸的流动通道。流量计流动通道优选地具有测量段，所述测量段具有大于6英寸的直径。渐缩管段位于流量计主体的上游与测量段之间。在渐缩管段中，直径从管道系统的大直径减小到测量段的直径。非流线形体位于测量段中以产生旋涡，所述旋涡以与通过流动通道的流体的流量相关的频率交替。测量段的从在非流线形体处涡旋开始脱落的位置到流动通道在非流线形体下游的第一直径扩大位置的长度大于由非流线形体产生的旋涡的波长。

附图说明

图1是现有技术渐缩管涡旋流量计的剖视图；

图2是显示来自图1所示的结构的8英寸渐缩管涡旋流量计的模拟4-20mA流动数据的曲线图；

图3是来自图1所示的结构的8英寸标准渐缩管涡旋流量计的示波器数据的曲线图；

图4是本发明的渐缩管涡旋流量计的剖视图；

图5是比较由图1所示和图4所示结构的8英寸渐缩管涡流流量计产生的流动信号的标准偏差的曲线图；

图6是显示来自图4的结构的8英寸渐缩管涡旋流量计的模拟4-20mA流动数据的曲线图；以及

图7是对于图1和图4的渐缩管涡流流量计的不同管道尺寸来说距离L_M与波长λ的比值的曲线图。

具体实施方式

图1显示安装在管道段12与14之间的现有技术渐缩管涡旋流量计10。流量计10包括流管16和变送器18。流管16由上游法兰渐缩管20、测量段22和下游法兰扩大部24形成。非流线形体26和传感器28位于流管16的测量段22内。管道段12和14具有大于测量段22的孔直径D_M的内径D_P。

法兰渐缩管20通过诸如螺栓和螺母(未示出)的紧固件连接到管段22。法兰渐缩管20包括锥形孔段30，所述锥形孔段30的直径从管直径D_P减小到测量孔直径D_M。恒定直径段32具有与测量段22相匹配的直径D_M。

法兰扩大部24位于测量段22与管段14之间。法兰扩大部包括位于测量段22的下游的恒定直径段34扩大段36，所述扩大段36呈锥形以从恒定直径段34的直径D_M增加到管14的直径D_P。法兰扩大部24通过诸如螺栓和螺母(未示出)的连接器安装到管14。

在图1中，过程流体从管12流动通过法兰渐缩管20并进入到测量段22。当过程流体通过法兰渐缩管20时，流动通道的直径从D_P缩小到D_M，并且流体的速度缓慢增加。