[发明专利]具有层流向湍流的过渡流动控制的超声流量计量系统和方法

权利要求书

1.一种超声流量计量系统，包括：

超声流量计，所述超声流量计包括一对超声换能器，所述一对超声换能器设置成交换穿过在所述一对超声换能器之间流动的流体流的超声信号；

流量调节器，所述流量调节器布置在所述超声流量计的上游；

渐缩管，所述渐缩管布置在所述流量调节器与所述超声流量计之间，以减小从所述流量调节器流向所述超声流量计的所述流体流的横截面积；

扩张器，所述扩张器布置在所述流量调节器的上游；以及

第一计算逻辑，所述第一计算逻辑构造成利用基于所述流体流的瞬时分布因数和流量计因数的修正值计算通过所述超声流量计的体积流量，其中，流量计因数是在预定的时间周期内排放的基准体积与通过所述超声流量计排放的体积的比值。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述流量调节器和所述渐缩管调节所述流体流，使得所述超声流量计以小于百分之0.2的误差测量所述流体流的速度，其中，所述流体流具有小于1000的雷诺数。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述流量调节器和所述渐缩管调节所述流体流，使得所述超声流量计以小于百分之0.2的误差测量所述流体流的速度，并且所述流体流具有不大于500的雷诺数。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述渐缩管为包括8度至16度的范围内的渐缩角的同心文丘里渐缩管。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述流量调节器和所述渐缩管调节所述流体流，使得所述流体流的分布因数在所述流体流的过渡流动期间变化，下限为约1.18并且上限为约1.8。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述流量调节器和所述渐缩管将所述系统中的压力损失相对于包括具有与流量计的直径相等的直径的流量调节器的流量计量系统而言减小百分之75以上。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括第二计算逻辑，所述第二计算逻辑构造成在过渡流动期间基于所述流体流的瞬时分布因数计算所述流体流的雷诺数和粘度。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第二计算逻辑构造成以小于百分之5的误差计算所述雷诺数和粘度；其中，所述流体流具有从500至5500范围内的雷诺数。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括所述渐缩管与所述超声流量计的连接部，所述连接部包括不大于64微英寸的表面粗糙高度。

10.一种用于超声计量的方法，包括：

将渐缩管的下游端连接至超声流量计的上游端；

将所述渐缩管的上游端连接至流量调节器的下游端，其中，所述渐缩管的所述下游端的内横截面积小于所述渐缩管的所述上游端的内横截面积；

经由管部段将扩张器的下游端连接至所述流量调节器，所述管部段的长度为至少三个管径；以及

利用基于流过所述超声流量计的流体流的瞬时分布因数和流量计因数的修正值计算通过所述超声流量计的体积流量，其中，流量计因数为在预定的时间周期内排放的基准体积与通过所述超声流量计排放的体积的比值。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括以不大于百分之0.2的误差测量流过所述超声流量计的流体流的平均速度；其中，所述流体流具有低至500的雷诺数。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述渐缩管为包括8度至16度范围内的渐缩角的同心文丘里渐缩管。

13.根据权利要求10所述的方法，还包括经由所述流量调节器和所述渐缩管将跨过所述流量调节器的压降相对于包括与所述超声流量计具有相等直径的流量调节器的系统中的压降减小百分之79至百分之89的范围。

14.根据权利要求10所述的方法，还包括在过渡流动期间基于流过所述超声流量计的流体流的瞬时分布因数计算所述流体流的雷诺数和粘度。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括以小于百分之5的误差计算所述雷诺数和粘度，其中，所述流体流具有从500至5500范围内的雷诺数。

16.根据权利要求10所述的方法，还包括经由所述流量调节器和所述渐缩管调节流过所述超声流量计的流体流，使得所述流体流的分布因数在所述流体流的过渡流动期间变化，下限为约1.18并且上限为约1.8。