[发明专利]一种基于旋流原理的差压式流量测量装置及方法

说明书

一种基于旋流原理的差压式流量测量装置及方法，包括一个直径为D的管道，管道内设置有与管壁紧密贴合且静态布置的旋流器，旋流器下游的管道设置有管壁取压管和管中心取压管，管壁取压管和管中心取压管的出口分别与差压变送器的两个流体进口相连通；本发明通过测量同一水平面的压差求得平均流速，再根据平均流速求得流量，和传统的差压式流量计比较起来，所需的直管段大大缩短，压差也大为减小，而且对旋转流动和涡流的情况有极好的适应性；对于多相流体，旋流装置能够将复杂的多相流体整流成关于轴线对称的管内“相分隔”状态，从而更加便于测量。

技术领域

本发明属于流体测量技术领域，具体涉及一种基于旋流原理的差压式流量测量装置及方法。

背景技术

在流量测量领域，差压式流量计占流量计总数的1/3以上，无论从发展历史、应用范围与使用数量来看，它都是当之无愧的第一大类流量计。目前，常用的差压流量计分为两大类：节流式和绕流式。节流式包括标准型(孔板、喷嘴和文丘里管)和非标准型(槽式孔板、多孔板、1/4孔板、弯管、锥形入口孔板等)。绕流式包括环形孔板、环形通道(V型内锥、槽道式等)、均速管等。

标准孔板节流装置的优点是结构简单、应用技术成熟、产品已经实现标准化，是目前工业应用最广泛的流量仪表；但是它的缺点也很多：永久压力损失过大、安装时要求上下游有较长的直管段、量程比窄，仅为3:1、开孔边缘钝化会使它的准确度下降、流体流经节流装置前流束必须与管道轴线平行且不得有旋转流等。虽然喷嘴和文丘里在相同流量和β值时的压损比孔板要低30％～50％，但是喷嘴和文丘里价格昂贵，结构较复杂。

弯管流量计是利用弯管内外侧压差测量流量的差压式流量计，它的优点是花费成本较低、容易安装和使用，缺点是容易出现二次流的干扰，由于流量系数受弯管结构尺寸参数R/D的影响非常敏感，所以非常不容易实现标准化。

对于多相流流量的测量，弯管流量计无法实现，而由于两相流体的流动工况复杂性，孔板、喷嘴、文丘里无法借用统一的经验公式，一般采用组合法进行测量，如Li Yuxing等提出的双槽式孔板组合、Zhiqiang Sun的文丘里管-涡街流量计组合、Chenquan Hua等的槽式孔板-旋进流量计组合、C.H.Hong等提出的孔板或文丘里管-临界流喷咀组合、ShunpeiYamazaki等提出的文丘里管-层流流量计组合等，这些方法在一定的范围内都能正常工作，而一旦超出其测量范围，流量信号就会淹没在强烈的“噪声”中，测量误差随之急剧增大甚至不能工作。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种基于旋流原理的差压式流量测量装置及方法，本发明所需的直管段大大缩短，压差也大为减小，而且对旋转流动和涡流的情况有极好的适应性；对于多相流体，旋流装置能够将复杂的多相流体整流成关于轴线对称的管内“相分隔”状态，从而更加便于测量，由于影响此种方法测量的仅为简单的旋流器，所以相比其他非标准型的差压流量计而言，此种方法和装置更容易实现标准化。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于旋流原理的差压式流量测量装置，包括一个直径为D的管道7，管道7内设置有与管壁紧密贴合且静态布置的旋流器2，旋流器2下游的管道设置有管壁取压管4和管中心取压管5，管壁取压管4和管中心取压管5的出口分别与差压变送器6的两个流体进口相连通。

所述的旋流器2位于管道入口1的下游，两者之间的距离不小于2D。

所述的旋流器2位于管道出口3的上游，两者之间的距离不小于2D。

所述管壁取压管4和管中心取压管5位于旋流器2下游2D～10D处，管壁取压管4的轴线和管中心取压管5的取压口位于同一水平面。

所述管壁取压管4和管中心取压管5处的取压孔直径为0.5～2.0mm。

所述管壁取压管4处取压孔的轴线与管壁垂直。