[发明专利]一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法

权利要求书

1.一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：

(1)根据理论推导，确定缩进式电磁流量传感器的压损大小与结构参数的半经验公式，确定影响压损大小的关键因素；

(2)根据传感器的流量测量范围和设计工况的性能参数，获取传感器的初始结构尺寸；

(3)依据正交试验法设计实验方案，并基于数值分析的方法对正交表中的实验数据进行求解计算，得到不同结构参数条件下的压损大小；

(4)利用多项式分步拟合法，对正交表中的压损实验数据进行函数拟合，得到压损的数学公式；

(5)利用压损数学公式，根据传感器的流量测量范围和国标压损要求，确定最优的缩进式电磁流量传感器测量管道结构尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：

缩进式电磁流量传感器的压损大小为

Δp＝ρgh_f (1)

式中,ρ为流体密度，g为重力加速度，h_f表示粘性流体运动时产生的能量损失，由三部分组成：流体在传感器前后等截面直管道内运动时由摩擦阻力所引起的沿程压力损失h_l1；管道形状改变引起的局部阻力损失h_m；缩进段处产生的沿程压力损失h_l2；局部阻力损失h_m分为渐缩管的局部阻力损失h_m1和渐扩管的局部阻力损失h_m2，各参数代表的具体含义如下所示：

直管道沿程压力损失h_l1为

式中λ₁为沿程阻力系数，L_i和L_o分别为前取压口距传感器入口距离和后取压口距传感器出口距离，D为管道直径，v_i为管道的入口流速；

传感器缩进段部分的沿程压力损失h_l2为

式中d为缩进段部分的水力直径，l为缩进段长度，v₂为传感器缩进段部分的流速；

渐缩管的局部阻力损失h_m1为

式中ζ为修正系数；

渐扩管的局部阻力损失h_m2为

式中k为修正系数，v₃为传感器出口处的流速；

则管道总的压力损失Δp'为

由流体运动的连续性方程得到以下关系式

式中A_i、A₁、A₂、A₃、A_O分别为传感器前取压口、传感器入口、传感器缩进段、传感器出口、传感器后取压口处的截面面积，v₁为传感器入口处的流速；

则管道总的压力损失Δp'为

传感器压损为管道总的压损Δp'减去传感器前后直管道沿程压力损失h_l1，则缩进式电磁流量传感器压损的半经验公式为

3.根据权利要求1所述的一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是指：根据所设计传感器的管道口径，确定传感器的总长，并根据实际使用时的流量范围要求，确定管道入口流速的上限流速。

4.根据权利要求1所述的一种缩进式电磁流量传感器的测量管道结构设计方法，其特征在于：所述步骤(3)具体是指：根据压损与传感器结构参数的半经验公式确定影响压损大小的关键因素，依据正交试验法进行实验方案设计，并基于数值分析软件计算不同传感器结构的压损大小。