[发明专利]用于测量的脉冲涡轮转子和具有该转子的流量计

说明书

本申请涉及一种用于测量目的的具有叶片组件(11)的脉冲涡轮转子(2)，所述叶片组件被设计成在流量计的流动通道中、以在流动方向上脉冲涡轮转子的叶片组件的上游侧和脉冲涡轮转子的叶片组件的下游侧之间压力差Δp＝0的情况下、在稳定流动状态下工作，所述转子配备有位于转子盘中的补偿开口(14)，适于平衡由非稳定流动状态产生的脉冲涡轮叶片组件上游侧和脉冲涡轮叶片组件下游侧之间的压力差。本申请还涉及脉冲涡轮转子的脉冲涡轮流量计(1)，其中流动通道配备有补偿连接器，该补偿连接器被设计成将流动从涡轮的转子组件上游侧引导至脉冲涡轮的转子盘、通过脉冲涡轮的转子盘、并且从脉冲涡轮的转子组件下游侧的涡轮的转子盘排出。

技术领域

本发明的主题是一种用于测量的脉冲涡轮转子和具有该转子的流量计。本发明用于测量流体流量，特别是气体。

背景技术

具有脉冲转子的涡轮流量计在本领域中是已知的。文献US 4,186,603公开了一种经典的涡轮流量计设计。使具有脉冲转子的单元区别于具有反应转子的单元的一个特定特征是，在稳态运行期间，转子上游侧和下游侧之间缺少压力差。

在现有技术中，与压力脉动对流量参数测量的负面影响相关联的问题是已知的，特别是涉及涡轮流量计，如参见出版物“Metrologia przep”[流量计量]M.Turkowski，Warsaw 2018，Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej，ISBN978-83-7814-697-1，该出版物中描述了许多已知问题，以及旨在校正流量计产生的信号的经典设计和分析解决方案。

实际工业系统中的流量计的运行条件通常与所述流量计校准过程中的实验室条件不同。由于流量计通常是在稳定流动条件下进行校准，因此流量计量中的主要问题之一是工业系统中经常出现流量脉动。脉动会导致难以识别和消除的显著误差。

稳态流动的特征在于速度、压力、密度和温度在一定程度上变化，该程度不会影响流体流束测量在所需精度水平的结果。正式的讲，只有稳定的层流实际上可以被称为稳定。然而，大多数工业系统的特征是湍流，所述湍流仅在统计意义上是稳定的。这来源于以下事实：所述湍流在速度、压力和温度上显示出连续、随机和不规则变化。然而，如果流动可以被视为已充分形成并且没有周期性的脉动，则所述流动可以在技术意义上被假定是稳定的。

在非稳定流动条件下使用意在用于准稳定条件的流量计而产生的流体流量测量误差的问题尚未完全解决，这是由于难以获得此种误差现象的数学描述以及此种误差现象的实验研究复杂结构。

在涡轮流量计的情况下，测量单元是轴向自由旋转的涡轮，该涡轮在稳定流动的情况下的特征是转速与体积流量之间有非常紧密的线性关系。与转速相关联的信号最常见的是通过检测涡轮机叶片的经过来获得，该涡轮叶片紧邻位于壳体中的传感器。一些流量计每次涡轮回转仅收集一个脉冲，但是在存在脉动问题的情况下，由于从所有叶片收集信号而发生的分辨率提升是非常有用的，因为有根据脉冲频率的变化提取关于脉动波振幅和波形信息的方法。

当流量随时间改变时，涡轮和涡轮中的流体的惯性会导致转子速度延迟，并且实际上当流量增加时转子速度相对于稳定流动速度更低，而当流量减少时转子速度更高。在增加流量而非减少流量的情况下，这种效果更加明显，因此经受脉动的流量计的平均涡轮速度大于对应于平均流量值的速度。

发明内容

本发明的主题是在流量计中引入脉冲涡轮转子，相比于本领域中的已知设计，该脉冲涡轮转子允许非稳定状态下更精确的流量测量，尤其是在流量脉动的情况下。

本发明的主题是一种用于测量目的的具有叶片组件的脉冲涡轮转子，所述叶片组件被设计成在流量计的流动通道中、以在脉冲涡轮转子的叶片组件的上游侧和脉冲涡轮转子的叶片组件的下游侧之间压力差Δp＝0的情况、以稳定流动状态工作，其中所述转子配备有位于转子盘中的补偿开口，所述补偿开口被设计成平衡由非稳定流动状态下产生的叶片组件上游侧和叶片组件下游侧之间的压力差。