[發明專利]一種工業氣體管道非介入式流量測量裝置

有效

• 申請號: 201110009809.7
• 申請日: 2011-01-18
• 公開（公告）號: CN102128654A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 范子川;蔡茂林
• 申請（專利權）人: 蔡茂林
• 主分類號: G01F1/68
• 分類號: G01F1/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于流量測量領域，涉及了一種可用于工業管道中氣體流量的非介入式測量裝置。

背景技術

流量測量是研究物質量變的科學，在現代社會的發展中有著舉足輕重的地位。氣體是流量測量的主要對象之一。作為一種能源存在的形態或能量的載體，氣體在工業中的應用愈來愈廣。

傳統用于氣體流量測量的流量計，都是介入式裝置，需串聯接入管道，不僅操作復雜，而且有干擾原有流動，存在壓力損失及污損探頭等問題。非介入式測量技術可以不拆卸原有管路進行流量測量避免以上缺點，還可以實現多點測量等優點，所以對于工業發展和經濟節能，具有重大意義。

氣體的非介入式測量難度較大，目前尚無成熟的技術和產品。

發明內容

本發明目的：提供一種可用于工業氣體管道的非介入式流量測量裝置，以克服當前的測量設備的不足，并促進工業發展，經濟建設等領域的測量便捷化，低成本化，達到節能減排的目的。

裝置主要利用熱式原理，采用針對溫度變化時差的測量技術，結合相關分析方法，對于目前市面上已有的熱式流量裝置進行了創新和改進，極大提高了其應用性與實用范圍，在相關領域屬于前所未有的發展。

裝置的硬件部分主要由熱脈沖發生器，溫度傳感器，溫度控制儀，信號采集處理機組成。利用管道中氣體流動對管壁熱脈沖傳播時間的影響，來反映流量大小，以達到非介入的測量目的。而信號采集處理機中的數據處理程序可有效解決環境干擾等問題，可達到準確、精確測量。

本裝置適用于工業生產、能源計量、環境保護、科學試驗、現代農業、水利建設、生物工程、航空航天、軍事等領域中的管道氣體流量測量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

(一)如圖1所示，整個裝置安置在需要測量的氣體管道外部，測量設備均不與所測氣體接觸，即實現方便快捷的流量監測，無需破壞管道，避免能源與成本的不必要損失，且測量用的溫度傳感器2和8不會因與氣體接觸，造成污損及帶來壓力損失，能源浪費。束縛裝置10和7保證整個設備可以方便，牢固的安裝在各種場合，間距調整裝置3使得測量設備可以適用于短直管或微彎管的安裝現場。

裝置的測量原理如下：管道11中通有如方向9所示的氣流，設備主體4里的熱脈沖產生裝置6按主機5的程序設置，發出熱脈沖，在熱脈沖產生裝置6的一旁有下游溫度傳感器8和設備副體1里的上游溫度傳感器2，兩個溫度傳感器測量管壁的溫度變化，由于氣體流動帶來的熱耗散作用，熱脈沖到達兩個溫度傳感器的時間差與氣體的流量大小有關。主機5處理測量數據并最后轉化為實際流量予以顯示。

(二)如圖2所示，熱脈沖產生裝置的主要結構由陶瓷加熱片6、半導體制冷片1和4、鋁合金架3組成。銅質散熱器2和5起到加強制冷效果的作用，導熱硅脂7將整個加熱器和管道8緊密貼合。在測量個過程中，加熱片和制冷片交替工作，產生所需的熱脈沖。

本發明的優點如下：

(1)不用破壞封閉管道，可不影響現場工作立即測量；

(2)檢測元件不與被測流體接觸，不干擾原來流體的流動狀態，不會造成節流壓力損失，節約能量，經濟適用；

(3)由于測量探頭不與被測氣體接觸，所以不會造成探頭污損；

(4)可實現多點測量，進而可以實現對現場流量參數的全面監測。

附圖說明

圖1為本發明所提供裝置的整體概況圖

其中：1.設備副體，2.上游溫度傳感器，3.間距調整器，4.設備主體，5.主機，6.熱脈沖產生裝置，7.設備主體束縛裝置，8.下游溫度傳感器，9.氣流示意，10.設備副體束縛裝置，11.管道。

圖2為熱脈沖產生裝置的剖面示意圖

其中：1.副制冷片，2.副銅質散熱器，3.鋁合金架，4.主制冷片，5.主銅質散熱器，6.陶瓷加熱片，7.導熱硅脂，8.管道。

具體實施方式

在圖1中，設備主體4和設備副體1已按要求安裝在管道11上，束縛裝置7和10使設備緊貼管壁，熱脈沖產生裝置6按要求發出熱脈沖，此脈沖沿著管壁逆著氣流方向向上游傳播，較近的下游溫度傳感器8首先測量到熱脈沖，接下來較遠的上游溫度傳感器2測量才到此脈沖，由于距離及氣體流動散熱的影響，兩個傳感器所測量的溫度信號存在時間差，主機5將此時間差處理轉化并且參考已有數據進行修正后，得到實際氣體流量并予以顯示。在圖2中，U形鋁合金架3的設計使得熱脈沖產生裝置能緊附在管外壁上，導熱硅脂7使得熱量能在管壁和加熱片7及制冷片6之間充分傳遞。陶瓷加熱片6效率較高，裝置溫升較快，但由于系統熱容的影響，降溫緩慢，主要依靠制冷片4和1來提高降溫速度，進而產生較為理想的熱脈沖。