[發明專利]采集切向速度測量流量的方法及裝置

有效

• 申請號: 201611218402.4
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106768105B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 付濤;姜曉峰;戚清
• 申請（專利權）人: 威海市天罡儀表股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 37202 威海科星專利事務所
• 代理人: 王元生

本發明公開了一種采集切向速度測量流量的方法及裝置，其特征在于通過測量管體內流體進入端設有的切向流生成器將沿測量管體軸向直線流動的流體經過切向流生成器產生變向形成周向旋轉流動的流體，通過超聲波測速部件采集旋轉流動的流體的切向流速度信號信息，并上傳至計算器中進行計算，使相對應的超聲波測速部件在短于最短的標準軸向安裝距離時，其收發路徑能夠根據需要任意加長，具有結構新穎、測量精度高、抗表前干擾、拆裝更換部件方便、維護成本低、結構緊湊、模塊化程度高、施工成本低等優點。

技術領域

本發明涉及流量測量技術領域，具體地說是一種采集切向速度測量流量的方法及裝置。

背景技術

目前，超聲波測量技術在流體流量測量方面的應用越來越廣泛，超聲波水表、超聲波熱量表、超聲波燃氣表、超聲波流量計逐步成為市場的主流產品，超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。根據對信號檢測的原理，目前超聲波流量計大致可分傳播速度差法(包括：直接時差法、時差法、相位差法、頻差法) 、波束偏移法、多普勒法、相關法、空間濾波法及噪聲法等類型。為了準確獲取流體的流速信息，傳統的超聲波流量計都是沿著管體軸向方向布置換能器，從而獲取流體的流速信息，推算出流體流量。

眾所周知，上述現有的超聲波流量計的換能器之間的距離必須保證足夠的有效長度，才能達到測量精度，現有的超聲波流量計儀表有效測量距離最小為45mm，儀表表體的最小長度在200mm，對于小流量的測量，為了達到更精確的測量精度，一是采用在測量管段上沿軸向加長測量間距，使得有效測量距離大于45mm，而為了達到加長有效測量間距，通常采用將換能器安裝座傾斜設置，使得沿軸向設置的相對應的超聲波換能器組的延伸線的夾角變大，占用空間大，使得測量管段上的超聲波換能器組的安裝數量受到了限制，不但使測量的精度受到影響，而且還導致超聲波換能器的拆裝和維護非常困難，大大提高了生產制造的成本，令超聲波流量計價格較高；二是在測量管段上沿軸向設有至少兩組相交叉或平行的超聲換能器組，不但使超聲波換能器的安裝數量增多，而且，在維護或更換時，需要將安裝在測量管段上的超聲波換能器連同測量管段整體拆卸，還大大增加了更換和維護成本。

因此工程現場基本上仍然采用機械式流量計，以節約施工與運行成本，這種機械式流量計的工作原理是流體流動帶動葉輪機械的旋轉，這種結構的實質性不足是：一是由于較小流動不能推動葉輪旋轉，因此，極小流量流速下的數據誤差很大，影響了計量精度；二是由于機械零件的相互摩擦，長時間運動導致葉輪軸磨損或結垢，也同樣影響計量的準確度；三是由于機械表采用數字盤計數，只能顯示累計流量，不能顯示瞬時流速，很難實現無人抄表和遠程控制。

為了解決上述技術問題， CN204788528U公開了一種具有導流十字架的超聲波熱量表用流量傳感器，包括管體、進水端超聲波換能器和出水端超聲波換能器，管體的管腔由進水流腔、中部流腔和出水流腔構成，所述進水流腔的中心軸線處的水平截面為矩形，其寬度與中部流腔的中心軸線處的水平截面的寬度相等；進水流腔的中心軸線處的垂直截面為梯形，其前端寬度與中部流腔的中心軸線處的垂直截面的寬度相等，其后端寬度與中部流腔的中心軸線處的水平截面的寬度相等。這種結構的實質性不足是：為了保證測量精度，超聲波流量計的換能器之間的距離必須保證足夠的有效長度，無形中加長了測量管段的長度，導致在年檢或故障檢測時，必須將測量管段連同整表從管路上拆卸，才能檢定或維修、更換，導致更換成本增大。

而為了使得更換成本降到最低，雖然專利號：ZL2004 2 0111534.3/ZL 2005 20086674.3/ZL 2008 2 0102881.8公開了幾種可拆式機械表，可在不拆卸管路上的表體管件的條件下，直接拆裝機械表的機芯進行調校和更換機芯，一定程度的降低了使用維護成本。但機械表不能測量極小的流量；數據處理、傳輸不能滿足智能化無人化的需求；目前常規的方式還是整表更換電磁式或超聲波式儀表，但是更換成本高，安裝成本高。

到目前為止，制造成本高、維護操作難與計量精度低、準確度低這幾個問題還無法在一種流量計上得到解決。