[實用新型]氣體流量測量的管段及裝置

有效

• 申請號: 201720447335.7
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN206670716U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 沈暢
• 申請（專利權）人: 成都聲立德克技術有限公司
• 主分類號: G01F15/18
• 分類號: G01F15/18;G01F1/66
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 徐彥圣

技術領域

本實用新型涉及流量測量領域，具體而言，涉及一種氣體流量測量的管段及裝置。

背景技術

無論是城市天然氣管網還是天然氣生產線，由于其安全性需要和計量收費需要，常常在各傳輸干線及支線上安裝一系列氣體流量計。目前用于天然氣管網的流量計都是機械式，比如渦輪氣體流量計。由于這類流量計有機械轉動部件，磨損較快，精度隨時間變差，因此需要定期維護。但由于天然氣的易燃易爆等特點，使得對這類流量計的維護很艱難，成本很高。另外，天然氣里常常夾有少量的雜物如顆粒或碎片，這些雜物常常導致流量計轉動部件性能變差，甚至卡死等，以至流量計讀數誤差增大甚至停止工作。現場更換流量計必須停止天然氣的輸運，排除管內剩余氣體，采取嚴密的安全措施，整個過程成本甚高。

不止天然氣生產與輸配領域，其他氣體，如蒸汽和工業壓縮空氣等，也存在類似的問題，渦輪等機械式流量計由于其固有的易磨損的轉動部件而使其精度越來越差，并且難維護，長期運作成本高。

在近十年里，有不少人探索無轉動部件的氣體流量測量方法。到目前為止主要研究工作集中在時差法超聲波氣體流量測量上。這種方法是把一對超聲波傳感器安裝在一段管段上，采用時差法對聲脈沖在流體的上、下游方向的傳播時間及時間差進行測量，從而計算出氣體流量。在氣體介質及工況較理想的情況下，這種方法可以比較準確的測出結果。特別是采用多聲道技術及整流技術后，其測量精度可以達到氣體貿易結算的要求。但是，這種流量測量系統造價很高，并且，它更適合于大口徑，無法用來做為天然氣管網的常規監測和計量使用。針對這種情況，這兩年有較經濟的單聲道時差法流量計出現。它只在管段上裝了一對超聲傳感器，結構較簡單。但是，這種流量計有一個致命弱點，它要求接收的超聲波信號穩定且信噪比高。在實際氣體應用中，這點是很難滿足的。天然氣通常不是理想氣體，其濕度、溫度、壓力以及含雜質的情況都是隨時波動的，而超聲波信號強度受這些因素影響很大，從而導致超聲波信號波動很大，信噪比較低。這就使得時差法在檢測聲脈沖信號時出現困難，不但測量精度大大降低，而且穩定性和可靠性較差，甚至無法工作。因此，時差法超聲波氣體流量計的應用很有限。

近幾年來，出現了基于互相關的外綁式超聲波流量計，它的傳感器是安裝在管道外面的，無需在管道上打孔或切斷管段安裝，所以安裝方便。它采用兩對傳感器，分別安裝在管道的上下游，每對傳感器都有一個發射傳感器和一個接收傳感器，由接收傳感器接收到的信號含有流體介質的調制信號。這種調制是由流體的紊流，雜質等引起的，它隨流體先通過上游一對傳感器，經過一定時間后再通過下游那對傳感器。通過互相關計算方法，可以找到這個調制信號從上游到下游的流動時間。因為這個時間與流體速度成反比，這樣就可以計算出流體的速度及流量。

目前外綁式互相關超聲波氣體流量計還大多限于實驗室。很少有現場應用，主要原因不僅僅是造價高，其現場應用還很不理想。雖然傳感器是綁在管道外面，安裝方便，但正是由于這個安裝方法，使得超聲波很難傳過管壁而進入管內氣體。管壁通常為金屬材料，它的密度和聲阻抗與氣體的相差巨大，因而接收到的調制信號很小，噪音很大。這就不得不采用復雜的硬件系統和數字信號處理算法，使整個系統變得復雜。即使如此，這種方式的測量精度也無法達到計量要求。另外，它對低流量和小管徑仍然很難測量。這就大大限制了這種外綁式氣體流量計的應用范圍。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種氣體流量測量的管段及裝置，其能夠為氣體流量測量提供簡化的裝置，實現整個測量裝置的硬件大大的簡化，降低了成本，且能提高測量穩定性和可靠性。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

第一方面，本實用新型實施例提供了一種氣體流量測量的管段，包括第一管段、多個發射換能器安裝件以及多個接收換能器安裝件，其中：所述多個發射換能器安裝件和所述多個接收換能器安裝件沿所述第一管段的軸向設置，所述多個發射換能器安裝件與所述多個接收換能器安裝件一一對應設置，每個所述發射換能器安裝件的管道與所述第一管段的管道連通，每個所述接收換能器安裝件的管道與所述第一管段的管道連通，每個述發射換能器安裝件的開口與其對應的所述接收換能器安裝件的開口相向設置。

在本實用新型較佳所的實施例中，上述當所述發射換能器安裝件為兩個時，所述接收換能器安裝件為兩個，兩個所述發射換能器安裝件沿所述第一管段的中心軸線的軸向設置，兩個所述接收換能器安裝件沿所述第一管段的中心軸線的軸向設置，每個所述發射換能器安裝件與每個所述接收換能器安裝件一一對應設置。