[發明專利]一種流體流量測量裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 202010546447.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN113804264A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 張峰;趙興雷;王寶登;何立新
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院
• 主分類號: G01F1/28
• 分類號: G01F1/28;G01P5/04;G01S17/08;G01B11/02
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;金淼

1.一種流體流量測量裝置，其特征在于，所述裝置包括：

彈性阻力件，其頂部插入流體管道內部，能夠在所述流體管道內部流體的作用下發生彈性形變；

位移測量器，其用于測量所述彈性阻力件的頂部在流體的作用下因彈性形變而產生的位移量；

流量計算器，其與所述位移測量器連接，用于根據所述位移測量器測得的位移量計算所述流體管道內部的流體的流量。

2.根據權利要求1所述的流體流量測量裝置，其特征在于：

所述彈性阻力件為中空結構；

所述位移測量器包括設置在所述彈性阻力件頂部內部的反射面結構和設置在所述彈性阻力件底部上方的激光測量單元；

所述激光測量單元用于發射激光至所述反射面結構以及接收所述反射面結構反射的激光，并測量發射的激光與反射的激光之間的角度偏移量或發射的激光與反射的激光光點之間的位置偏移量，從而根據所述角度偏移量或位置偏移量確定所述彈性阻力件的頂部的位移量。

3.根據權利要求1所述的流體流量測量裝置，其特征在于：

所述彈性阻力件為中空結構；

所述位移測量器包括設置在所述彈性阻力件頂部內部的布拉格光柵和設置在所述彈性阻力件底部上方的激光測量單元；

所述激光測量單元用于發射激光至所述布拉格光柵，并測量所述布拉格光柵中心波長的偏移量，從而根據所述偏移量確定所述彈性阻力件的頂部的位移量。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的流體流量測量裝置，其特征在于，所述彈性阻力件的數量為一個或多個，當所述彈性阻力件的數量為多個時，多個彈性阻力件間隔插入流體管道內部并且對應設置有位移測量器；

所述流量計算器設置成，用于根據所述位移測量器測得的位移量計算流體管道內的流體流速，并計算流體管道內部多個位置的流體流速的平均值，然后根據流體管道內部多個位置的流體流速的平均值計算所述流體管道內部的流體的流量。

5.根據權利要求1至3中任一項所述的流體流量測量裝置，其特征在于，還包括：

溫度傳感器，其與所述流量計算器連接，用于測量流體管道內部的流體的溫度，以供所述流量計算器補償計算溫度對流體流量的測量值的影響。

6.一種基于如權利要求1至5中任一項所述的測量裝置的流體流量測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

將彈性阻力件的頂部插入流體管道內部；

利用位移測量器測量彈性阻力件的頂部在流體管道內部流體的作用下的位移量D；

利用流量計算器根據位移測量器測得的位置偏移量D計算流體管道內部的流體流量V。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用流量計算器根據位移測量器測得的位置偏移量D計算流體管道內部的流體流量V的步驟，包括：

根據彈性阻力件在流體作用下的位移量D計算流體管道內的流體流速u；

根據流體管道內的流體流速u計算流體管道中的流體的體積流量V。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，按照下式，根據彈性阻力件在流體作用下的位移量D計算流體管道內的流體流速u：

D＝[Kρu²gLr+3πηu(2L+r)]/E，

式中，g為重力加速度，ρ為流體密度，K為阻力系數，L為彈性阻力件在流體管道中的長度，r為彈性阻力件的半徑，η為流體粘度，E為彈性阻力件的彈性模量。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，按照下式，根據流體管道內的流體流速u計算流體管道中流體的體積流量V：

V＝πR²u，

式中，R為流體管道的半徑。