CN207610734U - 具有防堵功能的流量测量装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种具有防堵功能的流量测量装置和系统，流量测量装置包括：导压板；整流防尘罩，整流防尘罩设置于导压板的一侧，整流防尘罩与导压板包围形成与整流防尘罩的外部相连通的腔体；高压引压管，高压引压管的一端设于腔体内；低压引压管，低压引压管的一端设于所述板的与所述防尘罩相对的一侧。该流量测量装置能够准确测量流量，并具有防堵的效果。

Description

具有防堵功能的流量测量装置和系统

技术领域

本实用新型涉及流体测量技术领域，特别涉及一种具有防堵功能的流量测量装置和系统。

背景技术

目前，脏污气体流量测量日渐重要。无论是冶金企业的高炉、转炉、焦炉煤气，还是火力发电厂排放的烟气，以及锅炉一二次风量、冷炉烟流量、制粉通风量都需要进行准确的流量测量。上述的被测气体介质往往具有流通管径大、管道直管段长度有限、介质温度高、流速低、含尘浓度大等特点，常规流量测量装置很难适应这些特点。

例如，孔板需要较长的前后直管段且易因磨损造成测量偏差；文丘里管、机翼型风量装置所产生的差压偏小，特别在流速低的时候，信噪比不够大；热式流量计响应慢，在被测量气体组分变化较大的场合，因气体定压比热容Cp值和热导率变化，测量值会有较大变化而产生误差；各种巴类流量计特别容易堵塞，且产生的差压也偏小。目前大量使用的皮托管及由其改进而成的流量计也存在着易堵、差压信号不清晰不稳定的缺点。中国专利CN107192846A、CN202512135U、CN201555612U、CN203848867U、CN204142296U、CN10601780A、CN204740262U都利用了差压式皮托管的原理，采用口径较大的取压管，并在其中设置可在一定幅度内自由摆动的除尘杆，来解决灰尘堆积、结垢的问题。然而由于整体结构没有优化，流动分离没有得到有效控制，灰尘仍然容易堆积结垢，同时还会造成差压信号不稳定的问题。

因此，期待研发一种不易堵塞、耐磨损、差压信号清晰稳定的流体测量装置。

实用新型内容

本实用新型提出了一种具有防堵功能的流量测量装置和系统，其能够克服现有流量测量装置差压信号不稳定、容易堆积结垢的缺陷。

本实用新型一方面提出一种具有防堵功能的流量测量装置，包括：

导压板；

整流防尘罩，所述整流防尘罩设置于所述导压板的一侧，所述整流防尘罩与所述导压板包围形成与所述整流防尘罩的外部相连通的腔体；

高压引压管，所述高压引压管的一端设于所述腔体内；

低压引压管，所述低压引压管的一端设于所述导压板的与所述整流防尘罩相对的一侧。

优选地，所述整流防尘罩与所述导压板同轴设置。

优选地，沿着与所述整流防尘罩的轴线垂直的方向，所述整流防尘罩的外缘位于所述导压板的外缘的内部。

优选地，所述整流防尘罩为锥形或者流线形。

优选地，所述整流防尘罩沿其轴向方向的剖面为抛物线形。

优选地，所述导压板为矩形。

优选地，所述导压板为部分球面，且所述整流防尘罩设置于所述球面的凹面一侧。

优选地，所述高压引压管的另一端穿过所述导压板，并与差压传感器的高压端口相连接，所述低压引压管的另一端与差压传感器的低压端口相连接。

优选地，所述高压引压管的所述一端为楔形，当所述流量测量装置安装于被测管道内时，所述一端的开口向下。

优选地，所述高压引压管的所述一端为L形，当所述流量测量装置安装于被测管道内时，所述一端的开口向下。

优选地，所述低压引压管设置于所述导压板与所述高压引压管之间。

优选地，所述低压引压管的所述一端为楔形，且开口朝向所述高压引压管。

优选地，所述整流防尘罩靠近所述导压板的一端设有通孔或通槽，所述腔体通过所述通孔或通槽与所述整流防尘罩的外部相连通。

优选地，所述整流防尘罩通过至少一个支撑杆设置于所述导压板的一侧，所述整流防尘罩的边缘与所述导压板之间形成间隙，所述腔体通过所述间隙与所述整流防尘罩的外部相连通。

优选地，所述高压引压管和低压引压管均为多个，多个高压引压管平行设置且相互连通，多个低压引压管平行设置且相互连通。

本实用新型另一方面提供一种具有防堵功能的流量测量系统，包括多个所述的具有防堵功能的流量测量装置，各流量测量装置的高压引压管彼此连通，低压引压管也彼此连通。

本实用新型的有益效果在于：

1.通过整流防尘罩与导压板包围形成与整流防尘罩的外部相连通的腔体，高压引压管的一端设于该腔体内，既能有效获得稳定的高压信号，又能避免灰尘杂质等堵塞高压引压管的引压孔，低压引压管设于导压板的背流面，能够有效获得稳定的低压信号，从而达到准确测量流量以及防堵的效果。

2.整流防尘罩可采用锥形或流线形外形，对流体的阻力最小化，从而最大程度地减小了永久压力损失，耐受管道内流体的冲击能力更强，更经久耐用。

3.沿着与整流防尘罩的轴线垂直的方向，整流防尘罩的外缘位于导压板的外缘的内部，这样通过整流防尘罩和导压板所构成的测量体确保被测管道内的介质流动始终在可产生最小静压的地方发生分离，保证了稳定的、高信噪比的差压信号的输出。

4.高压引压管的开口朝下，低压引压管的开口朝向背流面，进一步防止灰尘污物堆积阻塞。

5.当被测管道的管径较大时，多个流量测量装置可组合使用，安装、维护方便。

6.该流量测量装置和系统测量精度高、测量范围大、流量系数稳定，且加工工艺简单。

本实用新型的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本实用新型的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1显示根据本实用新型的第一示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的结构示意图；

图2显示根据本实用新型的第一示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置工作时的流体状态图；

图3a、图3b和图3c分别显示根据本实用新型的第二、第三和第四示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的整流防尘罩的立体图；

图4a、图4b、图4c、图4d和图4e分别显示根据本实用新型的第五至第九示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的导压板的立体图；

图5显示根据本实用新型的第十示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的局部示意图；

图6和图7分别显示根据本实用新型的第十一示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的结构示意图和安装示意图；

图8和图9分别显示根据本实用新型的第十二和第十三示例性实施例的具有防堵功能的流量测量系统的示意图。

附图标记说明：

1-整流防尘罩，2-导压板，3-高压引压管，4-低压引压管，5-支撑杆，6-被测管道，7-差压变送器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置包括：

导压板；

整流防尘罩，整流防尘罩设置于导压板的一侧，整流防尘罩与导压板包围形成与整流防尘罩的外部相连通的腔体；

高压引压管，高压引压管的一端设于腔体内；

低压引压管，低压引压管的一端设于导压板的与整流防尘罩相对的一侧。

使用时，流量测量装置被安装于被测管道内，且整流防尘罩安装于导压板的上游，即整流防尘罩正对流体的来流方向，导压板位于整流防尘罩的后方。当被测介质在被测管道内流动时，会进入整流防尘罩与导压板包围形成的腔体，该腔体内是相对稳定的压力聚集区，且压力较高，高压引压管获取高压聚集区的压力；被测介质在流经导压板后会发生流动分离，压力突然降低从而形成一个压力相对较低的压力聚集区，低压引压管获取低压聚集区的压力。通过这两个压力，即可计算相应的流量值。

根据本实用新型实施例的具有防堵功能的流量测量装置通过整流防尘罩与导压板包围形成与整流防尘罩的外部相连通的腔体，高压引压管的一端设于该腔体内，既能有效获得稳定的高压信号，又能避免灰尘杂质等堵塞高压引压管的引压孔，低压引压管设于导压板的背流面，能够有效获得稳定的低压信号，从而达到准确测量流量以及防堵的效果。

在一个示例中，整流防尘罩与导压板同轴设置，有利于获得稳定的高压信号。

在一个示例中，沿着与整流防尘罩的轴线垂直的方向，整流防尘罩的外缘位于导压板的外缘的内部，即整流防尘罩的外缘包围形成的面积小于导压板的外缘包围形成的面积，这有利于在腔体内形成相对稳定的高压聚集区，确保被测管道内的介质流动始终在可产生最小静压的地方发生分离，保证了稳定的、高信噪比的差压信号的输出。

在一个示例中，整流防尘罩为锥形或者流线形，例如，整流防尘罩可以为圆锥形、棱锥形或者曲面锥形，整流防尘罩也可以为弹头形。优选地，整流防尘罩沿其轴向方向的剖面为抛物线形，换言之，整流防尘罩通过一段抛物线围绕整流防尘罩的轴线旋转而成。上述整流防尘罩的形状能够保证整流防尘罩对流体的阻力最小化，从而最大程度地减小了永久压力损失，耐受管道内流体的冲击能力更强，更经久耐用。

在一个示例中，导压板为部分球面，且整流防尘罩设置于球面的凹面一侧。换言之，球面的凹面为迎流面，凸面为背流面。这样有利于在腔体内形成相对稳定的高压聚集区。

在一个示例中，当被测管道的横截面为矩形时，导压板可为矩形，且矩形的四个角可为圆角，或进行倒角处理，以降低对流体的阻力。

在一个示例中，高压引压管的另一端穿过导压板，并与差压传感器的高压端口相连接，低压引压管的另一端与差压传感器的低压端口相连接。差压传感器接收高压引压管和低压引压管采集的压力信号，确定二者之间的差压值ΔP，从而根据公式(1)计算被测管道内的被测介质的流量：

其中：

q_v为流量；

α为流量系数，通过校准实验数据获得；

ε为可压缩因子，当流体为不可压缩状态时，ε＝1；当流体为可压缩状态时，通过校准实验数据获得ε的值；

S为测量点处的管道横截面积；

ΔP为差压值；

ρ为流体密度。

在一个示例中，高压引压管的设于腔体内的一端为楔形，当流量测量装置安装于被测管道内时，所述一端的开口向下，以进一步提高防尘防堵能力。优选地，高压引压管为L型，以便于连接传感器。

在一个示例中，高压引压管的设于腔体内的一端为L形，当流量测量装置安装于被测管道内时，所述一端的开口向下，以进一步防止灰尘污物堆积阻塞。

在一个示例中，低压引压管设置于导压板与高压引压管之间。优选地，低压引压管的所述一端(即设于导压板的与整流防尘罩相对的一侧的一端)为楔形，且开口朝向高压引压管，即安装后开口背对来流方向，从而可以防止灰尘堵塞引压孔。

在一个示例中，整流防尘罩靠近导压板的一端设有通孔或通槽，腔体通过通孔或通槽与整流防尘罩的外部相连通。在另一个示例中，整流防尘罩通过至少一个支撑杆设置于导压板的一侧，整流防尘罩的边缘与导压板之间形成间隙，腔体通过间隙与整流防尘罩的外部相连通。这两种方式都能形成与整流防尘罩的外部相连通的腔体。

在一个示例中，当被测管道的管径较大时，整流防尘罩和导流板可以较长，同时设置多个高压引压管和低压引压管，多个高压引压管平行设置且相互连通，多个低压引压管平行设置且相互连通，多个连通的高压引压管和低压引压管汇集后分别连接到外部传感器。根据实际工况条件，整流防尘罩和导流板可以按一定规律排布成阵列。

本实用新型实施例还提供一种具有防堵功能的流量测量系统，包括多个所述的具有防堵功能的流量测量装置，，各流量测量装置的高压引压管彼此连通，低压引压管也彼此连通，其适用于被测管道的管径较大的情况。

在一个示例中，多个流量测量装置以矩形阵列形式设置，且各流量测量装置的高压引压管彼此连通，低压引压管也彼此连通，多个连通的高压引压管和低压引压管汇集后分别连接到差压变送器的高压端口和低压端口。

在一个示例中，多个流量测量装置以轴对称形式设置，且各流量测量装置的高压引压管彼此连通，低压引压管也彼此连通，多个连通的高压引压管和低压引压管汇集后分别连接到差压变送器的高压端口和低压端口。

实施例一

图1显示根据本实用新型的第一示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的结构示意图，图2显示根据本实用新型的第一示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置工作时的流体状态图。

如图1和2所示，具有防堵功能的流量测量装置包括：

导压板2；

整流防尘罩1，整流防尘罩1设置于导压板2的一侧，整流防尘罩1与导压板2包围形成与整流防尘罩1的外部相连通的腔体；

高压引压管3，高压引压管3的一端设于腔体内；

低压引压管4，低压引压管4的一端设于导压板的与整流防尘罩相对的一侧。

其中，整流防尘罩1为弹头形，导压板2为部分球面，整流防尘罩1和导压板2同轴设置，且整流防尘罩1通过多个支撑杆5固定于导压板2的凹面上。整流防尘罩1和导压板2之间形成间隙，腔体可通过该间隙与整流防尘罩1的外部连通。

高压引压管3为L型，其一端设于腔体内，另一端穿过导压板2并连接至差压变送器7的高压端口。高压引压管3的设于腔体内的一端为楔形，且开口向下。低压引压管4为直线型，其设置于导压板2和高压引压管3之间。低压引压管4的取压端设于导压板的与整流防尘罩相对的一侧，且该端为楔形，开口朝向高压引压管3，另一端连接至差压变送器7的低压端口。

使用时，流量测量装置被安装于被测管道6内，且整流防尘罩1安装于导压板2的上游，此时，导压板2的凹面朝向迎流面，凸面朝向背流面。当被测介质在被测管道6内流动时，会进入整流防尘罩与导压板包围形成的腔体，该腔体内是相对稳定的压力聚集区，且压力较高，高压引压管3获取高压聚集区的压力；被测介质在流经导压板后会发生流动分离，压力突然降低从而形成一个压力相对较低的压力聚集区，低压引压管4获取低压聚集区的压力。图2显示了流量测量装置工作时的流体状态图，图中箭头表示流体的流动方向。如图2所示，在导压板的前缘，流动阻滞，传导至整流防尘罩内可导致压力聚集，形成高压聚集区；在导压板后流动发生分离，压力降低，形成低压聚集区。差压变送器7采集高压聚集区和低压聚集区的压力信号，确定差压值。然后，即可根据差压值通过公式(1)计算相应的流量。

实施例二至四

根据本实用新型的第二、第三和第四示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置与第一示例性实施例的区别在于整流防尘罩的形状不同。图3a、图3b和图3c分别显示根据本实用新型的第二、第三和第四示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的整流防尘罩的立体图。如图3a、图3b和图3c所示，整流防尘罩可以为圆锥形、棱锥形或者曲面锥形，这些形状都有利于减小整流防尘罩对流体的阻力。

实施例五至九

根据本实用新型的第五至第九示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置与第一示例性实施例的区别在于导压板的形状不同。图4a、图4b、图4c、图4d和图4e分别显示根据本实用新型的第五至第九示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的导压板的立体图。在图4a所示实施例中，导压板为曲面；在图4b所示实施例中，导压板为圆盘；在图4c所示实施例中，导压板为正方形托盘状；在图4d所示实施例中，导压板的上半部分为曲面，下半部分为矩形；在图4e所示实施例中，导压板为圆角矩形。图4b、图4d和图4e所示的平直的导压板在某些工况下有利于灰尘散落、不易堆积。图4c、图4d和图4e所示的外轮廓为矩形的导压板适用于被测管道的横截面为矩形的情况，在这种情况下，导压板的外轮廓可通过将被测管道的横截面沿各个方向等比例缩小而得到，优选地，导压板的各个顶点做圆角或者倒角处理。

实施例十

图5显示根据本实用新型的第十示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的局部示意图。根据本实用新型的第十示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置与第一示例性实施例的区别在于高压引压管的一端的形状不同。如图5所示，高压引压管的设于腔体内的一端为L形，当流量测量装置安装于被测管道内时，所述一端的开口向下，以进一步防止灰尘污物堆积阻塞。

实施例十一

图6和图7分别显示根据本实用新型的第十一示例性实施例的具有防堵功能的流量测量装置的结构示意图和安装示意图。如图6和图7所示，整流防尘罩1和导流板2均为4个，形成线性阵列，同时设置多个高压引压管3和低压引压管4，多个高压引压管3平行设置且相互连通，多个低压引压管4平行设置且相互连通，多个连通的高压引压管3和低压引压管4汇集后分别连接到差压变送器的高压端口和低压端口。

实施例十二

图8显示根据本实用新型的第十二示例性实施例的具有防堵功能的流量测量系统的示意图。在该实施例中，流量测量系统包括12个流量测量装置，12个流量测量装置以矩形阵列形式组合安装，且各流量测量装置的高压引压管彼此连通，低压引压管也彼此连通，多个连通的高压引压管和低压引压管汇集后分别连接到差压变送器的高压端口和低压端口。

实施例十三

图9显示根据本实用新型的第十三示例性实施例的具有防堵功能的流量测量系统的示意图。在该实施例中，流量测量系统包括7个流量测量装置，7个流量测量装置以轴对称形式组合安装，其中1个流量测量装置设置于轴心处，6个流量测量装置围绕轴心均布，且各流量测量装置的高压引压管彼此连通，低压引压管也彼此连通，多个连通的高压引压管和低压引压管汇集后分别连接到差压变送器的高压端口和低压端口。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (16)

1.一种具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，包括：

导压板；

整流防尘罩，所述整流防尘罩设置于所述导压板的一侧，所述整流防尘罩与所述导压板包围形成与所述整流防尘罩的外部相连通的腔体；

高压引压管，所述高压引压管的一端设于所述腔体内；

低压引压管，所述低压引压管的一端设于所述导压板的与所述整流防尘罩相对的一侧。

2.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述整流防尘罩与所述导压板同轴设置。

3.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，沿着与所述整流防尘罩的轴线垂直的方向，所述整流防尘罩的外缘位于所述导压板的外缘的内部。

4.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述整流防尘罩为锥形或者流线形。

5.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述整流防尘罩沿其轴向方向的剖面为抛物线形。

6.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述导压板为矩形。

7.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述导压板为部分球面，且所述整流防尘罩设置于所述球面的凹面一侧。

8.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述高压引压管的另一端穿过所述导压板，并与差压传感器的高压端口相连接，所述低压引压管的另一端与差压传感器的低压端口相连接。

9.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述高压引压管的所述一端为楔形，当所述流量测量装置安装于被测管道内时，所述一端的开口向下。

10.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述高压引压管的所述一端为L形，当所述流量测量装置安装于被测管道内时，所述一端的开口向下。

11.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述低压引压管设置于所述导压板与所述高压引压管之间。

12.根据权利要求11所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述低压引压管的所述一端为楔形，且开口朝向所述高压引压管。

13.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述整流防尘罩靠近所述导压板的一端设有通孔或通槽，所述腔体通过所述通孔或通槽与所述整流防尘罩的外部相连通。

14.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述整流防尘罩通过至少一个支撑杆设置于所述导压板的一侧，所述整流防尘罩的边缘与所述导压板之间形成间隙，所述腔体通过所述间隙与所述整流防尘罩的外部相连通。

15.根据权利要求1所述的具有防堵功能的流量测量装置，其特征在于，所述高压引压管和低压引压管均为多个，多个高压引压管平行设置且相互连通，多个低压引压管平行设置且相互连通。

16.一种具有防堵功能的流量测量系统，其特征在于，包括多个根据权利要求1-15中任一项所述的具有防堵功能的流量测量装置，各流量测量装置的高压引压管彼此连通，低压引压管也彼此连通。