專利名稱：一種液體渦輪流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液體流量計，尤其涉及一種液體渦輪流量計。
背景技術(shù)：
目前石油化工系統(tǒng)常用的流量計主要由容積式流量計和速度式流量計。 容積式流量計測量高粘度的流體時，具有較高的測量精度。其工作原理是將流過
管路中的流量，以具有標(biāo)準(zhǔn)容積的計量空間連續(xù)不斷的進(jìn)行測量，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)容積的容積
值和連續(xù)測量的累積次數(shù)，得到通過該流量計的累積流量。容積式流量計測量體積流量時，
不受流體密度和粘度的影響，對流動狀態(tài)和速度分布無特殊要求。但是它對流體的潔凈度
要求較高，由于它是用具有標(biāo)準(zhǔn)體積的計量空間來測量流量的，因此體積比較龐大，不適用
于大流量下的液體計量。 常用的速度式流量計有渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、超聲波流量計等。渦輪流量計是利用流體流動推動葉輪旋轉(zhuǎn)，流體的流速與葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度成正比，通過測量葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度，就可得到流體的流速，從而得到管道內(nèi)流量。它具有體積小、重量輕、量程比寬、適應(yīng)性能強的特點。但現(xiàn)有的渦輪流量計，整流體與流量計分體設(shè)置不能達(dá)到良好的穩(wěn)流效果，并且現(xiàn)有的渦輪流量計沒有充分考慮客觀因素的影響，因而，流量計量不夠準(zhǔn)確。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種液體渦輪流量計，改變傳統(tǒng)整流器與流量計分離的方式將整流器與流量計本體集成一體結(jié)構(gòu)，并且建立了不同油品的溫度補償模型，提高流量計計量的準(zhǔn)確性。 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了 一種液體渦輪流量計，其特征在于，包括[0007] 流量計本體，具有液體入口、液體出口及檢出接口 ； 整流器，設(shè)置在所述流量計本體內(nèi)，包括多根細(xì)管，所述整流器具有液體入口端及液體出口端，所述整流器的液體入口端位于所述流量計本體的液體入口處；[0009] 渦輪流量計，固定設(shè)置在所述流量計本體內(nèi)并與所述整流器液體出口端相對，所述渦輪流量計包括渦輪、傳感器，所述傳感器與所述檢出接口相對設(shè)置，所述傳感器包括脈沖傳感器和溫度傳感器； 流量積算儀，設(shè)置在所述流量計本體外的所述檢出器接口上并連接所述傳感器，接收傳感器采集的信號，所述流量積算儀又包括 流量運算單元，接收所述脈沖傳感器的脈沖信號并運算處理； 溫度補償單元，接收所述溫度傳感器的溫度信號并實時補償由于溫度引起的變化 顯示裝置，連接所述流量積算儀并顯示監(jiān)測的或運算的結(jié)果數(shù)據(jù)；[0014] 供電部，連接所述流量積算儀。[0015] 上述的液體渦輪流量計，其中，所述溫度補償單元又包括用于直接監(jiān)測所述液體溫度的監(jiān)測模塊，以及用于根據(jù)不同液體溫度體積系數(shù)實時在線溫度補償?shù)臏囟妊a償模塊。 上述的液體渦輪流量計，其中，所述流量積算儀還包括信息傳輸單元，所述信息傳輸單元又包括脈沖信號輸出端口 、4 20mA模擬信號輸出端口以及RS-485通訊端口 。[0017]心片。[0018]
上述的液體渦輪流量計，其中，所述流量積算儀為TMCS-90S-D型系列微功耗集成
上述的液體渦輪流量計，其中，所述流量積算儀還包括多段非線性修正單元，用于
'右"
計的誤差:計，其中，所述供電部包括內(nèi)置3. 6V鋰電池及外接電源
修正所述渦輪流 上述的液體渦輪流量計，其中，所述渦輪的轉(zhuǎn)子上設(shè)有6片螺旋葉片，葉片傾角為35° ，葉片重疊度為1. 1。 上述的液體渦輪流量計，其中，所述整流器設(shè)置的多根細(xì)管為不銹鋼管，其數(shù)量為19、21、35或42中之一。[0021] 上述的液體渦輪流DC12 24V變壓器。 上述的液體渦輪流量計，其中，所述流量計本體的頂部傾斜安裝有保護(hù)罩，所述流量積算儀、所述供電部固定設(shè)置在所述保護(hù)罩內(nèi)，所述顯示裝置設(shè)置在所述保護(hù)罩上。[0023] 上述的液體渦輪流量計，其中，所述流量計本體為圓柱形殼體，兩端口處分別設(shè)置有外連接槽，所述流量計本體底部設(shè)置有支腳，頂部設(shè)置有提手。 本實用新型的有益功效在于本實用新型流量計適應(yīng)溫度范圍比較寬，用于輕質(zhì)
油品的計:，整流器與流
右，
計本體集成一體結(jié)構(gòu)，改變了現(xiàn)有整流器與流量計分離的方式，
結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠，體積小、重量輕，使用十分方便，解決了輸送油品時復(fù)雜流態(tài)下準(zhǔn)確計量的問題。通過充分考慮了液體的體積溫度變化規(guī)律和粘性對儀表系數(shù)的影響因素，建立了不同油品的溫度補償模型，確定了溫度補償系數(shù)和多段非線性修正方法，保證了流量計計量的一致性和準(zhǔn)確性。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本實用新型的限定。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)圖； 圖2為圖1的側(cè)視圖； 圖3a為整流器第一種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3b為整流器第二種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3c為整流器第三種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3d為整流器第四種實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。 其中，附圖標(biāo)記 1 流量計本體 2 整流器 21整流器細(xì)管 3 大隔套 4 左支承 5 長軸
4[0036]6前隔套7 渦輪71渦輪葉片8 中隔套9智能積算儀10檢出接口11右支承12支承架13軸承14傳感器15外連接槽16保護(hù)罩17顯示器18支腳19提手20表頭固定套A液體入口B液體出口
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述 請參閱圖1、圖2本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。 如圖所示的本實用新型的具體實施方式
，本實用新型揭示一種液體渦輪流量計， 包括流量計本體1、整流器2、渦輪流量計、流量積算儀9、顯示裝置17以及供電部。 如圖1所示，流量計本體1，具有液體入口A、液體出口B及檢出器接口 IO;整流 器2，包括設(shè)置在流量計本體內(nèi)的多根細(xì)管21，整流器2具有液體入口端及液體出口端，整 流器的液體入口端位于流量計本體的液體入口 A處。渦輪流量計，固定設(shè)置在流量計本體 內(nèi)且相對于整流器液體出口端，渦輪流量計包括渦輪7、傳感器14，傳感器14對應(yīng)檢出接 口 10設(shè)置，傳感器14又包括脈沖傳感器和溫度傳感器。流量積算儀9，設(shè)置在流量計本體 外的檢出器接口 10上，并連接傳感器14，接收傳感器14采集的信號，流量積算儀9采用 TMCS-90S-D型系列微功耗集成芯片，該微功耗集成芯片中包括流量運算單元、溫度補償 單元及多段非線性修正單元，溫度補償單元又包括，用于直接監(jiān)測液體溫度的監(jiān)測模塊，以 及用于根據(jù)不同液體溫度體積系數(shù)實時在線溫度補償?shù)臏囟妊a償模塊。顯示器17連接流 量積算儀9用于顯示監(jiān)測的或運算的結(jié)果數(shù)據(jù)。 渦輪7的固定方式為，將左右支承4、 11分別通過多爪的支承架12固定于流量計 本體1的內(nèi)壁，將一長軸5的兩端分別固定于左支承4與支承11上，渦輪7通過一對軸承 13套裝于長軸5上，左右軸承之間設(shè)置有中隔套8，左軸承13的前端與左支承4之間還設(shè) 置有前隔套6。 整流器2與左支承4之間的流量計本體內(nèi)壁上還設(shè)置有大隔套3。 液體經(jīng)過整流器2的多根細(xì)管整流，再經(jīng)過左支承4的支承架均勻的作用在葉輪上。 流量計轉(zhuǎn)子部分采用滾動結(jié)構(gòu)，渦輪7與長軸5之間設(shè)置滾動軸承13，當(dāng)液體推動
渦輪葉片71旋轉(zhuǎn)時，會帶動渦輪7和滾動軸承13的外套旋轉(zhuǎn)，滾動軸承13的滾珠也轉(zhuǎn)動，
而滾動軸承13的內(nèi)套靜止，從而保證長軸5不轉(zhuǎn)動，達(dá)到小摩擦的效果。 當(dāng)液體流經(jīng)傳感器時，在整流器導(dǎo)流體作用下得到整流并加速。由于渦輪葉片與
液體流向成一定角度，在加速流體作用下，葉輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，克服摩擦力矩和流體阻力矩
后，渦輪開始旋轉(zhuǎn)，在一定流量范圍內(nèi)，渦輪轉(zhuǎn)速與流體體積流量成正比，葉輪旋轉(zhuǎn)切割磁
力線，周期地改變線圈中的磁通量，使線圈兩端感應(yīng)出與流體體積流量成正比的脈沖信號，該信號經(jīng)放大、濾波、整形后送入微功耗集成芯片的流量運算單元進(jìn)行運算處理，并顯示于 顯示器17上。 溫度補償單元，接收傳感器的溫度信號并實時補償由于溫度引起的變化量。流體 的體積隨溫度的變化而變化，一般來說，溫度升高，體積膨脹。流體的這種屬性稱為熱膨脹 性，用熱膨脹率表示。不同流體具有不同的膨脹率。 渦輪流量計的溫度傳感器采用高精度的Ptl000熱電偶，可精確測量輸送液體的 溫度。根據(jù)測得的溫度可連續(xù)進(jìn)行(每間隔4s)溫度補償。 輸油管線系統(tǒng)輸油的流體主要有汽油、噴氣燃料和柴油三種。當(dāng)輸送不同流體時 應(yīng)采用不同的體積溫度系數(shù)。 對于汽油，當(dāng)密度為0. 710-0. 730時，溫度體積系數(shù)為0. 00123-0. 00115。計算時 可取平均值O. 00119。 對于噴氣燃料，當(dāng)密度為0. 775-0. 790時，溫度體積系數(shù)為0. 00099-0. 00095，計 算時可取平均值O. 00097。 對于柴油，當(dāng)密度為0. 800-0. 830時，溫度體積系數(shù)為0. 00089-0. 00084。計算時 可取平均值O. 000865。 以2(TC為基準(zhǔn)進(jìn)行換算，計算公式V2。 = Vt[l-f (t-20)] 下面通過示例，計算不同液體當(dāng)溫度每升高rc時的體積變化率。
K-^> /(卜20) 對于柴油，當(dāng)密度為O. 83時，溫度體積系數(shù)為0.00084，^。 —/(, —2())當(dāng)
溫度升高rC時，體積變化率為0. 84%。，若溫度變化l(TC的話，將會引起O. 84%的計量誤差。 對于噴氣燃料，當(dāng)密度為0. 780時，溫度體積系數(shù)為0. 00098， R一K。 /(卜20)
= l一/("0)，鵬瓶l°C旨，柳對七勒0. 981 %0，群鵬對七l(TC白勺i舌，* 會引起O. 981%的計量誤差。
H /(卜20).. 對于汽油，當(dāng)密度為0.710時，溫度體積系數(shù)為0. 00123，' ^。
i ——加)^
溫度升高rC時，體積變化率為1. 232%。，若溫度變化l(TC的話，將會引起1. 232%的計量誤差。 從計算結(jié)果可看出，當(dāng)輸送汽油時，溫度對體積的影響很大，當(dāng)溫度變化1(TC時， 會引起1. 232%的計量誤差，而一般流量計的計量精確都可達(dá)到0. 5%，現(xiàn)有的液體渦輪流 量計，只從提高儀表的精度出發(fā)，而不考慮被測液體溫度的變化因而得到的測量結(jié)果不準(zhǔn) 確，不能滿足計量交接的要求。本實用新型溫度補償?shù)哪康木褪菍崪y油品的流量值轉(zhuǎn)換 成可代計量交接的標(biāo)準(zhǔn)溫度條件(以2(TC為基準(zhǔn))下的流量值。具體來說，就是在微功耗 集成芯片中內(nèi)置了汽油、噴氣燃料和柴油的體積膨脹率，通過設(shè)置的切換開關(guān)，可對輸送不 同油品時進(jìn)行溫度補償。 本實用新型采用的微功耗集成芯片中采用了多段非線性修正，渦輪流量計屬于速 度式流量計，在一定的流量范圍內(nèi)，對一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角度與液體的流速 成正比。渦輪流量計輸出的脈沖頻率與通過流量計的流量成正比，其比例系數(shù)K稱為流量計的儀表系數(shù)，用公式表示為K = f/qv。式中，f為渦輪流量計的脈沖頻率，qv為通過流量 計的流量。本實用新型流量積算儀對非檢定點的儀表系數(shù)進(jìn)行插值運算，運算時對不同工 況下采用不同的儀表系數(shù)，提高了計量的準(zhǔn)確性。 流量積算儀還包括信息傳輸單元，實現(xiàn)信息傳輸功能，信息傳輸單元包括脈沖信 號輸出端口 、4 20mA模擬信號輸出端口以及RS-485通訊端口 。 供電部，可以采用內(nèi)置的3. 6V鋰電池或者通過外接電源DC12 24V變壓器連接 外部電源。 如圖1、圖2所示，流量計本體1的頂部傾斜安裝有保護(hù)罩16，流量積算儀通過表 頭固定套20固定于保護(hù)罩16及檢出接口 IO上，供電部固定設(shè)置在保護(hù)罩16內(nèi)，顯示裝置 17設(shè)置在保護(hù)罩16上。 流量計本體1為圓柱形殼體，兩端口處分別設(shè)置有外連接槽15，以便連接被測液 體的進(jìn)入及輸出管線，當(dāng)用于連接被測液體的進(jìn)入及輸出的管線為承插式系統(tǒng)時，只需將 流量計本體1兩端口處的外連接槽15分別連接一轉(zhuǎn)換承插接頭即可，流量計本體1的底部 設(shè)置有支腳18，頂部設(shè)置有提手19。本實用新型的外形尺寸(長X寬X高)mm :600X220X380 重量kg:38 口徑mm:150 額定壓力MPa:4.0。 請參閱圖2，如圖所示，本實用新型的渦輪7由導(dǎo)磁不銹鋼材料制成，裝有螺旋葉 片71，葉片數(shù)為6片，葉片傾角為35° ，葉片重疊度為1. 1。 請參閱圖3a、圖3b、圖3c及圖3d為本實用新型整流器的不同實施方式結(jié)構(gòu)示意 圖。 渦輪流量計特性與管線系統(tǒng)的速度分布有很大的關(guān)系，因此保障進(jìn)入流量計的流
體具有均勻的速度分布，是提高計量準(zhǔn)確性的一個重要前提條件。本實用新型提供的液體
渦輪流量計內(nèi)置了由多根不銹鋼細(xì)管組成的整流器。 第一種實施方式，采用35根不銹鋼細(xì)管為一束的整流器。 第二種實施方式，采用21根不銹鋼細(xì)管為一束的整流器。 第三種實施方式，采用19根不銹鋼細(xì)管為一束的整流器。 第四種實施方式，采用42根不銹鋼細(xì)管為一束的整流器。 其中，以第四種實施方式為最佳，其整流束的長度為100mm;整流束細(xì)管的內(nèi)直徑 d = 16mm，整流器外徑D = 150mm。 綜上所述，本實用新型提供的液體渦輪流量計具有如下特點 (1)整流器與流量計本體集成一體結(jié)構(gòu)，改變了現(xiàn)有整流器與流量計分離的方式， 結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠，體積小、重量輕，使用十分方便，解決了輸送油品時復(fù)雜流態(tài)下準(zhǔn)確計 量的問題。 (2)整流器內(nèi)部設(shè)置管狀整流束，消除了管線內(nèi)流速分布不均和管線內(nèi)二次流對 流量計量精度的影響，保證了計量的準(zhǔn)確度。 (3)流量計轉(zhuǎn)子部分采用滾動結(jié)構(gòu)，減小了部件旋轉(zhuǎn)時的能量損失，解決了小流量 工況下液力不足引起的部件運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)的問題，擴大了流量計的量程范圍，有利于保證計量的精度和重復(fù)性。 (4)通過充分考慮了液體的體積溫度變化規(guī)律和粘性對儀表系數(shù)的影響因素，建 立了不同油品的溫度補償模型，確定了溫度補償系數(shù)和多段非線性修正方法，保證了流量 計計量的一致性和準(zhǔn)確性。 (5)智能流量積算儀和溫度補償單元，可根據(jù)不同液體溫度體積系數(shù)，實時在線溫 度補償，又可直接監(jiān)測輸送液體的溫度。 當(dāng)然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的 情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些 相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種液體渦輪流量計，其特征在于，包括流量計本體，具有液體入口、液體出口及檢出接口；整流器，設(shè)置在所述流量計本體內(nèi)，包括多根細(xì)管，所述整流器具有液體入口端及液體出口端，所述整流器的液體入口端位于所述流量計本體的液體入口處；渦輪流量計，固定設(shè)置在所述流量計本體內(nèi)并與所述整流器液體出口端相對，所述渦輪流量計包括渦輪、傳感器，所述傳感器與所述檢出接口相對設(shè)置，所述傳感器包括脈沖傳感器和溫度傳感器；流量積算儀，設(shè)置在所述流量計本體外的所述檢出器接口上并連接所述傳感器，接收傳感器采集的信號，所述流量積算儀又包括流量運算單元，接收所述脈沖傳感器的脈沖信號并運算處理；溫度補償單元，接收所述溫度傳感器的溫度信號并實時補償由于溫度引起的變化量；顯示裝置，連接所述流量積算儀并顯示監(jiān)測的或運算的結(jié)果數(shù)據(jù)；供電部，連接所述流量積算儀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液體渦輪流量計，其特征在于，所述溫度補償單元又包括用于直接監(jiān)測所述液體溫度的監(jiān)測模塊，以及用于根據(jù)不同液體溫度體積系數(shù)實時在線溫度補償?shù)臏囟妊a償模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計，其特征在于，所述流量積算儀還包括信息傳輸單元，所述信息傳輸單元又包括脈沖信號輸出端口 、4 20mA模擬信號輸出端口以及RS-485通訊端口 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液體渦輪流量計，其特征在于，所述流量積算儀為TMCS-90S-D型系列微功耗集成芯片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計，其特征在于，所述流量積算儀還包括多段非線性修正單元，用于修正所述渦輪流量計的誤差。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計，其特征在于，所述渦輪的轉(zhuǎn)子上設(shè)有6片螺旋葉片，葉片傾角為35。，葉片重疊度為l. 1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計，其特征在于，所述整流器設(shè)置的多根細(xì)管為不銹鋼管，其數(shù)量為19、21、35或42中之一。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計，其特征在于，所述供電部包括內(nèi)置3. 6V鋰電池及外接電源DC12 24V變壓器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計，其特征在于，所述流量計本體的頂部傾斜安裝有保護(hù)罩，所述流量積算儀、所述供電部固定設(shè)置在所述保護(hù)罩內(nèi)，所述顯示裝置設(shè)置在所述保護(hù)罩上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計，其特征在于，所述流量計本體為圓柱形殼體，兩端口處分別設(shè)置有外連接槽，所述流量計本體底部設(shè)置有支腳，頂部設(shè)置有提手。
專利摘要一種液體渦輪流量計，包括流量計本體，具有液體入口、出口及檢出接口；整流器，包括多根細(xì)管，設(shè)置在流量計本體內(nèi)的液體入口處；渦輪流量計，固定設(shè)置在流量計本體內(nèi)并與整流器液體出口相對，渦輪流量計包括渦輪、傳感器，傳感器與檢出接口相對設(shè)置，流量積算儀，設(shè)置在檢出器接口外并連接傳感器，流量積算儀又包括流量運算單元，接收傳感器的脈沖信號并運算處理；溫度補償單元，接收傳感器的溫度信號并實時補償由于溫度引起的變化量；顯示裝置，連接流量積算儀并顯示監(jiān)測的或運算的結(jié)果數(shù)據(jù)；供電部，連接流量積算儀。本實用新型整流器與流量計本體集成一體結(jié)構(gòu)體積小、性能可靠，通過建立不同油品的溫度補償保證了計量的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01F1/28GK201440079SQ20092016163
公開日2010年4月21日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者傅蘇紅, 張衛(wèi)華, 張津林, 曹廣軍, 李明杰, 李繼峰, 陳剛 申請人:中國人民解放軍總后勤部油料研究所;天津新科成套儀表有限公司