一种管道内流体流速流量测量系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种计量装置设备，特别涉及一种管道内流体流速流量测量系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 在许多领域中流体的压力、流速、流量的测量都是很重要的。例如，许多工业过程 中需要测量各种管道的压力、流速、流量，以便于适当地控制该工业过程。需要流体测量的 其他方面的使用还包括向客户传递产品，诸如石油和水。
[0003] 在现有技术中，流体的流速、流量的测量多采用叶轮式测量装置，由于时轮式流速 和流量测量装置须将叶轮设置于管道中，在一定程度上影响管道内流体的流通，并且叶轮 式流速、流量测量装置结构复杂，长期使用后，叶轮易磨损，测量精度差。
[0004] 本发明提供一种管道内流体流速流量测量系统及方法，能通过测量流体压力的方 式，测量流体相应的流速和流量;不影响管道内流体的流通且具有结构简单的特点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种管道内流体流速流量测量系统及方法，能够测量管道内 流体的流速和流量;不影响管道内流体的流通且具有结构简单的特点。
[0006] 本发明采用如下方案:一种管道内流体流速流量测量系统，包括串接于管道中的 管接头，该管接头为一弯头，其关键在于：该管接头的弯角处外侧壁设置有动态压力传感 器，该管接头还连接有肓管，该肓管位于该动态压力传感器的一侧；
[0007] 该肓管与管接头连接的一端设置有端板，该肓管的另一端设置有端盖，端板正对 端盖的方向固接有与管接头连通的回形管，回形管的另一端朝向端板；
[0008] 所述肓管内设置有活塞，活塞通过弹簧抵接于端盖，活塞靠近端盖的一端固接有 导杆，导杆依次穿过弹簧、端盖后连接有位移传感器；
[0009] 端板与活塞之间形成的第一空腔经回形管连通管接头；
[0010]所述动态压力传感器连接有第一模数转换器；
[0011] 所述位移传感器连接有第二模数转换器；
[0012] 第一模数转换器和第二模数转换器分别将各自信号传递给数据处理装置;数据处 理装置根据第一模数转换器和第二模数转换器的输出信号，并结合管接头参数、流体参数 计算相应的流速和流量，再将流速和流量传送给显示器显示。
[0013] 本发明通过测量管接头内的动态压力以及盲管内的静态压力，并根据伯努利方程 结合管接头的内径、流体密度参数计算管接头内的流速及流量。
[0014] 本发明的管接头采用一弯头，动态压力传感器用于测量管接头内流体的动态压 力;盲管设置于动态压力传感器的旁边，由于管接头是通过回形管连通盲管的，因此肓管内 的流体保持静止状态，从而使盲管内的活塞只能感测到盲管内流体的静压力；由于动态压 力传感器与盲管的位置基本上等高，其位能差异可忽略不计，端板与活塞之间形成可变第 一空腔，管接头通过回形管连通该可变第一空腔，该第一空腔内活塞受到的静压力压缩弹 簧并通过导杆推动位移传感器，将活塞受到的静压力变成位移量，通过位移传感器的位移 和弹簧的弹性系数以及活塞面积可计算盲管内流体的静压力。
[0015] 很多流体都带有杂质，盲管内的流体由于处于静止状态，时间太久往往容易发生 沉积，导致产生测量误差，采用上述设置，对含杂质较多的流体尤为适用，可将端盖及活塞 取下对盲管进行清理，也不容易堵塞，还能提高位移传感器的使用寿命;活塞与弹簧的组合 具有减震作用，可以消除流体中的扰动。
[0016] 所述管接头与动态压力传感器采用密封管螺纹连接，动态压力传感器的外壁周向 设置有第一凸台，管接头的外侧壁设置有与第一凸台对应的第二凸台；在第一凸台与第二 凸台之间设置有第一密封圈；
[0017] 所述盲管与管接头采用密封管螺纹连接，盲管的外壁周向设置有第三凸台，管接 头的外侧壁设置有与第三凸台对应的第四凸台，在第三凸台与第四凸台之间设置有第二密 封圈。
[0018] 在动态压力传感器旋入管接头的同时，第一凸台将第一密封圈压紧于第二凸台实 现双重密封，防止流体泄漏，并且此种设置便于更换动态压力传感器。
[0019] 在盲管旋入管接头的同时，第三凸台将第二密封圈压紧于第四凸台实现双重密 封，防止流体泄漏，并且此种设置便于取下盲管并进行清理。
[0020] 所述的数据处理装置连接有声光报警装置。
[0021] 当数据处理装置所获压力信息为零，数据处理装置控制声光报警装置报警，便于 监控人员发现是否出现管道破坏。
[0022] 所述的管接头的出口设置有开关阀，所述开关阀为球阀。
[0023] 开关阀可以作为开关使用，球阀完全打开后不影响流体流通。
[0024] 所述位移传感器的外周与端盖采用螺纹连接。
[0025]将开关阀关闭，使动态压力传感器与活塞受到的压力相等，由于动态压力传感器 与活塞受到的压力存在误差，通过位移传感器外周的螺纹调整位移传感器的位移，从而能 够调节活塞压力与动态压力传感器的误差，使测量更准确，该种调整方法结构简单。
[0026]所述数据处理装置连接有键盘。
[0027] 由于流体的密度往往与理论密度存在误差，通过实测流体密度并通过键盘进行校 正，可以提高测量精度。
[0028] 端盖设置有气孔，活塞与端盖之间形成的第二空腔通过该气孔连通盲管外。
[0029]该气孔用作第二空腔的通气用。
[0030]肓管与端盖采用螺纹连接。
[0031] 此种设置便于清理盲管和活塞，对于易沉积的流体比较适用。
[0032] 所述动态压力传感器设置有滤芯，滤芯能够延长动态压力传感器的使用寿命。
[0033] -种管道内流体流速流量测量方法，适用于所述的一种管道内流体流速流量测量 系统，其关键在于，该方法包括如下步骤：
[0034] 步骤a:数据处理装置通过第一模数转换器连接动态压力传感器获取管接头内的 动态压力，并将该压力数值存储为第一压力Pi;
[0035] 步骤b:数据处理装置通过第二模数转换器连接位移传感器获取活塞的位移，数据 处理装置通过活塞的位移计算活塞受到的压力，并将该压力数值存储为第二压力p2;
[0036]数据处理装置通过如下公式计算第二压力P2;
[0038]公式（1)中，P2为活塞受到的压力，S为活塞的面积，K为弹簧的弹性系数，X为活塞 的位移；
[0039]步骤c:数据处理装置计算第二压力P2与第一压力Pi的压力差值;将该压力差值的 绝对值设为ΑΡ; ΔΡ= IP2-P」；
[0040] 忽略管接头内流体与盲管内流体的位能差异，根据伯努利方程可知，盲管内流体 的静压能与动能之和应等于动态压力传感器处的流体的静压能与动能之和；
[0041] 由于盲管内的流体是不流动的，因此其动能为零，盲管内流体的静压能与动能之 和应等于活塞所受到的压力Ρ2;管接头内流体的静压能应等于动态压力传感器所获压力Ph 管接头内流体的动能应等于P2_P1;因此可根据伯努利方程计算动态压力传感器处的流速V 及流量Q;
[0042]步骤d:数据处理装置(5)根据压力差值的绝对值ΔΡ计算相应的流速V及流量Q，数 据处理装置(5)采用如下公式进行计算；
[0045] 公式(2)-(3)中，V-流速，Q-流量，
[0046] Δ P-压力差值的绝对值，p-流体密度，d-管接头内径；
[0047] 步骤e :数据处理装置将流速V及流量Q送到显示器显示。
[0048]所述的数据处理装置连接有声光报警装置，当数据处理装置所获第二压力P2为零 时，接通声光报警装置报警。
[0049]有益效果:本发明提供了一种管道内流体流速流量测量系统及方法，能通过测量 流体压力的方式，测量管道内流体的流速、流量;不影响管道内流体的流通且具有结构简单 的特点。
【附图说明】
[0050] 图1为本发明的结构不意图；
[0051] 图2为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0052]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0053]如图1所示，一种管道内流体流速流量测量系统，包括串接于管道中的管接头1，该 管接头1为直角弯头，该管接头1的第一管段11为流体的进口，该管接头1的弯角处外侧壁设 置有动态压力传感器2,该管接头1还连接有肓管3,该肓管3位于该动态压力传感器2的一 侦h肓管3与管接头1的第二管段12垂直，也就保证了肓管3与管接头1内流体的流动方向垂 直，便于盲管3获取流体的静压力。
[0054]该肓管3与管接头1连接的一端设置有端板31，该肓管3的另一端设置有端盖32,端 板31正对端盖32的方向固接有与管接头1连通的回形管33,回形管33的另一端朝向端板31; [0055]回形管33用于减小管接头1内流体流动对盲管3内的流体压力的影响。
[0056] 所述肓管3内设置有活塞34，活塞34通过弹簧35抵接于端盖32，活塞34靠近端盖