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专利名称：一体化智能流量计及测量方法
技术领域：
本发明属于IT产业技术领域，特别涉及一种一体化智能流量计及测量方法。
背景技术：
目前，国内工业流量测量领域中普遍采用孔板、喷嘴和文丘里管作为节流装置的差压式流量计，为了保证测量精度，采用上述结构的压差式流量计要求节流件的上下游必须有一定长度的直管段；而在很多的场合，在极有限的距离内分布有τ形管道、L形弯管、 阀门、变径管等元件，由于安装空间的限制，节流件上下游的直管段很短，造成测量段管道内流体的扰动极大，使得在这种场合下流体的精确测量非常困难。传统差压流量计还存在着流出系数不稳定，线性差，重复性不好，准确度因受诸多因素影响也不高，易磨损，压力损失较大，量程比(范围度)小，现场安装要求的直管段过长等缺点。

发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种一体化智能流量计及测量方法。本发明的技术方案是一种一体化智能流量计，由测量管、上游压力传感器组件、 下游压力传感器组件、安装支架、计算机数据处理单元、上游流动调整器、内置芯体、下游流动调整器和温度传感器组成。测量管为一个圆形的筒体，在筒体的两端分别设有复数个上游取压孔和复数个下游取压孔，上游取压孔和下游取压孔都均勻布置在筒体上，在每个上游取压孔上分别设有一个上游取压孔过滤器，在每个下游取压孔上分别设有一个下游取压孔过滤器，上游取压孔和下游取压孔之间靠近上游取压孔的位置设有一个温度传感器取样孔，温度传感器取样孔上设有温度传感器安装座。上游压力传感器组件由上游压力传感器、上游三通连接器、上游反吹电磁阀、上游取压孔过滤器接头、上游压力传感器接头和上游反吹电磁阀接头组成，上游压力传感器通过上游压力传感器接头以螺纹连接方式安装在上游三通连接器的直通一端，上游取压孔过滤器接头以螺纹连接方式安装在上游三通连接器的直通另一端，上游反吹电磁阀通过上游反吹电磁阀接头以螺纹连接方式安装在上游三通连接器的侧通端，上游压力传感器的压力信号输出端通过导线连接到上游压力传感器组件的压力信号输出端，上游反吹电磁阀的控制端通过导线连接到上游压力传感器组件的控制输入端。上游压力传感器组件和下游压力传感器组件的结构形式一样。内置芯体由前段圆锥体、中段圆柱体、尾段圆锥体和中间芯棒组成，前段圆锥体、 中段圆柱体和尾段圆锥体固定安装在中间芯棒，并与中间芯棒处在同一轴线上。前段圆锥体的锥角al为16° 24°，长度Ll=2 3X(D — d)，其中D测量管内径，d为中段圆柱体直径；中段圆柱体的长度L2=d;尾段圆锥体的锥角a2为4° 18°，长度L3>d。上游流动调整器由中心整流锥体、六片叶片和外环组成，叶片呈径向均勻布置在外环的内圈，中心整流锥体与外环同轴，并通过叶片与外环固为一体。下游流动调整器与上游流动调整器的结构形式一样。计算机数据处理单元由数据处理器DSP、RS232或RS484通信器、压力数据4_20mA 电流变送器、流速数据4-20mA电流变送器、流量数据4-20mA电流变送器、无线数据通信器、 直流稳压电源和与上游压力传感器组件和下游压力传感器组件的总数量之和相等的复数个功率驱动器组成
其中，计算机数据处理单元的压力信号输入端一一对应连接到内置在数据处理器DSP 内部的压力模数转换器的输入端，输入端的数量与上游压力传感器组件和下游压力传感器组件的总数量之和相等；计算机数据处理单元的温度信号输入端连接到内置在数据处理器 DSP内部的温度模数转换器的输入端；
数据处理器DSP的输出端分别连接到RS232或RS484通信器的输入端、压力数据 4-20mA电流变送器的输入端、流速数据4-20mA电流变送器的输入端、流量数据4_20mA电流变送器的输入端、无线数据通信器的输入端和复数个功率驱动器的输入端；
功率驱动器的输入端一一对应连接到数据处理器DSP的输出端的控制输出端，功率驱动器的输出端一一对应连接到计算机数据处理单元的控制输出端；
直流稳压电源供给计算机数据处理单元和全部外围电气元件所需要的电源。测量管和安装在其内部的内置芯体构成内文丘里管节流件，内置芯体的径向外表面几何轮廓与经典文丘里管内表面几何轮廓相似，它与测量管内表面之间构成一个变径环形过流缝隙，流体通过时的节流过程与经典文丘里管、环形孔板的节流过程相似；内文丘里管节流件的喉部是内置芯体的中段圆柱面外圆与测量管内圆之间构成的环形缝隙；内文丘里管节流件的节流直径比β定义为等效β 1值，所述等效β 1值是指所述喉部环形过流通道横截面面积折算成具有相同流通面积的圆形节流孔的等效孔径W与测量管内径D之比， 即
β 二 dl/D，而 dl:
(这里J为内置芯体的中段圆柱面直径)，因此所述等效β 1值的数学表达式为 β 1 二 -JD2-d2 /D
进行流量计算时，用所述等效孔径Λ=替代中华人民共和国国家标准
GB/2624中的经典文丘里管圆筒形喉部直径d，然后按照经典文丘里管的计算方法进行计
笪弁。上游流动调整器和下游流动调整器固定安装在测量管的筒体内；上游流动调整器采用径向叶片式结构，固定安装在测量管筒体上的上游取压孔内侧，处在内置芯体的上游， 具有流体整流器和均衡器的作用；下游流动调整器也采用径向叶片式结构，固定安装在测量管筒体上的下游取压孔外侧，具有流体整流器和均衡器的作用；内置芯体安装在测量管筒体内，内置芯体的中间芯棒前端安装在上游流动调整器上的中心整流锥体轴孔内，内置芯体的中间芯棒后端安装在下游流动调整器上的中心整流锥体轴孔内；测量管和安装在其内部的内置芯体构成内文丘里管节流件。上游取压孔过滤器上均安装一个上游压力传感器组件，上游压力传感器组件上的上游取压孔过滤器接头和测量管筒体上的上游取压孔过滤器通过螺纹连接方式连接在一起；
下游取压孔过滤器上均安装一个下游压力传感器组件，下游压力传感器组件上的下游取压孔过滤器接头和测量管筒体上的下游取压孔过滤器通过螺纹连接方式连接在一起；
温度传感器安装在温度传感器安装座上，通过螺纹连接方式连接在一起，温度传感器的温度信号输出端通过导线连接到计算机数据处理单元的温度信号输入端。安装支架固定安装在上游三通连接器和下游三通连接器的管道上，计算机数据处理单元固定安装在安装支架上；上游压力传感器组件和下游压力传感器组件上的压力信号输出端均通过导线一一对应连接到计算机数据处理单元的压力信号输入端，上游压力传感器组件和下游压力传感器组件上的控制输入端均通过导线一一对应连接到计算机数据处理单元的控制输出端。本发明的进一步技术方案是上游压力传感器组件的安装数量不少于两个，下游压力传感器组件的安装数量不少于两个，上游压力传感器组件的安装数量与下游压力传感器组件的安装数量可以相等，也可以不相等。本发明的另一目的是提供一种采用采用一体化智能流量计测量流体流速和流量的方法，其测量方法如下
A、通过安装在测量管筒体内部的上游流动调整器和下游流动调整器在节流前后对管道内的流体速度分布梯度以及可能存在的各种非轴对称速度分布进行有效的流动调整， 流体在通过上游流动调整器和下游流动调整器时，在整流过程中消除了流体中旋转的、方向杂乱的湍流，并且引导流体流动的方向使其有序化，这对于流量的精确测定奠定了重要基石出；
B、经过整流后的流体通过测量管和置于其内部的内置芯体所构成的内文丘里管节流件，内置芯体的径向外表面几何轮廓与经典文丘里管内表面几何轮廓相似，与测量管内表面之间构成一个变径环形过流缝隙，流体通过时的节流过程与经典文丘里管、环形孔板的节流过程相似；
C、采用复数个上游压力传感器采集上游压力信号，采用复数个下游压力传感器采集下游压力信号，以克服目前采用均压环均衡压力时所不可避免的压力波动现象；
D、全部上游压力传感器采集的上游压力信号送计算机数据处理单元，经计算机数据处理单元内置的压力模数转换器转换成数字信号，经过软件滤波后再计算上游压力信号的平均值以消除测量误差；全部下游压力传感器采集的下游压力信号送计算机数据处理单元， 经计算机数据处理单元内置的压力模数转换器转换成数字信号，经过软件滤波后再计算下游压力信号的平均值以消除测量误差；
E、计算机数据处理单元根据上游压力信号的平均值和下游压力信号的平均值计算流体流速、流量和管道压力，再根据温度传感器采集的温度信号对流速、流量和管道压力进行温度补偿后变换成工业标准的数字信号或工业标准的4-20mA电流信号通过有线或无线输出；
F、在测量期间，计算机数据处理单元控制上游反吹电磁阀和下游反吹电磁阀关闭，以免干扰测量和影响测量精度；在非测量期间，计算机数据处理单元控制上游反吹电磁阀和下游反吹电磁阀开启，压力大于测量管管内压力的介质通过所述上游取压口和所述下游取压口进入测量管内，吹干净取压口内部积污。本发明采用内文丘里管作为节流件，在使用过程中不存在孔板节流件的锐缘磨蚀与积污问题，通过安装在流量计内部的上游流动调整器和下游流动调整器对节流前后管道内流体速度分布梯度以及可能存在的各种非轴对称速度分布进行有效的流动调整 (整流)，采用复数个压力传感器采集压力信号，提高了测量的准确度与稳定性，压力传感器采集的静压信号经集成的数据处理计算机对采集的压力信号进行模数转换、软件滤波、 平均值计算和流速、流量运算，温度传感器采集的温度信号进行模数转换，对流速、流量和管道压力进行温度补偿后变换成工业标准的数字信号或工业标准的4-20mA电流信号通过有线或无线输出，能够实现长期稳定、准确的在线计量，可以部分取代振动式质量流量计、 超声流量计等高价位流量仪表，尤其在现场不具备长直管段安装条件时，具有独特的计量优势。本发明与现有技术相比具有如下特点
1.采用复数个压力传感器采集压力信号，以克服目前采用均压环均衡压力时所不可避免的压力波动现象，大大提高了测量精度。2.安装在流量计内部的流动调整器在节流前后对流质进行整流，因此对安装直管段要求极低，能有效避免或减少测量的附加误差。3.流量计中集成的数据处理计算机对采集的压力信号进行模数转换、软件滤波、 平均值计算和流速流量计算，并对流速、流量和管道压力进行温度补偿，输出的数据变换成工业标准的数字信号或工业标准的4-20mA电流信号通过有线或无线输出，测量精度高，抗干扰能力强。4.测量稳定性在现有各类差压流量计中最好。5.对介质适应能力强。6.适用雷诺数范围宽。7.压力损失小，约为孔板流量计的1/3，节能效果好。以下结合附图和具体实施方式
对本发明的详细结构作进一步描述。


附图1为实施例1的结构示意图； 附图2为附图1的左视附图3为测量管结构示意附图4为附图3中的A-A剖视附图5为上游流动调整器结构示意附图6为附图5中的B-B剖视附图7为上游压力传感器组件结构示意附图8为内置芯体8的结构示意附图9为计算机数据处理单元的电原理图。
具体实施例方式实施例一种一体化智能流量计，包括测量管1、内置芯体2、上游流动调整器3、两个上游压力传感器组件4、计算机数据处理单元5、安装支架6、温度传感器7、过滤器接头座 8、温度传感器安装座9、过滤器10、两个下游压力传感器组件11和下游流动调整器12。测量管1为一个圆形的筒体，在测量管1的筒体一端设有两个上游取压孔1-1，两个上游取压孔1-1对称布置在测量管1的筒体上。在测量管1的筒体另一端设有两个下游取压孔1-3，两个下游取压孔1-3对称布置在测量管1的筒体上。在上游取压孔1-1和下游取压孔1-3上分别固定焊接有一个过滤器接头座8，每个过滤器接头座8的通孔内都设有一个过滤器10 ；上游取压孔1-1和下游取压孔1-3之间靠近上游取压孔1-1的位置设有一个温度传感器取样孔1-2，温度传感器取样孔1-2上固定焊接有一个温度传感器安装座1-2， 温度传感器7安装在温度传感器安装座1-2上。上游压力传感器组件4由上游压力传感器4-1、上游三通连接器4-2、上游反吹电磁阀4-3、上游取压孔过滤器接头4-4、上游压力传感器接头4-5和上游反吹电磁阀接头 4-6、上游压力传感器压力信号输出端4-7、上游反吹电磁阀控制端4-8组成，上游压力传感器4-1通过上游压力传感器接头4-5以螺纹连接方式安装在上游三通连接器4-2的直通一端，上游取压孔过滤器接头4-4以螺纹连接方式安装在上游三通连接器4-2的直通另一端， 上游反吹电磁阀4-3通过上游反吹电磁阀接头4-6以螺纹连接方式安装在上游三通连接器 4-2的侧通端。上游压力传感器4-1上设有压力信号输出端4-7，上游反吹电磁阀4-3上设有反吹电磁阀控制端4-8。下游压力传感器组件11与上游压力传感器组件4的结构形式一样。内置芯体2由前段圆锥体2-1、中段圆柱体2-2、尾段圆锥体2-3和中间芯棒2-4 组成，前段圆锥体2-1、中段圆柱体2-2和尾段圆锥体2-3固定安装在中间芯棒2-4上，并与中间芯棒2-4处在同一轴线上；前段圆锥体2-1的锥角al为16° ，长度Ll=2.5 3X (D — d)，其中D测量管1内径，d为内置芯体2中段圆柱体2-2直径冲段圆柱体2_2 的长度L2=d ；尾段圆锥体2-3的锥角a2为4° 18°，长度L3彡d。上游流动调整器3由中心整流锥体3-1、六片叶片3-2和外环3_3组成，叶片3_2 呈经向均勻布置在外环3-3的内圈，中心整流锥体3-1与外环3-3同轴，并通过叶片3-2与外环3-3固为一体。下游流动调整器12与上游流动调整器3的结构形式一样。上游流动调整器3和下游流动调整器12固定安装在测量管1的筒体内；上游流动调整器3采用径向叶片式结构，固定安装在测量管1筒体上的上游取压孔1-1内侧，处在内置芯体2的上游，具有流体整流器和均衡器的作用。下游流动调整器12也采用径向叶片式结构，固定安装在测量管1筒体上的下游取压孔1-3外侧，具有流体整流器和均衡器的作用。内置芯体2安装在测量管1筒体内，内置芯体2的中间芯棒2-4前端安装在上游流动调整器3上的中心整流锥体3-1的轴孔内，内置芯体2的中间芯棒2-4后端安装在下游流动调整器12上的中心整流锥体轴孔内；测量管1和安装在其内部的内置芯体2构成内文丘里管节流件。两个上游压力传感器组件4分别与测量管1筒体上的上游取压孔上1-2的过滤器接头座8通过螺纹连接方式连接在一起，两个下游压力传感器组件11分别与测量管1筒体上的下游取压孔1-3上的过滤器接头座8通过螺纹连接方式连接在一起。安装支架6固定在上游压力传感器组件4和下游压力传感器组件11的管道上，计算机数据处理单元5固定CN 102393224 A
说明书
6/7页
安装在安装支架6上。上游压力传感器4-1上的压力信号输出端4-7通过导线分别与计算机数据处理单元5的压力信号输入端连接，上游反吹电磁阀4-3上的反吹电磁阀控制端4-8通过导线分别与计算机数据处理单元5的控制输出端连接；下游压力传感器4-1上的压力信号输出端 4-7通过导线分别与计算机数据处理单元5的压力信号输入端连接，下游反吹电磁阀4-3上的反吹电磁阀控制端4-8通过导线分别与计算机数据处理单元5的控制输出端连接；温度传感器7通过导线与计算机数据处理单元5的温度信号输入端连接。计算机数据处理单元5由数据处理器DSP5-1、RS232或RS484通信口 5_2、压力 4-20mA电流变送器5-3、流速4_20mA电流变送器5_4、流量4_20mA电流变送器5_5、无线数据通信器5-6、第一功率驱动器5-7、第二功率驱动器5-8、第三功率驱动器5-9、第四功率驱动器5-10和直流稳压电源5-11组成；
其中，第一功率驱动器5-7的输入端mi连接到数据处理器DSP5-1的控制输出端 0UT1，第二功率驱动器5-8的输入端IN2连接到数据处理器DSP5-1的控制输出端0UT2，第三功率驱动器5-9的输入端IN3连接到数据处理器DSP5-10的控制输出端0UT3，第四功率驱动器5-10的输入端IN4连接到数据处理器DSP5-1的控制输出端0UT4 ；
第一功率驱动器5-7的输出端C0NT2连接到计算机数据处理单元5的控制输出端 C0NT2，第二功率驱动器5-8的输出端C0NT3连接到计算机数据处理单元5的控制输出端 C0NT3，第三功率驱动器5-9的输出端C0NT4连接到计算机数据处理单元5的控制输出端 C0NT4，第四功率驱动器5-10的输出端C0NT5连接到计算机数据处理单元5的控制输出端 C0NT5 ；
数据处理器DSP5-1的温度信号输入端ANl连接到计算机数据处理单元5的温度信号输入端AN1，数据处理器DSP5-1的压力信号输入端AN2连接到计算机数据处理单元5的压力信号输入端AN2，数据处理器DSP5-1的压力信号输入端AN3连接到计算机数据处理单元 5的压力信号输入端AN3，数据处理器DSP5-1的压力信号输入端AN4连接到计算机数据处理单元5的压力信号输入端AN4，数据处理器DSP5-1的压力信号输入端AN5连接到计算机数据处理单元5的压力信号输入端AN5 ；
RS232或RS484通信口 5_2的输入端IN5连接到数据处理器DSP5-1的输出端0UT5， 压力4-20mA电流变送器5-3的输入端IN6连接到数据处理器DSP5-1的输出端0UT6，流速
4-20mA电流变送器5-4的输入端IN7连接到数据处理器DSP5-1的输出端0UT7，流量4_20mA 电流变送器5-5的输入端IN8连接到数据处理器DSP5-1的输出端0UT8，无线数据通信器
5-6的输入端IN9连接到数据处理器DSP5-1的输出端0UT9；
直流稳压电源5-11的正极连接到计算机数据处理单元5电源正极V+、负极连接到地 GND，输入端ACl和AC2连接外接电源。计算机数据处理单元5的控制输出端C0NT2连接到第一上游压力传感器组件4的控制输入端4-8、计算机数据处理单元5的控制输出端C0NT3连接到第二上游压力传感器组件4的控制输入端4-8、计算机数据处理单元5的控制输出端C0NT4连接到第一下游压力传感器组件5的控制输入端4-8、计算机数据处理单元5的控制输出端C0NT5连接到第二下游压力传感器组件11的控制输入端4-8 ；
温度传感器15的温度信号输出端连接到计算机数据处理单元5的温度信号输入端AN1、第一上游压力传感器组件4的压力信号输出端4-7连接到计算机数据处理单元5的压力信号输入端AN2、第二上游压力传感器组件4的压力信号输出端4-7连接到计算机数据处理单元5的压力信号输入端AN3、第一下游压力传感器组件11的压力信号输出端4-7连接到计算机数据处理单元5的压力信号输入端AN4、第二下游压力传感器组件11的压力信号输出端4-7连接到计算机数据处理单元5的压力信号输入端AN5。
本实施例还提供了一种采用一体化智能流量计测量流体流速和流量的方法，其测量方法如下
A、通过安装在测量管筒体内部的上游流动调整器和下游流动调整器在节流前后对管道内的流体速度分布梯度以及可能存在的各种非轴对称速度分布进行有效的流动调整， 流体在通过上游流动调整器和下游流动调整器时，在整流过程中消除了流体中旋转的、方向杂乱的湍流，并且引导流体流动的方向使其有序化，这对于流量的精确测定奠定了重要基石出；
B、经过整流后的流体通过测量管和置于其内部的内置芯体所构成的内文丘里管节流件，内置芯体的径向外表面几何轮廓与经典文丘里管内表面几何轮廓相似，与测量管内表面之间构成一个变径环形过流缝隙，流体通过时的节流过程与经典文丘里管、环形孔板的节流过程相似；
C、采用复数个上游压力传感器采集上游压力信号，采用复数个下游压力传感器采集下游压力信号，以克服目前采用均压环均衡压力时所不可避免的压力波动现象；
D、全部上游压力传感器采集的上游压力信号送计算机数据处理单元，经计算机数据处理单元内置的压力模数转换器转换成数字信号，经过软件滤波后再计算上游压力信号的平均值以消除测量误差；全部下游压力传感器采集的下游压力信号送计算机数据处理单元， 经计算机数据处理单元内置的压力模数转换器转换成数字信号，经过软件滤波后再计算下游压力信号的平均值以消除测量误差；
E、计算机数据处理单元根据上游压力信号的平均值和下游压力信号的平均值计算流体流速、流量和管道压力，再根据温度传感器采集的温度信号对流速、流量和管道压力进行温度补偿后变换成工业标准的数字信号或工业标准的4-20mA电流信号通过有线或无线输出；
F、在测量期间，计算机数据处理单元控制上游反吹电磁阀和下游反吹电磁阀关闭，以免干扰测量和影响测量精度；在非测量期间，计算机数据处理单元控制上游反吹电磁阀和下游反吹电磁阀开启，压力大于测量管管内压力的介质通过所述上游取压口和所述下游取压口进入测量管内，吹干净取压口内部积污。
权利要求
1. 一种一体化智能流量计，其特征是由测量管、上游压力传感器组件、下游压力传感器组件、安装支架、计算机数据处理单元、上游流动调整器、内置芯体、下游流动调整器和温度传感器组成；测量管为一个圆形的筒体，在筒体的两端分别设有复数个上游取压孔和复数个下游取压孔，上游取压孔和下游取压孔都均勻布置在筒体上，在每个上游取压孔上分别设有一个上游取压孔过滤器，在每个下游取压孔上分别设有一个下游取压孔过滤器，上游取压孔和下游取压孔之间靠近上游取压孔的位置设有一个温度传感器取样孔，温度传感器取样孔上设有温度传感器安装座；上游压力传感器组件由上游压力传感器、上游三通连接器、上游反吹电磁阀、上游取压孔过滤器接头、上游压力传感器接头和上游反吹电磁阀接头组成，上游压力传感器通过上游压力传感器接头以螺纹连接方式安装在上游三通连接器的直通一端，上游取压孔过滤器接头以螺纹连接方式安装在上游三通连接器的直通另一端，上游反吹电磁阀通过上游反吹电磁阀接头以螺纹连接方式安装在上游三通连接器的侧通端，上游压力传感器的压力信号输出端通过导线连接到上游压力传感器组件的压力信号输出端，上游反吹电磁阀的控制端通过导线连接到上游压力传感器组件的控制输入端；下游压力传感器组件和上游压力传感器组件的结构形式一样； 内置芯体由前段圆锥体、中段圆柱体、尾段圆锥体和中间芯棒组成，前段圆锥体、中段圆柱体和尾段圆锥体固定安装在中间芯棒，并与中间芯棒处在同一轴线上；上游流动调整器由中心整流锥体、六片叶片和外环组成，叶片呈径向均勻布置在外环的内圈，中心整流锥体与外环同轴，并通过叶片与外环固为一体； 下游流动调整器与上游流动调整器的结构形式一样；计算机数据处理单元由数据处理器DSP、RS232或RS484通信器、压力数据4_20mA电流变送器、流速数据4-20mA电流变送器、流量数据4-20mA电流变送器、无线数据通信器、直流稳压电源和与上游压力传感器组件和下游压力传感器组件的总数量之和相等的复数个功率驱动器组成其中，计算机数据处理单元的压力信号输入端一一对应连接到内置在数据处理器DSP 内部的压力模数转换器的输入端，输入端的数量与上游压力传感器组件和下游压力传感器组件的总数量之和相等；计算机数据处理单元的温度信号输入端连接到内置在数据处理器 DSP内部的温度模数转换器的输入端；数据处理器DSP的输出端分别连接到RS232或RS484通信器的输入端、压力数据 4-20mA电流变送器的输入端、流速数据4-20mA电流变送器的输入端、流量数据4_20mA电流变送器的输入端、无线数据通信器的输入端和复数个功率驱动器的输入端；功率驱动器的输入端一一对应连接到数据处理器DSP的输出端的控制输出端，功率驱动器的输出端一一对应连接到计算机数据处理单元的控制输出端；直流稳压电源供给计算机数据处理单元和全部外围电气元件所需要的电源； 上游流动调整器和下游流动调整器固定安装在测量管的筒体内；上游流动调整器采用径向叶片式结构，固定安装在测量管筒体上的上游取压孔内侧，处在内置芯体的上游，具有流体整流器和均衡器的作用；下游流动调整器也采用径向叶片式结构，固定安装在测量管筒体上的下游取压孔外侧，具有流体整流器和均衡器的作用；内置芯体安装在测量管筒体内，内置芯体的中间芯棒前端安装在上游流动调整器上的中心整流锥体轴孔内，内置芯体的中间芯棒后端安装在下游流动调整器上的中心整流锥体轴孔内；测量管和安装在其内部的内置芯体构成内文丘里管节流件；上游取压孔过滤器上均安装一个上游压力传感器组件，上游压力传感器组件上的上游取压孔过滤器接头和测量管筒体上的上游取压孔过滤器通过螺纹连接方式连接在一起；下游取压孔过滤器上均安装一个下游压力传感器组件，下游压力传感器组件上的下游取压孔过滤器接头和测量管筒体上的下游取压孔过滤器通过螺纹连接方式连接在一起；温度传感器安装在温度传感器安装座上，通过螺纹连接方式连接在一起；安装支架固定安装在上游三通连接器和下游三通连接器的管道上，计算机数据处理单元固定安装在安装支架上；温度传感器的温度信号输出端通过导线连接到计算机数据处理单元的温度信号输入端；上游压力传感器组件和下游压力传感器组件上的压力信号输出端均通过导线一一对应连接到计算机数据处理单元的压力信号输入端；上游压力传感器组件和下游压力传感器组件上的控制输入端均通过导线一一对应连接到计算机数据处理单元的控制输出端。
2.根据权利要求1所述的一种一体化智能流量计，其特征是内置芯体的前段圆锥体的锥角al为16° ，长度Ll=2 3X(D — d)，其中D为测量管内径，d为中段圆柱体直径；中段圆柱体的长度L2=d;尾段圆锥体的锥角a2为4° 18°，长度L3>d。
3.根据权利要求1或2所述的一种一体化智能流量计，其特征是上游压力传感器组件的安装数量不少于两个，下游压力传感器组件的安装数量不少于两个，上游压力传感器组件的安装数量与下游压力传感器组件的安装数量可以相等，也可以不相等。
4.一种采用一体化智能流量计测量流体流速和流量的方法，其特征是其测量方法如下A、通过安装在测量管筒体内部的上游流动调整器和下游流动调整器在节流前后对管道内的流体速度分布梯度以及可能存在的各种非轴对称速度分布进行有效的流动调整， 流体在通过上游流动调整器和下游流动调整器时，在整流过程中消除了流体中旋转的、方向杂乱的湍流，并且引导流体流动的方向使其有序化，这对于流量的精确测定奠定了重要基石出；B、经过整流后的流体通过测量管和置于其内部的内置芯体所构成的内文丘里管节流件，内置芯体的径向外表面几何轮廓与经典文丘里管内表面几何轮廓相似，与测量管内表面之间构成一个变径环形过流缝隙，流体通过时的节流过程与经典文丘里管、环形孔板的节流过程相似；C、采用复数个上游压力传感器采集上游压力信号，采用复数个下游压力传感器采集下游压力信号，以克服目前采用均压环均衡压力时所不可避免的压力波动现象；D、全部上游压力传感器采集的上游压力信号送计算机数据处理单元，经计算机数据处理单元内置的压力模数转换器转换成数字信号，经过软件滤波后再计算上游压力信号的平均值以消除测量误差；全部下游压力传感器采集的下游压力信号送计算机数据处理单元， 经计算机数据处理单元内置的压力模数转换器转换成数字信号，经过软件滤波后再计算下游压力信号的平均值以消除测量误差；E、计算机数据处理单元根据上游压力信号的平均值和下游压力信号的平均值计算流体流速、流量和管道压力，再根据温度传感器采集的温度信号对流速、流量和管道压力进行温度补偿后变换成工业标准的数字信号或工业标准的4_20mA电流信号通过有线或无线输出；F、在测量期间，计算机数据处理单元控制上游反吹电磁阀和下游反吹电磁阀关闭，以免干扰测量和影响测量精度；在非测量期间，计算机数据处理单元控制上游反吹电磁阀和下游反吹电磁阀开启，压力大于测量管管内压力的介质通过所述上游取压口和所述下游取压口进入测量管内，吹干净取压口内部积污。
全文摘要
一体化智能流量计及测量方法，一体化智能流量计由测量管、上游压力传感器组件、下游压力传感器组件、安装支架、计算机数据处理单元、上游流动调整器、内置芯体、下游流动调整器和温度传感器组成。采用内文丘里管作为节流件，提高了测量的准确度与稳定性；同时采用复数个压力传感器采集压力信号，集成的数据处理计算机对采集的压力信号进行模数转换、软件滤波、平均值计算和流速、流量运算，经温度补偿后变换成工业标准的数字信号或工业标准的4-20mA电流信号通过有线或无线输出，能够实现长期稳定、准确的在线计量，尤其在现场不具备长直管段安装条件时，具有独特的计量优势。
文档编号G01F1/40GK102393224SQ20111041247
公开日2012年3月28日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者胡海洋 申请人:衡阳中微科技开发有限公司