直線型列管式質量流量計的製作方法
2023-10-20 05:36:17 1
本發明涉及質量流量計領域，具體地說，涉及直線型列管式質量流量計。
背景技術：
流體為了反抗這種強迫振動，會給管子一個與其流動方向垂直的反作用力，在這種被叫做科裡奧利效應力的作用下，管子的震動不同步了，入口段管與出口段管在振動的時間先後商會出現差異，(差異是由於入口段和出口段流體流向是相反的)，這叫做相位時間差。這種差異與流過管子的流體質量流量的大小成正比。如果通過電路能檢測出這種時間差異的大小，則就能將質量流量的大小給確定了。這種流量計被稱作科裡奧利直接質量流量計，它與世界上目前在用的幾十種常規容積式流量計的最大不同是它測的質量的大小，使用的單位是kg/h。用質量(如千克)作單位的流量計比用容積(如立升或立方米)作單位的容積式流量計要準確和恆定。因為質量是遵循守恆定律的。
科氏力質量流量計的發明是科技界苦苦求索幾十年的結果，它不但具有準確性、重複性、穩定性，而且在流體通道內沒有阻流元件和可動部件，因而其可靠性好，使用壽命長，還能測量高粘度流體和高壓氣體的流量。現在汽車用的清潔燃料壓縮天然氣(cng)的計量就是靠它測準的，而在石油、化工、冶金、建材、造紙、醫藥、食品、生物工程、能源、航天等工業部門，其應用也越來越廣泛。它的問世帶來了流體測量技術的一次深刻變革，被專家譽為是21世紀的主流流量計。
科裡奧利質量流量計是一種直接而精密地測量流體質量流量的新穎儀表，以結構主體採用兩根並排的u形管，讓兩根管的回彎部分相向微微振動起來，則兩側的直管會跟著振動，即它們會同時靠攏或同時張開，即兩根管的振動是同步的，對稱的。如果在管子同步振動的同時，將流體導入管內，使之沿管內向前流動，則管子將強迫流體與之一起上下振動。
目前，為了輸送更多的流體，就會採用管徑更大的管子，但在大管徑流體質量測量時，由於管子的直徑較大，現有的科裡奧利質量流量計容易產生測量誤差，降低了可靠性。
因此，本發明提供了一種直線型列管式質量流量計。
技術實現要素：
針對現有技術中的問題，本發明的目的在於提供直線型列管式質量流量計，克服現有技術的困難，能夠通過多管排列的方式在流量不變的情況下，儘可能減少用於科裡奧利質量流量測量的流量管的直徑，從而減小測量誤差，提高測量可靠性。
本發明的實施例提供一種直線型列管式質量流量計，包括：
一管殼；
兩導流套，分別連接在所述管殼的兩端；
多根平行的導流管，設置在所述管殼內，所述導流管的兩端分別連通所述導流套；
一對平行的流量管，設置在所述管殼內，所述流量管的兩端分別連通所述導流套；
一驅動元件，固定於兩所述流量管，所述驅動元件驅動一對所述流量管產生振動，且所述驅動元件位於所述流量管的長度方向的中央；以及
兩檢測元件，每個所述檢測元件分別固定於兩所述流量管檢測振動，且兩所述驅動元件分別位於所述驅動元件的兩側。
優選地，還包括一彈性連接管，所述彈性連接管的一端連接所述管殼，另一端連接所述導流套。
優選地，所述彈性連接管是彈性波紋管。
優選地，還包括多個固定板，所述固定板沿所述管殼的長度方向間隔設置在所述管殼內，所述固定板與所述管殼的長度方向相垂直，所述固定板上設有多個定位孔，所述導流管與所述定位孔過盈配合。
優選地，所述定位孔在所述固定板上蜂巢狀排列或矩陣排列。
優選地，所述導流管和所述流量管的外徑和內徑都相等。
優選地，所述管殼沿水平面設置時，兩所述流量管的水平高度低於所述導流管的水平高度。
優選地，相鄰所述導流管和/或所述流量管的間距相等。
優選地，所述導流管的數量大於7根。
優選地，還包括一溫度傳感器，連接在所述導流管外壁。
優選地，還包括兩個阻尼板，每個所述阻尼板與兩所述流量管焊接，且所述阻尼板位於所述流量管的長度方向的兩端。
本發明的直線型列管式質量流量計能夠通過多管排列的方式在流量不變的情況下，儘可能減少用於科裡奧利質量流量測量的流量管的直徑，從而減小測量誤差，提高測量可靠性。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯。
圖1是本發明的直線型列管式質量流量計的立體圖；
圖2是本發明的直線型列管式質量流量計的示意圖；
圖3是基於圖2的左視圖；
圖4是基於圖2的右視圖；
圖5是本發明的直線型列管式質量流量計拆除管殼後的立體圖；
圖6是圖5中a-a向的剖視圖；
圖7是本發明的直線型列管式質量流量計拆除管殼後的示意圖；
圖8是圖5中e-e向的剖視圖；
圖9是圖5中b-b向的剖視圖；
圖10是圖5中c-c向的剖視圖；
圖11是圖5中d-d向的剖視圖；
圖12是本發明中導流管與流量管的一種排列示意圖；
圖13是本發明中導流管與流量管的另一種排列示意圖；
圖14是本發明中導流管與流量管的另一種排列示意圖；以及
圖15是本發明中導流管與流量管的另一種排列示意圖。
附圖標記
1導流套
21導流管
22流量管
3管殼
4彈性連接管
5固定板
6檢測元件
7驅動元件
8阻尼板
具體實施方式
現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明將全面和完整，並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略對它們的重複描述。
圖1是本發明的直線型列管式質量流量計的立體圖。圖2是本發明的直線型列管式質量流量計的示意圖。圖3是基於圖2的左視圖。圖4是基於圖2的右視圖。圖5是本發明的直線型列管式質量流量計拆除管殼後的立體圖。圖6是圖5中a-a向的剖視圖。圖7是本發明的直線型列管式質量流量計拆除管殼後的示意圖。圖8是圖5中e-e向的剖視圖。圖9是圖5中b-b向的剖視圖。圖10是圖5中c-c向的剖視圖。以及圖11是圖5中d-d向的剖視圖。如圖1至11所示，本發明的直線型列管式質量流量計，包括：一管殼3、兩導流套1、多根平行的導流管21、一對平行的流量管22、一驅動元件7以及兩檢測元件6。
本實施例中的管殼3是一根圓管，但不以此為限。管殼3可以包容傳感器的構件，也具屏蔽功能，減少儀表環境工況對傳感器的信號幹涉，但不以此為限。
兩導流套1分別連接在管殼3的兩端。本發明中的導流套1是多孔均勻布置的構件，分流進入系統介質的功能。導流套1是保證介質形成穩定層流，不產生氣蝕的核心構件。導流套1的第一端連接管殼3，導流套1的第一端設有多個連接管口，每個連接管口分別連接一根導流管21或一根流量管22。導流套1的第二端設有一個開口，可以連接國家標準高頸法蘭。國家標準高頸法蘭的口徑與質量流量計的口徑、工作壓相同，密面依工況定。導流套1的第一端到第二端之間設有與連接管口數量相等的流道分叉部分，自第一端到第二端的過程中，流道分叉部分匯總到第二端的開口，從而實現多根列管(導流管21、流量管22)的分流或是匯總。
多根導流管21設置在管殼3內，導流管21的兩端分別連通導流套1。本發明中導流管21的功能僅導流系統介質。數量與質量流量計工程口徑相關。也就是說，本發明通過多根導流管21來負責流體的導流，導流管21不參加質量流量的測量。當本發明的直線型列管式質量流量計被連接到更大直徑的流體管時，可以通過增加導流管21的數量，而不是改變導流管21的直徑來滿足流量需求。優選地，導流管的數量大於7根，但不以此為限。隨著流體流量的增加，導流管可以增加到20根、30根、50根等，不以此為限。
一對流量管22設置在管殼3內，流量管22的兩端分別連通導流套1。本發明中的流量管22是計量流量的基礎構件，為一對。當被測介質流過時，在7作用下產生正弦波感應電動勢，因進、出口端科氏力不同而發生的相位差與流經介質質量成正比，變送器據此計算顯示流經質量流量數值，輸出單位(t/h或nm3/h)。流量管22的選材優選鈦管。在一個優選實施例中，當質量流量計口徑dn≧500時，傳感器流量管組中的流量管選定管徑φ50.8×1.8鈦管做核心元件。本發明中，管殼3一端的導流套1將流體分流到多根列管(導流管21、流量管22)中，經過了質量流量測試後，再由管殼3另一端的另一個導流套1將多根列管(導流管21、流量管22)中的流體匯總。
在一個優選實施例中，本發明中的導流套1、導流管21、流量管22和管殼3可以組焊，導流套1、導流管21、流量管22和管殼3的材質可以是鈦複合板，解決製造熔焊課題，減少活動部件，但不以此為限。
驅動元件7固定於兩流量管22，驅動元件7驅動一對流量管22產生振動，且驅動元件7位於流量管22的長度方向的中央。本實施例中的驅動元件7可以是激勵組件，由永磁鐵、線圈繞組及支架構成，固定在流量管上。當線圈繞組得到交變電源後，通過永磁鐵吸斥作用，沿空心軸線產生交變磁場，與流量管固有頻率耦合，為變送器基礎工作頻率。頻率範圍200-400hz。
每個檢測元件6分別固定於兩流量管22檢測振動，且兩驅動元件7分別位於驅動元件7的兩側。檢測元件6分別與驅動元件7間隔一端距離，以便更好地檢測振動。檢測元件6由永磁鐵、線圈繞組及支架構成，固定在流量管上。當流量管振動時，永磁鐵與線圈繞組產生相對運動形成正弦波感應電動勢，當有介質流經時左右線圈繞組在科氏力作用下的感應電動勢產生相位差，差值與介質流經質量是正比關係，變送器依此計算輸出數值。
本發明還包括一彈性連接管4，彈性連接管4的一端連接管殼3，另一端連接導流套1。彈性連接管4對流量管22受被測介質溫度影響、管殼3受環境溫度影響所產生不均等膨脹量進行補償。彈性連接管4是彈性波紋管，但不以此為限。
本發明還包括多個固定板5，固定板5是緊固在導流管上的構件，使導流管不產生振動，消除科氏力表現。固定板5沿管殼3的長度方向間隔設置在管殼3內，固定板5與管殼3的長度方向相垂直，固定板5上設有多個定位孔，導流管21與定位孔過盈配合。定位孔在固定板5上蜂巢狀排列或矩陣排列，但不以此為限。導流管21和流量管22的外徑和內徑都相等，但不以此為限。相鄰導流管21和/或流量管22的間距相等，但不以此為限。
本發明還包括一溫度傳感器(圖中未示出)，連接在導流管21外壁。溫度傳感器採用pt100鉑電阻，為體積流量補償修正提供參數，輸出流量顯示nm3。
本發明還包括兩個阻尼板8，每個阻尼板8與兩流量管22焊接，且阻尼板8位於流量管22的長度方向的兩端。阻尼板8與流量管22真空釺焊組合。阻尼板8的功能是阻止驅動元件7作用於流量管22所生振動的傳導，減少信號幹涉。
在一個優選實施例中，參考圖9、10、11，管殼3沿水平面設置時，兩流量管22的水平高度低於導流管21的水平高度。使得流量管22位於流體經過的最底部，保證流量管22內被流體充滿，竟可能地減少氣泡的產生，避免了氣泡對質量流量測量的幹擾。
在一個優選實施例中，圖12是本發明中導流管與流量管的一種排列示意圖，如圖12所示，本發明中的導流管21與流量管22可以呈四行四列的排列方式，兩根流量管22位於最低的一行，共14根導流管21。
在一個優選實施例中，圖13是本發明中導流管與流量管的另一種排列示意圖，如圖13所示，本發明中的導流管21與流量管22可以呈四行四列的矩形排列方式，第一行和第四行只設兩根，以便配合圓形的管殼3，兩根流量管22位於最低的一行，共10根導流管21。
在一個優選實施例中，圖14是本發明中導流管與流量管的另一種排列示意圖，如圖14所示，本發明中的導流管21與流量管22可以呈五行倒梯形的排列方式，兩根流量管22位於最低的一行，共18根導流管21，以便匹配更大的流量。
在一個優選實施例中，圖15是本發明中導流管與流量管的另一種排列示意圖，如圖15所示，本發明中的導流管21與流量管22可以成蜂巢狀排列，兩根流量管22位於最低的一行，共22根導流管21，以便匹配更大的流量。
本發明的流量管採用兩根小口徑鈦管為核心元件，驅動靈敏，檢測精度高，為大口徑質量流量計的發展方向，可提高了儀表在線功能。如dn80-250為φ23×0.7，dn300以上為φ50.8×1.8。
本發明中的彈性連接管能有效解決不均等應力問題，可適應複雜工作環境，無需變送器運行應變感應程序補償，就能進行精密檢測，為變送器標準化創造條件。
本發明中的導流套採用複合板(鈦與不鏽鋼)，與其他部件焊接組裝，機械密封性高，無易損部件，無需維修更換。
本發明中固定板與導流管過盈組裝方法，在傳感器製造上的應用，保證導流管不振動、消除科氏力表現。
本發明的直線型列管式質量流量計與傳統的△型、∪型和微彎型相比，被測介質在流量管中壓力損失明顯降低。
本發明專利，體積小、重量輕，安裝方便。長度變化隨質量流量計口徑加大，而導流套微量增長、過程法蘭變化後的總長不超過1.5米。易於在線工程安裝。
本發明專利，結構簡單，方便加工製造，易於實現自動化、規模化生產。
本發明專利，設計合理，檢測精準，輸出信號穩定，易於成為儀表行業標準，為進一步推動變送器數位化、規模化生產奠定基礎。
綜上，本發明的直線型列管式質量流量計能夠通過多管排列的方式在流量不變的情況下，儘可能減少用於科裡奧利質量流量測量的流量管的直徑，從而減小測量誤差，提高測量可靠性。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。