一種工業氣體管道非介入式流量測量裝置的製作方法
2023-10-27 08:43:42 1
專利名稱：一種工業氣體管道非介入式流量測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於流量測量領域，涉及了一種可用於工業管道中氣體流量的非介入式測
量裝置。
背景技術：
流量測量是研究物質量變的科學，在現代社會的發展中有著舉足輕重的地位。氣 體是流量測量的主要對象之一。作為一種能源存在的形態或能量的載體，氣體在工業中的 應用愈來愈廣。傳統用於氣體流量測量的流量計，都是介入式裝置，需串聯接入管道，不僅操作復 雜，而且有幹擾原有流動，存在壓力損失及汙損探頭等問題。非介入式測量技術可以不拆卸 原有管路進行流量測量避免以上缺點，還可以實現多點測量等優點，所以對於工業發展和 經濟節能，具有重大意義。氣體的非介入式測量難度較大，目前尚無成熟的技術和產品。
發明內容
本發明目的提供一種可用於工業氣體管道的非介入式流量測量裝置，以克服當 前的測量設備的不足，並促進工業發展，經濟建設等領域的測量便捷化，低成本化，達到節 能減排的目的。裝置主要利用熱式原理，採用針對溫度變化時差的測量技術，結合相關分析方法， 對於目前市面上已有的熱式流量裝置進行了創新和改進，極大提高了其應用性與實用範 圍，在相關領域屬於前所未有的發展。裝置的硬體部分主要由熱脈衝發生器，溫度傳感器，溫度控制儀，信號採集處理機 組成。利用管道中氣體流動對管壁熱脈衝傳播時間的影響，來反映流量大小，以達到非介入 的測量目的。而信號採集處理機中的數據處理程序可有效解決環境幹擾等問題，可達到準 確、精確測量。本裝置適用於工業生產、能源計量、環境保護、科學試驗、現代農業、水利建設、生 物工程、航空航天、軍事等領域中的管道氣體流量測量。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是(一)如圖1所示，整個裝置安置在需要測量的氣體管道外部，測量設備均不與所 測氣體接觸，即實現方便快捷的流量監測，無需破壞管道，避免能源與成本的不必要損失， 且測量用的溫度傳感器2和8不會因與氣體接觸，造成汙損及帶來壓力損失，能源浪費。束 縛裝置10和7保證整個設備可以方便，牢固的安裝在各種場合，間距調整裝置3使得測量 設備可以適用於短直管或微彎管的安裝現場。裝置的測量原理如下管道11中通有如方向9所示的氣流，設備主體4裡的熱脈 衝產生裝置6按主機5的程序設置，發出熱脈衝，在熱脈衝產生裝置6的一旁有下遊溫度傳 感器8和設備副體1裡的上遊溫度傳感器2，兩個溫度傳感器測量管壁的溫度變化，由於氣體流動帶來的熱耗散作用，熱脈衝到達兩個溫度傳感器的時間差與氣體的流量大小有關。 主機5處理測量數據並最後轉化為實際流量予以顯示。(二)如圖2所示，熱脈衝產生裝置的主要結構由陶瓷加熱片6、半導體製冷片1 和4、鋁合金架3組成。銅質散熱器2和5起到加強制冷效果的作用，導熱矽脂7將整個加 熱器和管道8緊密貼合。在測量個過程中，加熱片和製冷片交替工作，產生所需的熱脈衝。本發明的優點如下(1)不用破壞封閉管道，可不影響現場工作立即測量；(2)檢測元件不與被測流體接觸，不幹擾原來流體的流動狀態，不會造成節流壓力 損失，節約能量，經濟適用；(3)由於測量探頭不與被測氣體接觸，所以不會造成探頭汙損；(4)可實現多點測量，進而可以實現對現場流量參數的全面監測。
圖1為本發明所提供裝置的整體概況圖其中1.設備副體，2.上遊溫度傳感器，3.間距調整器，4.設備主體，5.主機， 6.熱脈衝產生裝置，7.設備主體束縛裝置，8.下遊溫度傳感器，9.氣流示意，10.設備副體 束縛裝置，11.管道。圖2為熱脈衝產生裝置的剖面示意圖其中1.副製冷片，2.副銅質散熱器，3.鋁合金架，4.主製冷片，5.主銅質散熱 器，6.陶瓷加熱片，7.導熱矽脂，8.管道。
具體實施例方式在圖1中，設備主體4和設備副體1已按要求安裝在管道11上，束縛裝置7和10 使設備緊貼管壁，熱脈衝產生裝置6按要求發出熱脈衝，此脈衝沿著管壁逆著氣流方向向 上遊傳播，較近的下遊溫度傳感器8首先測量到熱脈衝，接下來較遠的上遊溫度傳感器2測 量才到此脈衝，由於距離及氣體流動散熱的影響，兩個傳感器所測量的溫度信號存在時間 差，主機5將此時間差處理轉化並且參考已有數據進行修正後，得到實際氣體流量並予以 顯示。在圖2中，U形鋁合金架3的設計使得熱脈衝產生裝置能緊附在管外壁上，導熱矽脂 7使得熱量能在管壁和加熱片7及製冷片6之間充分傳遞。陶瓷加熱片6效率較高，裝置溫 升較快，但由於系統熱容的影響，降溫緩慢，主要依靠製冷片4和1來提高降溫速度，進而產 生較為理想的熱脈衝。
權利要求
1.一種工業氣體管道非介入式流量測量裝置，它主要由加熱裝置，溫度傳感器，溫度控 制儀，信號採集處理機組成。其特徵是加熱裝置實際為熱脈衝產生裝置(圖1-6)；設備有 兩個不同位置的溫度傳感器(圖1-2)和(圖1-8)；信號採集處理機(圖1-5)分析溫度信 號的時間特徵，計算氣體流量。
2.根據權利要求(1)所述的熱脈衝產生裝置(圖1-6)，其特徵是包含加熱器(圖2-6) 和製冷器(圖2- 和(圖2-1)，兩者聯合工作產生熱脈衝。
3.根據權利要求1所述的溫度傳感器(圖1-2)和(圖1-8)，其特徵是安裝在熱脈衝 產生裝置(圖1-6)同側，測量由管壁傳遞的溫度脈衝信號。
4.根據權利要求1所述的信號採集處理機(圖1-5)，其特徵是計算由溫度傳感器(圖 1-2)和(圖1-8)所測得溫度信號的時間差，並根據時間差與氣體流量近似成正比的關係， 計算氣體流量。
全文摘要
本發明公開了一種工業氣體管道非介入式流量測量裝置。其應用於工業生產，能源計量、航空航天等領域，實現了對於管道氣體流量的非介入式測量，達到流量監測的節能便捷化目的。本裝置主要利用熱式原理，採用針對溫度變化時差的測量技術，結合相關分析方法，對於目前市面上已有的熱式流量裝置進行了創新和改進，極大提高了其應用性與實用範圍，在相關領域屬於前所未有的發展。其硬體部分主要由熱脈衝發生器，溫度傳感器，溫度控制儀，信號採集處理機組成。利用管道中氣體流動對管壁熱脈衝傳播時間的影響，來反映流量大小，以達到非介入的測量目的。而信號採集處理機中的數據處理程序可有效解決環境幹擾等問題，可達到準確、精確測量。
文檔編號G01F1/68GK102128654SQ201110009809
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月18日 優先權日2011年1月18日
發明者範子川, 蔡茂林 申請人:蔡茂林