一種輸流管道壓力波動頻率測量裝置與方法與流程
2023-05-31 17:50:31 1
本發明涉及一種測量裝置與方法，特別是一種用於輸流管道壓力波動頻率的測量裝置與方法，屬於機械工程技術領域。
背景技術：
在工程中的各行各業，管道常用於輸送流體。然而，由於流體的流動特性複雜，在輸送過程中常遇到各種問題。管道中的流體壓力與管道的幾何尺寸、流體種類、流體物性參數、流速以及環境參數都有關係。因此，在流體的輸送過程中，液體壓力經常波動。當流體壓力波動小時，對流體的輸送可能影響不大。然而，當壓力波動較大時，可能會造成異常現象，甚至導致設備的損壞。
現有技術主要是對輸流管道流體壓力的直接測量，包括相應的壓力測量裝置和方法，通過得到壓力數值判斷輸流管線中流體的情況。通過直接測量壓力的方法所得結果表面為模擬信號，這種模擬信號對於瞬時決策不方便。如果對管道壓力的測量能直接得到類似於數位訊號的形式，那麼對於當出現異常壓力波動時的瞬時決策有利。通過查閱文獻發現，現有技術鮮見有關於管道壓力波動頻率測量的裝置與方法。因此，如何設計一種通過所測結果快速明了地得到輸流管道壓力波動頻率的測量裝置和方法便具有工程意義。
技術實現要素：
本發明的目的在於為了克服上述難點，特提出一種輸流管道壓力波動頻率測量裝置與方法，實現對管道中流體壓力頻率波動的實時測量。
為達到上述目的，本發明解決此技術問題採用的技術方案是：
一種輸流管道壓力波動頻率測量裝置，主要由管道、法蘭、墊圈、螺栓、貫通短節、下外筒、彈性繩、活塞板、密封圈、支撐筒、徑向軸承、渦輪定子、渦輪轉子、定子壓緊板、轉子鎖緊帽、傳動軸、上外筒、蓋板、通氣閥和測速器組成，其特徵在於：所述管道與貫通短節上均設有法蘭，且管道與貫通短節上的法蘭間設有墊圈；所述管道與貫通短節上的法蘭通過螺栓連接；所述下外筒焊接於貫通短節上且二者連通；所述支撐筒的底板分別與下外筒和上外筒焊接連接，支撐筒的底板上設有軸向通孔用於將下外筒的內腔和上外筒的內腔連通；所述下外筒的內部設有活塞板，活塞板與下外筒的內壁間設有密封圈，活塞板的上表面與下表面均設有彈性繩分別用於約束活塞板向下和向上的運動；所述傳動軸上下兩端分別與蓋板和支撐筒通過徑向軸承連接；所述渦輪定子通過定子壓緊板壓緊固定於支撐筒的圓筒內部，定子壓緊板呈圓環狀並通過螺栓連接於支撐筒的上端；所述渦輪轉子通過轉子鎖緊帽壓緊固定於傳動軸外部，轉子鎖緊帽與傳動軸通過螺紋連接；所述蓋板設置於上外筒的頂端並通過螺栓連接，蓋板與上外筒間設有墊圈；所述通氣閥設於蓋板上；所述測速器設於傳動軸的頂端用於測量傳動軸的轉速。
所述一種輸流管道壓力波動頻率測量裝置，其特徵在於所述測速器包括非接觸式感應裝置和數據處理系統。
所述的一種輸流管道壓力波動頻率測量方法，其特徵在於將所述測量裝置安裝於輸流管線中，活塞板將下外筒的內腔分隔成兩段，下外筒的內腔下段與管道連通；下外筒的內腔上段通過支撐筒底板的軸向通孔與上外筒的內腔連通；通過所述通氣閥向上外筒的內腔注入氣體並使氣體與管道中的流體壓力相同；管道中的流體沿管道軸線方向流動，當管道中流體壓力增大時，活塞板沿下外筒的內壁向上運動，使得活塞板下端的彈性繩處於受拉狀態，在此過程中下外筒內腔上段中的氣體受壓且經過支撐筒底板的軸向通孔流入上外筒內腔；流動的氣體帶動渦輪轉子轉動，由於渦輪轉子緊固於傳動軸上且傳動軸通過徑向軸承與支撐筒和蓋板連接，因此氣體的流動也將驅動傳動軸轉動；當管道中流體壓力減小時，活塞板沿下外筒的內壁向下運動，使得活塞板上端的彈性繩處於受拉狀態，在此過程中上外筒內腔中的氣體流入下外筒內腔上段並帶動傳動軸轉動；所述測速器用於測量傳動軸的轉速，並進一步得到管道內流體壓力的波動頻率。
本發明具有的有益效果是：(1)本發明裝置原理簡單，可對輸流管道流體壓力波動的劇烈程度進行實時測量；(2)氣體腔的壓力根據輸流管道中的流體壓力可調。
附圖說明
圖1為本發明一種輸流管道壓力波動頻率測量裝置的結構示意圖；
圖2為本發明裝置中下外筒的半剖示意圖；
圖3為圖2的俯視圖；
圖4為本發明裝置中支撐筒的結構示意圖；
圖5為圖4的俯視圖；
圖中：1.管道，2.法蘭，3.墊圈，4.螺栓，5.貫通短節，6.下外筒，7.彈性繩，8.活塞板，9.密封圈，10.支撐筒，11.徑向軸承，12.渦輪定子，13.渦輪轉子，14.定子壓緊板，15.轉子鎖緊帽，16.傳動軸，17.上外筒，18.蓋板，19.通氣閥，20.測速器。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
如圖1至圖5所示，所述一種輸流管道壓力波動頻率測量裝置，主要由管道1、法蘭2、墊圈3、螺栓4、貫通短節5、下外筒6、彈性繩7、活塞板8、密封圈9、支撐筒10、徑向軸承11、渦輪定子12、渦輪轉子13、定子壓緊板14、轉子鎖緊帽15、傳動軸16、上外筒17、蓋板18、通氣閥19和測速器20組成，其特徵在於：所述管道1與貫通短節5上均設有法蘭2，且管道1與貫通短節5上的法蘭2間設有墊圈3；所述管道1與貫通短節5上的法蘭2通過螺栓4連接；所述下外筒6焊接於貫通短節5上且二者連通；所述支撐筒10的底板分別與下外筒6和上外筒17焊接連接，支撐筒10的底板上設有軸向通孔用於將下外筒6的內腔和上外筒17的內腔連通；所述下外筒6的內部設有活塞板8，活塞板8與下外筒6的內壁間設有密封圈9，活塞板8的上表面與下表面均設有彈性繩7分別用於約束活塞板8向下和向上的運動；所述傳動軸16上下兩端分別與蓋板18和支撐筒10通過徑向軸承11連接；所述渦輪定子12通過定子壓緊板14壓緊固定於支撐筒10的圓筒內部，定子壓緊板14呈圓環狀並通過螺栓4連接於支撐筒10的上端；所述渦輪轉子13通過轉子鎖緊帽15壓緊固定於傳動軸16外部，轉子鎖緊帽15與傳動軸16通過螺紋連接；所述蓋板18設置於上外筒17的頂端並通過螺栓4連接，蓋板18與上外筒17間設有墊圈3；所述通氣閥設於蓋板18上；所述測速器20設於傳動軸16的頂端用於測量傳動軸16的轉速。
所述一種輸流管道壓力波動頻率測量裝置，其特徵在於所述測速器20包括非接觸式感應裝置和數據處理系統。
所述的一種輸流管道壓力波動頻率測量方法，其特徵在於將所述測量裝置安裝於輸流管線中，活塞板8將下外筒6的內腔分隔成兩段，下外筒6的內腔下段與管道1連通；下外筒6的內腔上段通過支撐筒10底板的軸向通孔與上外筒17的內腔連通；通過所述通氣閥19向上外筒17的內腔注入氣體並使氣體與管道1中的流體壓力相同；管道1中的流體沿管道1軸線方向流動，當管道1中流體壓力增大時，活塞板8沿下外筒6的內壁向上運動，使得活塞板8下端的彈性繩7處於受拉狀態，在此過程中下外筒6內腔上段中的氣體受壓且經過支撐筒10底板的軸向通孔流入上外筒17內腔；流動的氣體帶動渦輪轉子13轉動，由於渦輪轉子13緊固於傳動軸16上且傳動軸16通過徑向軸承11與支撐筒10和蓋板18連接，因此氣體的流動也將驅動傳動軸16轉動；當管道1中流體壓力減小時，活塞板8沿下外筒6的內壁向下運動，使得活塞板8上端的彈性繩7處於受拉狀態，在此過程中上外筒17內腔中的氣體流入下外筒6內腔上段並帶動傳動軸16轉動；所述測速器20用於測量傳動軸16的轉速，並進一步得到管道1內流體壓力的波動頻率。
以上所述具體實施方式用於說明本發明而非限制本發明的範圍，任何本領域的技術人員在不脫離本發明的構思和原則前提下所作出的等同變化與修改，均屬於本發明的保護範圍。