本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種自校正的熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置，包括殼體1，起旋器2，熱式速度傳感器3，轉(zhuǎn)換和顯示單元4，消旋器6，在所述殼體1的擴(kuò)張段上安裝有壓力傳感器5。本實(shí)用新型專利技術(shù)采用的自校正的熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置兼有熱式和旋進(jìn)旋渦兩種流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量范圍度大，并具有自校正功能。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及ー種流量測(cè)量裝置，具體地是ー種自校正的熱式與旋進(jìn)旋渦組合氣體流量測(cè)量裝置。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有技術(shù)中，熱式流量計(jì)是利用熱擴(kuò)散原理設(shè)計(jì)而成的流量檢測(cè)儀表，一般用來(lái)測(cè)量氣體質(zhì)量流量。熱式氣體流量計(jì)分為浸入型、熱分布型和邊界層型。以浸入型為例來(lái)說(shuō)明熱式流量計(jì)的工作原理。在管道中設(shè)置帶有I個(gè)加熱元件的流速探頭和I個(gè)溫度探頭，流體流過(guò)加熱元件時(shí)帶走熱量。忽略輻射和導(dǎo)熱作用，電子加熱元件的電熱功率等于單位時(shí)間內(nèi)流體對(duì)流換熱所帶走的熱量，即p2-=M(T11-T)(I) R式中，萬(wàn)為作用在加熱元件上的加熱電壓，ガ為加熱元件的電阻，h為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，U為流速，^為傳熱面積、Tu為速度探頭的溫度，Γ是溫度探頭測(cè)得的流體溫度。根據(jù)傳熱學(xué)理論，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流速和密度有關(guān)M = a0 +a^m'f(2)式中，み、和η是經(jīng)驗(yàn)確定的常數(shù)，P是流體密度。根據(jù)(I)、(2)可得到流速 「つ-11/Μ「ハハ…I E2SR aQ.n.u = — -- -2-(3) Pレι(乃- .Γ) ι」保持溫差(5-r)或電功率が/恒定，測(cè)量電功率52/i 或(5-Γ)，可得到流速。根據(jù)保持溫差(Ta -T )或電功率52/ 恒定，熱式流量計(jì)分為等溫型和等功率型，其中等溫型對(duì)流速變化反應(yīng)比較快。測(cè)得流速后，根據(jù)速度面積法可獲得流量。與渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、差壓式流量計(jì)和容積式流量計(jì)等相比，熱式氣體流量計(jì)具有壓損小，精度高，測(cè)量范國(guó)大，無(wú)可動(dòng)部件以及能夠測(cè)量極低流速等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且用于測(cè)量質(zhì)量流量時(shí)，無(wú)需溫度、壓カ修正。另ー方面，熱式流量計(jì)也有ー些缺點(diǎn)，如熱傳感頭長(zhǎng)期加熱老化和臟污會(huì)產(chǎn)生熱漂移，影響測(cè)量精度；熱式流量計(jì)是速度式流量計(jì)，對(duì)前后直管段要求較長(zhǎng)，一般為前10后5。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是依據(jù)旋渦進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象為機(jī)理而制成的流量計(jì)。所謂的旋渦進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象是指受到周圍約束的旋流在通過(guò)截面擴(kuò)大的管道時(shí)，旋流的旋轉(zhuǎn)中心軸會(huì)作進(jìn)動(dòng)。如圖I所示，經(jīng)過(guò)起旋器后，流體形成旋渦流，其中心為“渦核”，外圍是環(huán)流。旋渦流由起旋器形成后，經(jīng)過(guò)一段形似文丘里管的收縮段和喉部后加速，經(jīng)喉部獲得一段短暫的穩(wěn)定，進(jìn)入擴(kuò)張段急劇減速，壓カ上升，此時(shí)旋渦中心區(qū)的壓カ比周圍壓カ低，于是產(chǎn)生局部回流，渦核偏離中心軸，在擴(kuò)張段內(nèi)圍繞流量計(jì)的軸線作類似螺旋狀的進(jìn)動(dòng)。旋渦進(jìn)動(dòng)頻率/與流量< v成正比，即 /=—(4)式中，Kv為旋進(jìn)旋渦流量計(jì)儀表系數(shù)，只與儀表結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，而與流體的物理性質(zhì)和成分無(wú)關(guān)。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)與渦街流量計(jì)、射流流量計(jì)屬同類型的振動(dòng)式流量計(jì)。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)適應(yīng)性廣，上、下游直管段要求低，對(duì)介質(zhì)要求不高，穩(wěn)定性好，無(wú)可動(dòng)部件，便于維護(hù)，因而在氣體、液體、蒸汽特別是腐蝕性以及較臟的流體計(jì)量中有很大優(yōu)勢(shì)。從大量的使用企業(yè)反饋的信息看來(lái)，在使用旋進(jìn)旋渦流量計(jì)中主要的問(wèn)題有截止頻率的設(shè)置具有隨·意性；對(duì)噪聲或振動(dòng)等干擾信號(hào)較為敏感；壓カ損失較大，是渦街流量計(jì)壓損的4飛倍；小流量信號(hào)微弱，使用中受到限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)要解決的主要問(wèn)題是結(jié)合熱式與旋進(jìn)旋渦流量計(jì)各自優(yōu)點(diǎn)，克服各自不足。為此，本技術(shù)的目的在于提供ー種自校正的熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置，包括殼體，起旋器，熱式速度傳感器，轉(zhuǎn)換和顯示單元，消旋器，在所述殼體的擴(kuò)張段上安裝有壓カ傳感器。所述的自校正的熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置，所述熱式速度傳感器布置在所述殼體的擴(kuò)張段上。所述的自校正的熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置，所述熱式速度傳感器具有ー個(gè)速度探頭和ー個(gè)溫度探頭。所述的自校正的熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置，還包括信號(hào)處理模塊。所述的自校正的熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置，所述信號(hào)處理模塊包括熱式流量計(jì)模塊和旋進(jìn)旋渦流量計(jì)模塊。本技術(shù)的目的基于如下構(gòu)思實(shí)現(xiàn)I)對(duì)于傳統(tǒng)的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)結(jié)構(gòu)，采用高頻響熱式傳感器來(lái)檢測(cè)流動(dòng)速度信號(hào)。所獲得信號(hào)分別采用熱式流量計(jì)原理和旋進(jìn)旋渦流量計(jì)原理進(jìn)行處理分析，并各自得到流量數(shù)據(jù)。對(duì)于安裝于旋進(jìn)旋渦流量計(jì)中的熱式傳感器，其檢測(cè)到的是具有直流量動(dòng)態(tài)信號(hào)，該信號(hào)平均值可用于熱式流量計(jì)處理分析得到流量，而脈動(dòng)值可用于旋進(jìn)旋渦流量計(jì)獲得脈沖頻率進(jìn)而得到流量。2)將流量范圍分為小流量、中等流量和大流量三段，由熱式流量信號(hào)作為依據(jù)劃分流量段。在整個(gè)流量范圍內(nèi)，流量輸出采用熱式流量計(jì)數(shù)據(jù)；在中等流量范圍內(nèi)，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)數(shù)據(jù)用來(lái)與熱式流量計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)二者數(shù)值之差超過(guò)規(guī)定時(shí)，對(duì)熱式流量計(jì)儀表系數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定，即校正。這種做法主要是利用旋進(jìn)旋渦流量計(jì)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，來(lái)隨時(shí)修正熱式傳感器由于各種原因?qū)е碌钠疲ＷC在使用期間測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另夕卜，由于熱式傳感器頻響不高，在大流量時(shí)由于進(jìn)動(dòng)頻率太高可能造成旋進(jìn)旋渦流量計(jì)不能正常工作，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)只工作在中等流量范圍可降低傳感器頻響參數(shù)要求。3)流速測(cè)量模塊采用等溫型工作模式，即保持溫差-Τ)恒定，檢測(cè)電功率E2Ir數(shù)值，得到瞬時(shí)流速。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)工作頻率一般為ΙΟΗζ-ΙΟΟΟΗζ，而熱式傳感器不易做到很高頻響，綜合考慮，熱式流速傳感器及其工作電路的頻響速度不低于300Hz。300Hz的頻響對(duì)于熱式傳感器不難做到，而選擇100Hz-300Hz為本方法中的工作頻率范圍，能夠保證旋進(jìn)旋渦流量測(cè)量部分工作在較佳狀態(tài)，輸出數(shù)據(jù)可靠。本技術(shù)具有的有益效果是I)保持了熱式和旋進(jìn)旋渦兩種流量計(jì)各自優(yōu)點(diǎn)，克服了各自缺點(diǎn)。基于本方法的流量計(jì)范圍度與一般熱式氣體流量計(jì)接近，可達(dá)1:100以上；該組合式流量測(cè)量方法對(duì)于上下游直管段要求與常規(guī)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)類似，一般前3后I即可。2)該組合式流量測(cè)量熱式流速傳感器，對(duì)噪聲或振動(dòng)等干擾信號(hào)不敏感，儀表抗 干擾能力強(qiáng)；同時(shí)由于本旋進(jìn)旋渦流量計(jì)只工作在中等流量，截止頻率可設(shè)在合理數(shù)值，克服了傳統(tǒng)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在設(shè)置截止頻率方面的困難，消除了傳統(tǒng)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)小流量“漏計(jì)”和外界微弱振動(dòng)或雜散信號(hào)引起的“多計(jì)”問(wèn)題。3)該組合式流量測(cè)量裝置具有自校正功能，S卩，在中等流量時(shí)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在此范圍內(nèi)隨時(shí)以旋進(jìn)旋渦流量計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)熱式流量計(jì)進(jìn)行校正，可以降低熱式氣體流量計(jì)由于探頭臟污引起信號(hào)漂移而造成的測(cè)量誤差，延長(zhǎng)流量計(jì)的有效工作期限。4)由于本裝置中旋進(jìn)旋渦流量計(jì)模塊只工作在部分流量范圍，起旋器起旋效果要求降低，可設(shè)計(jì)較低壓損起旋器，降低整個(gè)流量計(jì)的壓カ損失。附圖說(shuō)明圖I是旋進(jìn)旋渦流量計(jì)旋渦進(jìn)動(dòng)示意圖；圖2是基于熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量裝置的意圖；圖3是熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置號(hào)處理原理框圖；圖4是熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置動(dòng)校正曲線示意圖；圖5是熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置計(jì)算和自動(dòng)校正流程框圖。圖中各部件標(biāo)號(hào)1-殼體；2_起旋器；3_熱式速度傳感器；4_轉(zhuǎn)換和顯示單元；5_壓カ傳感器；6-消旋器。具體實(shí)施方式本技術(shù)的一種熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置，如圖2所示，該熱式-旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置包括殼體1，起旋器2，熱式速度傳感器3，轉(zhuǎn)換和顯示單元4，壓カ傳感器5和消旋器6。壓カ傳感器5安裝在所述殼體I的擴(kuò)張段上。熱式速度傳感器3布置在所述殼體I的擴(kuò)張段上。流體經(jīng)過(guò)起旋器2后本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種自校正的熱式？旋進(jìn)旋渦組合式氣體流量測(cè)量裝置，包括：殼體（1），起旋器（2），熱式速度傳感器（3），轉(zhuǎn)換和顯示單元（4），消旋器（6），其特征在于：在所述殼體（1）的擴(kuò)張段上安裝有壓力傳感器（5）。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張洪軍，趙周琳，趙偉國(guó)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)計(jì)量學(xué)院，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：
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