一种适用于短直管段与高流速工况的超声波气体流量计整流器的制作方法

本发明属于超声波测量，具体的说，是涉及一种适用于短直管段与高流速工况的超声波气体流量计整流器。

背景技术：

1、超声波气体流量计通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播的时间差来计算流量，具有量程比宽、压损小、无可动部件等优点，广泛应用于天然气贸易交接、工业过程控制等领域。然而，超声波气体流量计的测量精度对流场分布极为敏感，理想的测量条件要求来流呈充分发展的对称湍流速度剖面，当上游存在弯头、阀门、变径等管件时，产生的旋流、二次流、脉动流等扰动会严重畸变速度剖面，导致测量误差显著增大。

2、为消除上游扰动对流场的影响，通常在流量计上游安装整流器，现有整流器主要包括孔板式、管束式、叶片式和蜂窝式等类型。然而，在实际应用中仍存在以下问题：（1）安装了现有整流器的超声波气体流量计整体安装条件仍较苛刻，通常要求上游直管段长度≥10dn，下游直管段长度≥5dn（dn为管道公称直径）；（2）对流场敏感性强，上游弯头、变径、阀门等管件产生的复杂扰动，现有整流器并不能有效消除，严重影响测量精度；（3）在高流速工况（如流速>30m/s）下，现有整流器的整流效果急剧下降甚至完全失效；（4）工业现场适用性差，多数现有安装空间无法满足长直管段要求，导致流量计无法正常工作或计量不准。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于短直管段与高流速工况的超声波气体流量计整流器，以解决现有整流器对安装空间要求苛刻、高流速工况下失效的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种适用于短直管段与高流速工况的超声波气体流量计整流器，包括：连接法兰，设置在所述连接法兰出口端侧的导流筒，以及设置在所述导流筒末端的蜂窝网，在所述连接法兰的进口端侧还设置有辅助导流筒，所述辅助导流筒内设置有第一气旋组件，所述第一气旋组件包括第一中心轮毂和绕设于所述第一中心轮毂上的第一螺旋叶片，所述第一螺旋叶片的端部与所述辅助导流筒的内壁固定连接，所述第一中心轮毂上设置有轴向贯通的第一蜂窝部。

4、进一步地，所述第一气旋组件靠近所述辅助导流筒的进口端设置。

5、进一步地，在所述导流筒内还设置有第二气旋组件，所述第二气旋组件包括第二中心轮毂和绕设于所述第二中心轮毂上的第二螺旋叶片，所述第二螺旋叶片的端部与所述导流筒的内壁固定连接，所述第二中心轮毂上设置有轴向贯通的第二蜂窝部；所述第二螺旋叶片和第一螺旋叶片的旋转方向相反。

6、进一步地，所述第二气旋组件靠近所述导流筒的进口端设置。

7、进一步地，所述第一气旋组件与所述第二气旋组件同轴设置。

8、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

9、（1）本发明通过辅助导流筒伸入管道内部的结构设计，使整流器能够在管道系统原有空间内完成整流，不额外占用独立的轴向安装长度，配合气旋组件与蜂窝网的协同作用，可将上游所需直管段长度由≥10dn大幅缩短至1~3dn。

10、（2）本发明通过螺旋叶片式气旋组件对来流进行强制起旋，将各种不对称的来流统一转化为可控的旋转流场，再通过导流筒壁面摩擦耗散和蜂窝网的准直作用，彻底消除旋流、二次流等扰动，第一中心轮毂上设置的轴向贯通的第一蜂窝部，能够引导部分气流穿过轮毂，有效破坏轮毂后方的低速回流区，提高全截面流速均匀性。

11、（3）本发明的气旋组件对气流的强制起旋效果随流速增大而增强，高流速下旋流能量更大，耗散速率更快，有利于在更短距离内完成流场整理，彻底解决了现有整流器在高流速工况下失效的问题。

1.一种适用于短直管段与高流速工况的超声波气体流量计整流器，包括连接法兰（1），设置在所述连接法兰（1）出口端侧的导流筒（2），以及设置在所述导流筒（2）末端的蜂窝网（3），其特征在于，在所述连接法兰（1）的进口端侧还设置有辅助导流筒（4），所述辅助导流筒（4）内设置有第一气旋组件（5），所述第一气旋组件（5）包括第一中心轮毂（51）和绕设于所述第一中心轮毂（51）上的第一螺旋叶片（52），所述第一螺旋叶片（52）的端部与所述辅助导流筒（4）的内壁固定连接，所述第一中心轮毂（51）上设置有轴向贯通的第一蜂窝部（53）。

2.根据权利要求1所述的适用于短直管段与高流速工况的超声波气体流量计整流器，其特征在于，所述第一气旋组件（5）靠近所述辅助导流筒（4）的进口端设置。

3.根据权利要求1所述的适用于短直管段与高流速工况的超声波气体流量计整流器，其特征在于，在所述导流筒（2）内还设置有第二气旋组件（6），所述第二气旋组件（6）包括第二中心轮毂（61）和绕设于所述第二中心轮毂（61）上的第二螺旋叶片（62），所述第二螺旋叶片（62）的端部与所述导流筒（2）的内壁固定连接，所述第二中心轮毂（61）上设置有轴向贯通的第二蜂窝部（63）；所述第二螺旋叶片（62）和第一螺旋叶片（52）的旋转方向相反。

4.根据权利要求3所述的适用于短直管段与高流速工况的超声波气体流量计整流器，其特征在于，所述第二气旋组件（6）靠近所述导流筒（2）的进口端设置。

5.根据权利要求3所述的适用于短直管段与高流速工况的超声波气体流量计整流器，其特征在于，所述第一气旋组件（5）与所述第二气旋组件（6）同轴设置。