多功能流量计的制作方法

1.本发明涉及流量计技术领域，尤其涉及多功能流量计。


背景技术：

2.随着经济术不断发展，能源需求不断提升，能源问题变得日益紧张，能源已经成为当今世界普遍关注的热点问题，如何对其进行科学合理的开发利用实现低碳生产、节能减排至关重要，各种介质的精确计量，能保证在管道运输监测站上进行公平公正的交易，有效地管理各种介质贸易计量的供给和消费，控制工业及民用计量的库存量，最大限度地降低输差，避免管道运输监测的争端，提高服务质量。如让天然气的实时计量，有助于输气公司优化管线的运营，最大限度地提高系统的生产能力，对市场变化作出快速反应。而作为天然能源之一天然气的经济计量，符合效益最大化的经营理念的要求。天然气计量系统的投资和运行维护费用决定了天然气计量的成本。尤其是为了给用户提供含杂质少洁净的天然气能源，井口天然气需经过净化处理，从净化后的气罐输气，这就造成开始供应时压力高，流量大，随着用户增多，气罐压力低，流量小，在这种情况下，急需一种量程比宽，精度高的仪表，而且就算是同一压力下也存在高峰期与低谷期的用气量，如气站供应用户的做饭时间段。这种时候为了解决这一问题我们研发仪表应运而生。
3.为此，我们提出多功能流量计。


技术实现要素：

4.本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供多功能流量计。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，多功能流量计，流量计本体，流量计本体包括法兰，法兰的进口前端内安装有平衡器装置，平衡器装置使经过的气液两相流能够均匀相流，法兰内还安装有v锥节流件和喷嘴，v锥节流件位于喷嘴和平衡器装置之间，喷嘴位于法兰的出口后端内，法兰的上侧通过管道连接有三阀组，三阀组的上侧连接有多参量变送器，多参量变送器的上端连接有智能流量积算仪。
6.作为优选，所述智能流量积算仪通过采集差压、温度、压力等信号进行汇总采用新的算法计算得到流瞬时流量、累计流量并通过积算仪自带的lcd屏幕实时显示。
7.作为优选，所述智能流量积算仪采用12863图形点阵液晶显示，通过全中文菜单式设定，可完成天然气和压缩空气等各种气体及液体的计量。
8.作为优选，所述流量计本体的量程比宽为至少25：1。
9.作为优选，所述流量计本体采用新型嵌入式stm32微处理器与高性能的集成芯片。
10.作为优选，所述流量计本体采用rs-485或rs-232接口可与上位机联网。
11.作为优选，所述流量计本体的硬件系统还配置看门狗系统和电复位系统。
12.有益效果
13.本发明提供了多功能流量计。具备以下有益效果：
14.(1)、该多功能流量计，前端平衡器的使用优化了井口含泥沙脏污介质流场特性，
提高测量精度。v锥节流件的自清洁性延长了故障间隔时间。v锥节流件的自整流性二次优化流场特性，提高测量精度。v锥节流件的等效直径比保持良好增加了整体寿命。
15.(2)、该多功能流量计，本发明把压力、温度、差压集中流量积算仪模块化电路结构设计不仅提高了仪表测量的精度，也提高了仪表运行的可靠性。喷嘴的结构优化了流出系数，底部靠管壁留有排积液的孔洞。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其他的实施附图。
17.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
18.图1为本发明。
19.图例说明：
20.1、平衡器装置；2、v锥节流件；3、三阀组；4、多参量变送器；5、智能流量积算仪；6、喷嘴。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.多功能流量计，如图1所示，包括流量计本体，流量计本体包括法兰，法兰的进口前端内安装有平衡器装置1，平衡器装置1使经过的气液两相流能够均匀相流，法兰内还安装有v锥节流件2和喷嘴6，v锥节流件2位于喷嘴6和平衡器装置1之间，喷嘴6位于法兰的出口后端内，法兰的上侧通过管道连接有三阀组3，三阀组3的上侧连接有多参量变送器4，多参量变送器4的上端连接有智能流量积算仪5。
23.所述智能流量积算仪5通过采集差压、温度、压力等信号进行汇总采用新的算法计算得到流瞬时流量、累计流量并通过积算仪自带的lcd屏幕实时显示。所述智能流量积算仪5采用12863图形点阵液晶显示，通过全中文菜单式设定，可完成天然气和压缩空气等各种气体及液体的计量。所述流量计本体的量程比宽为至少25：1。所述流量计本体采用新型嵌入式stm32微处理器与高性能的集成芯片。所述流量计本体采用rs-485或rs-232接口可与上位机联网。所述流量计本体的硬件系统还配置看门狗系统和电复位系统。
24.本发明应用了stm32嵌入式芯片及带温压补偿差压式公式的输入程序及嵌入式芯片集成电路现场运算。一台智能一体化仪表可替代差压、压力、温度、积算仪四台仪表。可直接输出流量。由于是数字输出电路，相比于4～20ma节省了大量运放器件，实现微功耗。
25.可与差压带温压补偿的各种流量计进行配套使用。如孔板、内锥、机翼、喷嘴、文丘里、横截面。
26.只有电压放大部分，没有电流输出。电路设计上用直接能采样的微电压信号，转换成低电控制的电压信号，电路简单。减少了因为电路复杂而造成的电流损失而引起的系统误差影响测量精度。
27.补偿范围宽，计量精度高。以天然气为例用公式简单说明一下，通常积算仪把公式简化为
28.(1)q＝k这里k是常数，只有一个δp是变数。
29.而微功耗则不同
30.(2)q＝aced2fgfzftε这里a、c、e、d为常数，其他为变数。
31.这个即有直接与差压、压力、温度有关的显性参数，还有与它的组分及摩尔分数等相关的隐含变数，正常积算仪把它简化为(1)式，可当变化范围较宽时，计算误差是不可避免的。而该仪表在量程范围内把有关参数当变量处理，所以计算精度更要高一些，量程比也大大扩宽了，正常情况下，量程比达到25：1甚至更高。
32.本发明通过设置多参量变送器4，把差压、压力、温度集中在一起，使结构紧凑，重量轻。多级差压式测量元件，因为设计了专门的分流结构，其抗脏污能力强，而且也可实现高静压低流速测量。
33.流量积算仪采用12863图形点阵液晶显示，通过全中文菜单式设定，可完成天然气和压缩空气等各种气体及液体的计量，能准确的计量出介质在标准状态下的瞬时流量和累积流量。同时为方便用户，该仪表设置了日、月、年报表查询功能和断停电记录查询功能，可防止个别用户恶意断电造成无流量记录盗气使用的情况，可查询过去半年的任意一天和一个月的累积流量。
34.本发明的基本参数为：温度：仪表温度-30～80℃可正常工作测量温度-40～65℃可正常计量。
35.本发明还具有以下的优点：
36.1)本产品配套的多级测量装置具有自整流功能，无须直管段。
37.2)雷诺数范围：1
×
107～8
×
103，上限可以更高，下限可以更低。
38.3)量程比宽为：25：1还可更高。
39.4)抗脏污、自清洗、无磨损、稳定性好、重复性为0.1％。
40.5)采用新型嵌入式stm32微处理器与高性能的集成芯片，运算速度快，测量精度高，整机功能强大，性能优越。
41.6)带流量系数分段修正功能。
42.采用rs-485或rs-232接口可与上位机联网。可实现无线传输数据远传功能。
43.8)自动修复功能：除软件看门狗外，硬件系统也配置看门狗。上掉电复位系统，一旦程序出错，或意外死机，可保证仪表强行运行。
44.9)本系列产品采用隔爆型防爆设计。
45.仪表行业向着小型化高精度智能化方向发展，为紧跟行业发展趋势，将现有积算仪体积缩小为原来的40％，以满足现有市场所有型号差压变送器安装，丰富产品种类，可将该流量积算仪安装在主流差压变送器上，获得更高的计量精度，同时升级积算仪程序，对积
算仪所连接差压变送器，压力变送器，温度传感器进行实验修正，进一步提升流量积算仪整体精度。由于智能积算仪采用了高精度的传感器，能够实时跟踪温度、压力、差压的变化，并智能化、自动化，更逼近测量原理的计算方法，使得流量计计量系统的准确度大大提高，克服了因计算方法和人为因素引起的误差。智能孔板流量积算仪具有提示、存贮、参数设定、通讯等功能，使用更方便。
46.传统的差压式测量仪表在结构上只是单一的用一种节流装置，结构单一工艺也不复杂，但在量程上测量范围却受到差压信号的采集影响测量范围不宽。在目前压力管道天然气计量中95％以上仍采用标准孔板，差压式流量计，通过相似雷诺数原理间接测量流过标准孔板的天然气压力、差压和温度等参数，按经验公式计算出天然气体积流量。
47.本发明起因是天然气气田开采过程中出现杂质多、含液量、流量范围变化较大，计量难度高，需要量程比宽，远高于同类差压产品，又因为牵扯到贸易计量，这就要求仪表测量精度高。
48.本专利通过分析以往数据表格及现场应用积累经验等形式对差压式流量计、平衡孔板流量计、喷嘴流量计在各种工况现场应用基础上，尤其为优化并解决含泥沙脏污介质的天然气田井口流量计计量提供实际意义。
49.为了解决井口天然气流量测量介质脏污时不时有块状物且有积液产生影响测量精度，或者在其他介质测量过程中解决高静压低流速的问题，同时也为了解决差压仪表量程比更加宽广，为了解决这一问题并进一步提升产品的可靠性和可维修性，发明一种智能化带平衡装置内锥式与喷嘴结合流量计。该流量计采用各段法兰连接方式，在法兰进口前端布置一个平衡装置1，使气液两相流在通过平衡装置后得到均相流，保证进入v锥测量管2的两相流拥有优良的流场特性，然后通过多参量变送器4测差压，压力及温度，智能流量积算仪5通过采集差压、温度、压力等信号进行汇总采用新的算法计算得到流瞬时流量、累计流量并通过积算仪自带的lcd屏幕实时显示。而整流过后的脏污积液从喷嘴下方孔洞流过。
50.并且喷嘴6的收缩作用可以使差压仪表获得一个较大差压，拓宽量程范围，增大流出系数，取得一个很好线性，提高精度。取压口的改进也防止脏污介质堵塞取压口。
51.测量方法确定以后，选择仪表在性能要求方面的考虑内容有:累计流量还是总量、精度、重复性、线性度、流量范围和范围度、压力损失、输出信号特性和响应时间等。而我们发明的多功能流量计从性能要求仪表规范考虑到流体温度和压力、密度、粘度和润滑性、化学腐蚀和结垢、压缩系数和其它参量多相和多组分流方面全盘考虑后进行研发进而取得成果。我们研发的多功能流量测量仪表不仅适合井口天然气的流量测量(净化后的天然气更适合)也适合各种复杂介质的测量，安装特别方便，没有直管段长度的要求，量程比宽25:1，根据要求可以设计更宽的量程比，测量精度高重复性好，运行可靠，维护量很小。并且因为有了stm32的集成芯片，基于stm32cubemx软件开发环境及芯片本身的强大功能，实现了公式的复杂化，运算速度更快、更精准。
52.综上所述，本发明的具体有益效果为：
53.1)前端平衡器的使用优化了井口含泥沙脏污介质流场特性，提高测量精度；
54.2)v锥节流件的自清洁性延长了故障间隔时间；
55.3)v锥节流件的自整流性二次优化流场特性，提高测量精度；
56.4)v锥节流件的等效直径比保持良好增加了整体寿命；
57.5)把压力、温度、差压集中流量积算仪模块化电路结构设计不仅提高了仪表测量的精度，也提高了仪表运行的可靠性；
58.6)喷嘴的结构优化了流出系数，底部靠管壁留有排积液的孔洞。
59.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
60.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
62.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。