一种超声波流量计的组合整流系统技术方案

流量连同温度、压力三种热工量作为检测参数，其计量的准确性在现代工业生产自动化中占有重要地位。而流量计作为流量测量的结算工具，在化工冶炼、石油和天然气输送、农田水利灌溉、民用水表和燃气表等商业贸易结算、工业生产等领域得到广泛应用。其中，随着我国能源结构的改变，天然气在能源消耗中的比重越来越大，天然气输送和使用的结算需求带动了气体超声波流量计的快速发展。本发明专利技术以改进气体超声波流量计的剂量精度为目的，设计了一种超声波流量计的组合整流系统，实现了超声波流量计在气体流场混乱情况下的精确测量，扩大的超声波流量计的应用范围。

A Combined Rectifier System of Ultrasound Flowmeter

Flow, temperature and pressure are three kinds of thermal parameters for measurement, and the accuracy of measurement plays an important role in modern industrial production automation. As a settlement tool for flow measurement, flowmeter has been widely used in the fields of chemical smelting, oil and gas transportation, irrigation, civil water meter and gas meter, commercial trade settlement, industrial production and so on. Among them, with the change of energy structure in China, the proportion of natural gas in energy consumption is increasing. The demand for settlement of natural gas transportation and use has led to the rapid development of gas ultrasonic flowmeter. In order to improve the dosage accuracy of the gas ultrasonic flowmeter, a combined rectification system of the ultrasonic flowmeter is designed, which realizes the accurate measurement of the ultrasonic flowmeter in the case of turbulent gas flow and enlarges the application scope of the ultrasonic flowmeter.

【技术实现步骤摘要】
一种超声波流量计的组合整流系统
本专利技术涉及流场优化
，特别涉及一种超声流量计的组合整流系统，适用于气体超声波流量计的流场整流，有利于提高超声波流量计的测量精度。
技术介绍
超声流量计的自身特点使其在使用中对现场应用条件有一定要求，否则将影响计量精度，这一点对超声波流量计的设计、安装和使用尤为重要。影响气体超声流量计精度的因素包括：基于流态的管段流速选择、测量短截的几何尺寸误差、声时测量误差、温度/压力测量误差、管道粗糙度变化引起的测量误差、信号衰减或受到外界噪声干扰时造成的误触发误差、气流脉动引起的测量误差、流场分布畸变误差。关于流场分布畸变，主要原因为管道中的流量调节阀、弯管、旁通、管道法兰连接处的错位等引起流场变化或产生涡流及其他横向流，从而引起测量误差。为了提高流量测量精度，可采用多通道超声测量方法来克服流场畸变产生的影响。另外，在测量段的上下游保证安装一定长度的直管段或整流段，可以防止产生涡流，也是提高计量可靠性的有效方法。针对特定的流场状况或是特别的声道布局，往往需要一种整流器进行整流，以将气体流场整定为特定形式下的紊流流场，便于超声波流量计进行测量和计算。
技术实现思路
本专利技术为解决
技术介绍
中的技术问题，提出一种超声波流量计的组合整流系统，流体经紊流发生器、缓冲直管段后，其流场会形成特定的流态畸变，流经多孔板后对涡流进行整合，形成充分发展流，流体流型对称分布，此时结合内嵌特有算法可以对流速进行计算。本专利技术所采用的技术方案是：一种超声波流量计的组合整流系统，内嵌安装于管道中,主要由紊流发生器和多孔板构成，所述紊流发生器采用风扇叶片式，所述紊流发生器与多孔板之间设置有缓冲直管段。所述紊流发生器设计为8片，每片扇叶扭向斜度30度，紊流发生器中间固定轴为内径3mm的空心圆柱体，壁厚1mm，发生器轴向长度3cm。所述多孔板由1个内径22mm整流孔、8个内径14mm整流孔、24个内径8mm整流孔构成。所述整流孔均为圆形。所述多孔板均为由耐腐蚀金属板冲孔制成。组合整流系统的外壁与管道内壁之间经过气密处理。所述紊流发生器与多孔板之间设置有3cm长的缓冲直管段。气体流场整流成特定形式的紊流供超声波流量计进行测量，超声波流量计在测量中通过扩展卡尔曼滤波器对测量数据进行滤波处理本专利技术的优点和积极效果：流量连同温度、压力三种热工量作为检测参数，其计量的准确性在现代工业生产自动化中占有重要地位。而流量计作为流量测量的结算工具，在化工冶炼、石油和天然气输送、农田水利灌溉、民用水表和燃气表等商业贸易结算、工业生产等领域得到广泛应用。其中，随着我国能源结构的改变，天然气在能源消耗中的比重越来越大，天然气输送和使用的结算需求带动了气体超声波流量计的快速发展。本专利技术以改进气体超声波流量计的剂量精度为目的，设计了一种超声波流量计的组合整流系统，实现了超声波流量计在气体流场混乱情况下的精确测量，扩大的超声波流量计的应用范围。具体如下：1.该组合整流系统由紊流发生器和多孔板组成，经过两个部件综合整流，效果更佳。2.该组合整流系统为内嵌式安装，便于施工。3.该组合整流系统输出为特定形式的紊流流场，便于超声波流量计的测量和计算。4.该组合整流系统采用耐腐蚀材料制作，使用寿命长。附图说明图1为本专利技术多孔板结构示意图。图2为本专利技术紊流发生器结构示意图图3为Re＝4000时的整流效果图。图4为Re＝16000时的整流效果图。图5为本专利技术整体结构示意图。附图标记：1-紊流发生器、2-缓冲直管段、3-多孔板。具体实施方式下面通过具体实施例和附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本专利技术，并不对本专利技术作任何的限制。本专利技术提出一种超声波流量计组合整流系统，如图5所示，整体包括一个风扇式叶片的紊流发生器1、一个多孔板3、缓冲直管段2。流体经紊流发生器1、缓冲直管段2后，其流场会形成特定的流态畸变，流经多孔板3后对涡流进行整合，形成充分发展流，流体流型对称分布，此时结合内嵌特有算法可以对流速进行计算。一种超声波流量计的组合整流系统，外径尺寸为100mm；流体通过整流装置后采用超声波流量计进行测量，通过扩展卡尔曼滤波算法对特定的速度场分布测量结果进行滤波处理，实现高精度流量测量；紊流发生器1采用风扇叶片式。该装置的特点是将流场强制整理为特定的紊流状态，针对特定的紊流进行流场分析，用特定的算法来进行处理。如图2所示，所述紊流发生器1设计为8片，每片扇叶扭向斜度30度，紊流发生器1中间固定轴为内径3mm的空心圆柱体，壁厚1mm，发生器轴向长度3cm。如图1所示，所述多孔板3由1个内径22mm整流孔、8个内径14mm整流孔、24个内径8mm整流孔构成，每个整流孔均为圆形。本实施例中所述多孔板3均为由耐腐蚀金属板冲孔制成。本实施例中紊流发生器1与多孔板3之间设置有缓冲直管段2。本专利技术组合整流系统为管道内嵌安装，组合整流系统的外壁与管道内壁之间经过气密处理实施例：(1)本专利技术的组合整流系统的风扇式叶片紊流发生器1设计为8片，每片扇叶扭向斜度30度，发生器中间固定轴为内径3mm的空心圆柱体，壁厚1mm，发生器轴向长度3cm，紊流发生器1与多孔板3之间有3cm长的缓冲直管段2。(2)如图1所示，本专利技术的组合整流系统的多孔板3由耐腐蚀金属板冲孔制成，外径100mm，由1个内径22mm整流孔、8个内径14mm整流孔、24个内径8mm整流孔构成，每个整流孔均为圆形，轴向长度3cm。(3)本专利技术的组合整流系统将气体流场整流成特定形式的紊流供超声波流量计进行测量，超声波流量计在测量中通过扩展卡尔曼滤波器对测量数据进行滤波处理，去除测量噪声，实现高精度的流量测量。图2为Re＝4000时的整流效果对比图。图3为Re＝16000时的整流效果对比图。应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本专利技术所附权利要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波流量计的组合整流系统，内嵌安装于管道中,其特征在于,主要由紊流发生器和多孔板构成，所述紊流发生器采用风扇叶片式，所述紊流发生器与多孔板之间设置有缓冲直管段。

【技术特征摘要】
1.一种超声波流量计的组合整流系统，内嵌安装于管道中,其特征在于,主要由紊流发生器和多孔板构成，所述紊流发生器采用风扇叶片式，所述紊流发生器与多孔板之间设置有缓冲直管段。2.根据权利要求1所述的一种超声波流量计的组合整流系统，其特征在于,所述紊流发生器设计为8片，每片扇叶扭向斜度30度，紊流发生器中间固定轴为内径3mm的空心圆柱体，壁厚1mm，发生器轴向长度3cm。3.根据权利要求1所述的一种超声波流量计的组合整流系统，其特征在于,所述多孔板由1个内径22mm整流孔、8个内径14mm整流孔、24个内径8mm整流孔构成。4.根据权利要求3所述的一种超声波流量计的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩思奇，檀盼龙，邵欣，朱少锋，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：发明
国别省市：天津,12