本发明专利技术披露了一种涡旋流量计的制造过程（图３），该过程允许涡旋传感器组件（２２２）与孔（９２、１０２）尺寸数小于流管法兰盘（８８、９８）尺寸数两个或多个尺寸数级的两个或多个整体流管中的一个进行组装。该整体流管（８０、８２）包括法兰盘，流管孔和扩张器（还称作渐缩管），该扩张器提供从较大法兰盘到较小孔的平稳流量过渡。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及法兰盘式涡旋流量计。本专利技术尤其涉及将涡旋流量计连接到直径大于涡旋流量计孔的直径的带有法兰盘的管道系统。
技术介绍
涡旋流量计(vortex flowmeter)用于工业工艺控制领域，以测量流体的流量。涡旋流量计通常插在传送被测量流体的流动管道中输送管中。工业应用包括石油、化工、纸浆和造纸、矿业和材料、油和气体。涡旋流量计的操作原理是基于称为Von Karman效应的涡旋脱落(shedding)现象。当流体通过陡壁主体时，它分离并且产生小的旋涡，该旋涡沿着陡壁主体的每一侧和在陡壁主体的每一侧之后交替脱落(shed)。这些旋涡引起由传感器测量的波动压力区域。当涡旋产生的频率基本上与流体速度成正比时，该比例随管道的雷诺数变化。管道雷诺数是流体密度、流体黏度、流体速度和管道内径的函数。在管道系统中，希望保持雷诺数较低，以便降低管道系统中的动力损失。这种降低动力损失的希望导致在管道系统中使用较大的管子尺寸和低范围的流速。在涡旋流量计中，对可测量的流量范围是有限制的。当流速低于可测量流量的下限时，不能依靠涡旋流量计提供精确的流量指示。需要提供一种涡旋流量计，该流量计在使用较大管子尺寸降低动力损失的管道系统中出现的流量范围具有精确的流量输出。
技术实现思路
本专利技术披露了一种涡旋流量计的制造过程，该过程允许涡旋传感器组件与孔尺寸数小于流管法兰盘尺寸数两个或多个尺寸数量级的两个或多个整体流管中的一个组装。该整体流管包括法兰盘，流管孔和扩张器，该扩张器提供从较大法兰盘到较小孔的平稳流量过渡的并在流管孔和扩张器之间没有接头。在一个优选实施例中，整体流管形成为单个整体铸件。在另一个实施例中，流量调节器是在整体流管的上游法兰盘中的铸件。附图说明图1是管子的尺寸数和涡旋流量计的表格。图2是管道系统中作为流量的函数的动力损失的曲线。图3是用于法兰盘的尺寸数和用于涡旋传感器组件的尺寸数的组合的表格。图4A、4B是具有尺寸数为(N+1)、(N+2)的流管法兰盘和尺寸数为N的孔的整体流管。图5A、5B是整体流管，该整体流管是作为单个整体主体的铸件。图6A、6B是具有尺寸数为M的流管法兰盘和尺寸数为(M-1)、(M-2)的孔的整体流管。图7是包括流量调节器(flow conditioner)的涡旋流量计。图8是流量调节器的部分的放大视图。图9A是沿由薄板形成的流量调节器的图8中的线9-9′的剖视图。图9B是沿形成为一系列叶片的流量调节器的图8中的线9-9′的剖视图。图10是涡旋传感器组件和整体流管上的标准传感器接口的分解视图。具体实施例方式本专利技术披露了一种涡旋流量计的制造过程，该过程允许涡旋传感器组件与孔小于流管法兰盘两个或多个尺寸数量级的两个或多个整体流管中的一个进行组装。该整体流管包括法兰盘，流管孔和扩张器(也称作渐缩管(reducer))，该扩张器提供从较大法兰盘到较小孔的平稳流量过渡。该披露的方法允许孔尺寸数和法兰盘尺寸数的多种组合，由此组装获得希望的流量范围，同时仅仅具有单个类型的涡旋传感器，其具有存用的标准传感器接口。当从被连接的带有法兰盘的管道系统到涡旋流量计的流体流通过较小的孔时，其速度增加。这种布置有效地将流体流移动到涡旋流量计的测量范围中，由此流量能够精确地测量。在管子的直径大于流量计孔两个标准尺寸的实施例中，处理内部表面以及流量是非常重要的，因为通过流量计的雷诺数基本上可以局部较高。整体流管形成为整体部件，从而在流管孔和扩张器之间没有接缝，接缝会引起流动扰动和不精确。此外，一些实施例包括流量调节器，以减轻任何流量不对称的影响，因为当不对称通过较小孔时它们得以放大。采用披露的布置，可以实现在管道系统中利用较大的带有法兰盘的管的能量节省，同时具有精确的流量测量。尽管可以在涡旋流量计中以雷诺数在2000-10,000的范围产生流动旋涡，但是在这些低流速的旋涡的频率不可预测为线性。通常，20,000的雷诺数是线性流量测量的下限。对涡旋流量计操作的另外的下限在涡旋流量计中的传感器能够检测的最小速度求出。依流体是液体还是气体而具有不同的检测极限，特别是检测取决于流体密度和速度。图1是带法兰盘的管子和涡旋流量计的尺寸数的表格20。在图1中可以看出，管道系统利用诸如1/2英寸、1英寸、1-1/2英寸等的标称管子尺寸设计。在这种应用中，这些依次增加的标称管子尺寸由依次增加的尺寸数(N、M等)表示，以便于本专利技术实施例的描述。典型的涡旋流量计测量范围的例子针对具有图1中的表格中所示的标称直径的孔的涡旋流量计在图1中以每分钟加仑(GPM)示出。本领域所属技术人员可以理解涡旋流量计孔的实际内径可以稍稍小于相同标称内径的带法兰盘的管子的实际内径。带法兰盘的管子的实际内径由ASME Standards B36.10、ASMEB36.19和ISO Standards ISO 4200、ISO 1127列出。从图1中的例子可以看出，涡旋流量计的流量范围受到限制并且彼此交叠。涡旋流量计设计为安装在带有法兰盘的管道系统中，该管道系统包括不同的压力范围和诸如1/2″、3/4″、1″、1-1/2″、2″和更大尺寸的标称管子直径的标准数量级(standardized steps)中的尺寸范围。涡旋流量计以示适合于与这些标准数量级的管子法兰盘配合的流量计法兰盘，并且以与标称管子直径相应的标称直径制造。涡旋流量计的精度对流动扰动敏感。例如，如果在法兰盘之间的填料延展到流体流中，密封垫会扰动该流并引起不精确的测量。涡旋流量计通常安装在管子间，从涡旋流量计具有最小10倍上游直管子直径和最小5倍下游直管子直径，以降低流动扰动对精度的影响。对于一些类型的流动扰动，可以需要直到35倍的上游直径，以确保精度。在处理管道系统的设计中，通常的惯例是使管道尺寸超大，以降低流速，由此降低通过处理管道系统输送流体的高能量成本。采用超大尺寸的管道，流量能够容易地降低到采用与管子相同的标称直径的涡旋流量计的线性范围之下。涡旋流量计不能测量流量范围的下端，同时还能利用涡旋流量计的上部范围的能力，因为上部范围的能力超出了管子流量的上部范围。当出现这种情况时，必须提供尺寸减小的涡旋流量计，该涡旋流量计尺寸减小一个管子尺寸级并且利用渐缩管，以将减小尺寸的涡旋流量计连接到大尺寸的管子。在许多情况下，这将使涡旋流量计中的流速增加，足以测量较低的管子流速，而不必由于流量计的压力降低发生不可接受的能量成本的增加。图2是管道系统中作为流量(flow rate)的函数的相对动力损失的曲线。垂直轴30表示利用涡旋流量计的管道系统中的相对动力损失。动力损失仅仅用相对比例示出并且实际动力损失计算可以基于流体的组分、温度和其它因素依比例决定。水平轴32代表以每分钟加仑(GPM)表示的流量。垂直和水平轴30、32具有对数刻度。通常，对角线34、36、38、40、42、44表示对于标称直径为1、1-1/2、2、3、4和6英寸的管道系统的作为体积流量的函数的相对动力损失。对于给定的希望的大约3-10每分钟加仑的流量测量范围48，可以看出，管道系统中的相对动力损失随标称管子尺寸增加而降低。为了利用该动力损失的降低，可以选择诸如4英寸管子的相对较大尺寸管子，如实线42所示。涡旋流量计的流量范围分别表示为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于涡旋流量计的制造方法，包括： 提供整体流管，该整体流管具有较大上游和下游法兰盘，较小流管孔和提供从较大上游和下游法兰盘到较小孔的平滑过渡的扩张器；以及 在每个作为单个整体铸件形成有上游法兰盘的整体流管中提供流量调节器。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：达罗尔D本斯顿，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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