一种带条状格栅的扁平流道及流量计系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带条状格栅的扁平流道及流量计系统，其中，所述扁平流道的横截面为长方形，横截面的长度L＞高度H；扁平流道在两个侧壁的上下方向居中位置分别布设有一颗超声波传感器，两颗超声波传感器的轴线在同一条直线上，且轴线与扁平流道的流向夹角为Φ；扁平流道在上下内壁面上沿流向分别布设有至少一个条状格栅，条状格栅布设在距离侧壁的位置，对应的条状格栅高度h为D/4n，n＝1,2,3...，D为超声波传感器的有效辐射面尺寸。利用本发明专利技术，可以有效改善超声波信号在扁平流道中由于信号经反射、叠加所致的衰减与畸变问题；同时，扁平流道定型尺寸较小，可以限制流道内涡流的尺寸，以降低涡流对超声波信号的影响，此外，条状格栅还具有整流作用。条状格栅还具有整流作用。条状格栅还具有整流作用。

【技术实现步骤摘要】
一种带条状格栅的扁平流道及流量计系统


[0001]本专利技术涉及计量仪表
，尤其是涉及一种带条状格栅的扁平流道及流量计系统。

技术介绍

[0002]由于人们对环境的关注度越来越高，天然气作为清洁环保的绿色能源得到了越来越广泛的关注及应用，天然气行业在未来很长时间内都将得到快速发展。为了适应天然气行业的发展需求，特别是燃气公司对天然气计量及管网输配管理的发展需求，在信息化技术的发展背景下，超声波气体流量计已经逐步在天然气计量及输配管理中发挥越来越大的作用。
[0003]目前，国内应用于天然气计量及输配管理的流量计主要为罗茨表和涡轮表，这两种计量仪表均属于机械式计量仪表，难以摆脱机械式仪表固有的弱点，例如，对天然气的质量要求高，容易卡住，维护频繁且维护成本较高，同时随着天然气输送管路口径的增大，两种机械式计量仪表的体积、重量和价格会大幅度攀升，这些弱点严重制约了天然气计量及管网输配管理向着“精确、稳定、智能、高效”的方向发展。
[0004]为了克服机械式计量仪表的缺点，现有技术中出现了超声波流量计。当前的流量计流道设计多以截面为圆形的为主，也出现了截面为长方形的扁平流道的设计。在通流面积一定的情况下，相较于圆形流道，扁平流道具有更小的定型尺寸，可以限制大涡流的尺寸；同时，在流量一定的情况下，扁平化流道流体的雷诺系数更高，更容易进入紊流区。因此扁平流道有利于流态的稳定。
[0005]如公开号为CN105043474A的中国专利文献公开了一种用于超声波流量计的新型流道结构，包括测量流道本体及两个超声波换能器，所述测量流道本体为长方体，所述两个超声波换能器同时设置于所述测量流道本体水平方向上的前侧或者后侧。
[0006]公开号为CN110285861A的中国专利文献公开了一种超声波流量计。包括流体腔、超声波传感器和数据和数据采集处理装置；流体腔为贯通的长管，管道两端由圆形的管道向管道中心压缩变形成一个长方形管道；超声波传感器设置于流体腔内的长方形管道侧壁上，且和数据采集处理装置数据连接。
[0007]但是，由于超声波信号在扁平流道存在信号反射、叠加问题，导致扁平流道在实际的应用中存在信号削弱、畸变等问题，限制了其应用范围。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种带条状格栅的扁平流道，能够有效解决超声波信号在扁平流道内的反射、叠加，有助于流量计系统实现对气体流量的精确测量。
[0009]一种带条状格栅的扁平流道，所述扁平流道的横截面为长方形，横截面的长度L＞高度H；扁平流道在两个侧壁的上下方向居中位置分别布设有一颗超声波传感器，两颗超声波传感器的轴线在同一条直线上，且轴线与扁平流道的流向夹角为Φ；
[0010]扁平流道在上下内壁面上沿流向分别布设有至少一个条状格栅，条状格栅布设在距离侧壁的位置，对应的条状格栅高度h为D/4n，n＝1,2,3...，D为超声波传感器的有效辐射面尺寸。本专利技术可以有效改善超声波信号在常规扁平流道中由于信号经反射、叠加所致的衰减与畸变问题；同时，扁平流道定型尺寸较小，可以限制流道内涡流的尺寸，以降低涡流对超声波信号的影响；此外，条状格栅还具有整流作用。
[0011]优选地，横截面的长度L与高度H的比值不小于3。
[0012]理论上Φ≠90
°
即可，实际应用中，优选地，两颗超声波传感器的轴线与扁平流道的流向夹角Φ为30
°
～60
°
。
[0013]实际应用中，优选地，所述扁平流道在上下内壁面上以为间距均匀布设有多个条状格栅。
[0014]在保证超声波信号在两个传感器间可以沿直线路径有效传播的条件下，条状格栅的高度h均为D/4。
[0015]优选地，所述条状格栅的厚度t小于超声波传感器发射的超声波波长λ的一半，用于防止超声波信号在条状格栅的顶端发生有效反射而到达接收端的超声波传感器。
[0016]或者，将条状格栅顶端设计成能够防止超声波信号经格栅顶部反射后到达接收端传感器的其他形状。
[0017]优选地，所述条状格栅的长度贯穿整个扁平流道，实际应用中，长度也并非必须贯穿整个流道，只要能够有效遮挡经反射的超声波信号以避免其到达接收传感器即可。
[0018]条状格栅的外形采用长方形，或者也可以采用折线形、波浪形等其它形状，只要能够有效遮挡经反射的超声波信号以避免其到达接收传感器即可。
[0019]上下内壁的条状格栅之间应为超声波信号传播留出足够的间隙，以免影响超声波信号沿直线路径有效传播。优选地，扁平流道在上下内壁面上布设的条状格栅之间间隔不小于0.6D，即H
‑
2h≥0.6D。
[0020]本专利技术还提供了一种流量计系统，包括测量流道，所述的测量流道由上述带条状格栅的扁平流道组成；其中，所述的测量流道由一个扁平流道组成，或者由多个扁平流道叠加而成。
[0021]所述的流量计系统还包括温度传感器和压力传感器，用于完成气体温度及原理的测量，继而用于实现工况流量到标况流量的转换。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0023]本专利技术利用精心设计的条状格栅对到达扁平管道上下壁的超声波信号起到遮挡作用，有效的改善了超声波信号在常规扁平管道内的反射、叠加效应，同时借助条状格栅的整流作用，使得使用所述扁平流道的超声波流量计能够实现更高的计量性能。
附图说明
[0024]图1为超声波信号在扁平管道里反射叠加原理示意图；
[0025]图2为超声波叠加原理说明示意图；
[0026]图3为消除一次反射的条状格栅设计示意图；
[0027]图4为消除两次反射的条状格栅设计示意图；
[0028]图5为消除三次反射的条状格栅设计示意图；
[0029]图6为消除四次反射的条状格栅设计示意图；
[0030]图7为Φ取90
°
时推导出的格栅间距与实际应用中(Φ≠90
°
)格栅间距转换示意图；
[0031]图8为带条状格栅的扁平流道及其参数示意图；
[0032]图9为条状格栅示意图；
[0033]图10为三个使用条状格栅的扁平流道叠加的示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。
[0035]作为理论基础，对使用超声波测量气体流量的原理做简要描述如下：使用超声波测量气体流量的原理为超声波时差法，即利用流体对超声波信号的(顺流)加速、(逆流)减速作用，通过分别测量超声波在顺流及逆流方向传播的时间，继而利用两者差值关系来计算介质流速，最终获得介质流量。也就是说，如何准确的识别超声波信号并精确计算超声波信号传播时间，即为是否能够精确计量的关键。换而言之，所有影响超声波信号稳定传播的因素都将影响计量精度。
[0036]首先结合图1介绍常规扁平流道下超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带条状格栅的扁平流道，其特征在于，所述扁平流道的横截面为长方形，横截面的长度L＞高度H；扁平流道在两个侧壁的上下方向居中位置分别布设有一颗超声波传感器，两颗超声波传感器的轴线在同一条直线上，且轴线与扁平流道的流向夹角为Φ；扁平流道在上下内壁面上沿流向分别布设有至少一个条状格栅，条状格栅布设在距离侧壁的位置，对应的条状格栅高度h为D/4n，n＝1,2,3...，D为超声波传感器的有效辐射面尺寸。2.根据权利要求1所述的带条状格栅的扁平流道，其特征在于，横截面的长度L与高度H的比值不小于3。3.根据权利要求1所述的带条状格栅的扁平流道，其特征在于，两颗超声波传感器的轴线与扁平流道的流向夹角Φ为30
°
～60
°
。4.根据权利要求1所述的带条状格栅的扁平流道，其特征在于，所述扁平流道在上下内壁面上以为间距均匀布设有多个条状格栅。5.根据权利要求1所述的带条状格栅的扁平流道，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：汝岩，韩仁礼，金峰，金礼聪，申屠晓俊，
申请(专利权)人：杭州思筑智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：