用于插入式均速管流量計的引壓管的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及流量測量技術，旨在提供一種用于插入式均速管流量計的引壓管。該引壓管的主體呈中空柱狀，一端封閉而另一端為開口狀；引壓管的內部被豎向的隔板分成前側總壓腔和后側靜壓腔，總壓腔和靜壓腔的壁上分別設若干用于引入腔體所處環境的流體壓力的通孔；引壓管橫向截面的外部邊緣呈兩條光滑曲線圍合而成的形狀，在兩條光滑曲線的相接處呈圓滑過渡。通過對引壓管橫向截面的外部邊緣設計，可以簡化模具加工工藝，降低制造成本。更重要的是，還可以滿足流動阻塞比從小到大變化的要求，為流動過程中動壓和靜壓相互轉換提供流動幾何邊界條件；另一方面這種形式的外壁，能夠保證分離點穩定。
【專利說明】 用于插入式均速管流量計的引壓管
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及流量測量技術，特別涉及用于插入式均速管流量計的引壓管。
【背景技術】
[0002]流體流動高精度穩定測量是諸多行業企業高精度控制、運行管理以及節能優化運行的重要基礎數據。涉及的流動系統包括通風系統、壓縮氣體系統、水系統以及蒸汽系統，這些系統正是流程工業企業的動力核心部分。從流程工業全局優化運行的角度出發，及時準確掌握各支路用戶對流體介質使用的流量，是按需分配和按需供給自適應實現的重要依據。
[0003]均速管流量計，包括Annbar、Torbar> Probar> verabar、itabar等,是基于皮托管測速原理，即典型的壓差式流量傳感器，以測管道中直線上幾點流速來推算流量的一種插入式流量儀表。也正是由于基于多組截面取壓節點壓差平均的流量計算方式，使均速管流量計與畢托管基于單組點測試的特征產生了本質性的差異。
[0004]均速管流量計應用的基本形式，都為在來流方向上某流動充分發展截面上，沿徑向(或者指定位置和方向)插入一根檢引壓管。檢引壓管內部隔成總壓腔和靜壓腔兩個獨立的腔體，迎流方向前側腔體為總壓腔，后側為靜壓腔。檢引壓管迎流方向按照對數切比雪夫積分方法，選擇位置成對開取總壓孔，與總壓腔相同。各點處流速的差異導致均速管總壓孔測出來的，是具有平均特性的總壓。
[0005]不同名稱的均速管流量計，在上述的基本應用形式下，主要的差別表現為不同研究技術對檢引壓管界面以及靜壓孔開孔位置的差異性上。均速管流量計在其發展歷程中，經歷了圓形、菱形、空氣動力學形以及子彈頭形等不同形式。其中圓形截面的均速管流量計，由于分離點不穩定以及失阻等問題，造成流量系數隨流速變化的問題，無法適用于多變工況的準確測定，測量精度為±10%?20%，同時圓形截面存在渦至振動導致引壓管應力疲勞的問題，該種均速管流量因此未能得到大范圍推廣。菱形截面的均速管流量計分離點穩定，但由于形狀本身引發流動的變化，造成引壓管受到較大的流動牽引力，誘發振動和噪聲，另一方面靜壓孔開具在負壓區，易堵塞，這些問題也限制的該類均速管流量計的大范圍應用。空氣動力學形均速管流量計的出發點是通過對引壓管形狀的優化，達成大幅降低測量過程永久壓損的目標，但也正是由于空氣動力學的引入，造成該類均速管流量計存在高壓區范圍小、對迎流角度敏感的問題，測量誤差可大于±10.0%。子彈頭形的威力巴均速管流量計，從整體上而言，穩定的分離點、較大的高壓區范圍、側面靜壓開孔、穩定的流量系數以及較為良好的防堵塞特性，已成為均速管流量計中一種應用的趨勢。但其形狀的三段式結構，存在一次加工成型難度較大的問題。另一方面，實際運行過程中，氣體工藝過程中，由于溫度壓力和流量參數是耦合變化的，用戶實際需要的是可信的參考依據——標況流量，而現有的均速管流量計一般給出的實際工況流量，與用戶的需求之間存在相應的差異。同時，在企業用能和能效管控已成為企業可持續性發展的必經之路，那么作為重要參數，流量的測量應該具有通信的能力。[0006]本實用新型的目標在于從流體力學原理和流動控制角度出發，提供一種易于生產、永久阻力損失小、能夠進行壓力、壓差、流量參數的用于插入式均速管引壓管的引壓管，該引壓管可適用于任意均速管流量計壓差變送器。
實用新型內容
[0007]本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種用于插入式均速管流量計的引壓管。
[0008]為解決技術問題，本實用新型的解決方案是:
[0009]提供一種用于插入式均速管流量計的引壓管，其主體呈中空柱狀，一端封閉而另一端為開口狀；引壓管的內部被豎向的隔板分成前側總壓腔和后側靜壓腔，總壓腔和靜壓腔的壁上分別設若干用于引入腔體所處環境的流體壓力的通孔；引壓管橫向截面的外部邊緣呈兩條光滑曲線圍合而成的形狀，在兩條光滑曲線的相接處呈圓滑過渡。
[0010]本實用新型中，所述圍合構成引壓管橫向截面的外部邊緣的光滑曲線中:
[0011]位于迎流端一側的 是指數曲線，其具體形式為
[0012]y=fj (X) =a X (exp (b X (AB S (x) ))-1) (I)
[0013]該式中:X為引壓管截面垂直于來流方向寬度坐標的取值，坐標原點在迎流端引壓管對稱線的角度處，因對稱取正負值，單位mm ；y為沿流動方向坐標的取值,單位為mm ；a為型線定性常數，無量綱，取值范圍0〈a〈25 ；b為型線定性常數，無量綱，取值范圍0〈b〈3 ；
[0014]位于迎流端對向一側的曲線f2，其具體形式為:
[0015]y=f 2 (x) =c X x2+d X x+e (2)
[0016]該式中:X為引壓管截面垂直于來流方向寬度坐標的取值，坐標原點在迎流端引壓管對稱線的角度處，因對稱取正負值，單位mm ;y為沿流動方向坐標的取值，單位為mm;c為型線定性常數，無量綱，取值范圍-25〈c〈25 ;d為型線定性常數，無量綱，取值范圍-15〈d〈25 ；e為型線定性常數，無量綱，取值范圍50〈e〈550。
[0017]本實用新型中，所述引壓管橫向截面的內部邊緣也是呈兩條光滑曲線圍合而成的形狀，在兩條光滑曲線的相接處呈圓滑過渡；其中，
[0018]位于迎流端一側的是指數曲線f3，其具體形式為:
[0019]y=f3(X) =B1 X (exp (Id1 X (ABS (x) )) _a2) (3)
[0020]該式中:X和y為相應內腔表面兩個方向的坐標取值，單位為_ ；&1為型線定性常數，無量綱，取值范圍0〈ai〈25 ;a2為型線定性常數，無量綱，取值范圍0〈a2〈l ^為型線定性常數，無量綱，取值范圍(Kb1CB;
[0021]位于迎流端對向一側的曲線f4，其具體形式為:
[0022]y=f4 (X) =C1 X x2+^ X x+ei (4)
[0023]該式中:X和y為相應內腔表面兩個方向的坐標取值，單位為_ ；Cl為型線定性常數，無量綱，取值范圍-25〈Cl〈25 為型線定性常數，無量綱，取值范圍-15((1^25 ；θι為型線定性常數，無量綱，取值范圍50〈ei〈550。
[0024]本實用新型中，所述引壓管中豎向隔板的橫向截面的兩條邊緣也是呈光滑曲線狀;其中，
[0025]位于迎流端一側的是曲線f5，其具體形式為:[0026]y=f 5 (x) =C2 X x2+d2 X x+e2 (5)
[0027]該式中:x和y為相應內腔表面兩個方向的坐標取值，單位為mm ;c2為型線定性常數，無量綱，取值范圍-25〈c2〈25 ；d2為型線定性常數，無量綱，取值范圍_15〈d2〈25 ；e2為型線定性常數，無量綱，取值范圍50〈e2〈300。
[0028]位于迎流端對向一側的曲線f6，其具體形式為:
[0029]y=f 6 (x) =C3 X x2+d3 X x+e3 (6)
[0030]該式中:X和y為相應內腔表面兩個方向的坐標取值，單位為_ ；c3為型線定性常數，無量綱，取值范圍-25〈c3〈25 ；d3為型線定性常數，無量綱，取值范圍_15〈d3〈25 ；e3為型線定性常數，無量綱，取值范圍50〈e3〈300。
[0031]本實用新型中，所述引壓管的前端外側具有粗糙化處理的表面。
[0032]作為一種改進，所述引壓管的前端表面粗糙度的取值范圍為3.2-6.3。
[0033]相對于現有技術，本實用新型的有益效果在于:
[0034]1、引壓管所對應的橫截面外部曲線形狀還可以滿足流動阻塞比從小到大變化的要求，為流動過程中動壓和靜壓相互轉換提供流動幾何邊界條件，另一方面這種形式的外壁，能夠保證分離點穩定。
[0035]2、引壓管橫向截面的外部邊緣呈兩條光滑曲線圍合而成的形狀，這樣的設計可以簡化模具加工工藝，降低制造成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1為引壓管的橫向截面示意圖。
[0037]圖2為智能插入式均速管流量計的結構示意圖；
[0038]圖1中的標記是指構成引壓管橫向截面的各邊緣的曲線，其中fi位于迎流端一側。
[0039]圖2中的標記:1引壓管，2引壓接頭，3總壓腔，4靜壓腔，5隔板，6總壓腔引壓孔，7靜壓腔引壓孔。
【具體實施方式】
[0040]本實用新型中的引壓管具有通常產品所具有的主體結構:呈中空柱狀，一端封閉而另一端為開口狀；引壓管的內部被豎向的隔板分成前側總壓腔和后側靜壓腔，總壓腔和靜壓腔的壁上分別設若干用于引入腔體所處環境的流體壓力的通孔。但是，本實用新型的技術精髓在于，區別與現有技術通常采用的三段式外部線型設計，本實用新型中的引壓管橫向截面的外部邊緣呈兩條光滑曲線圍合而成的形狀，在兩條光滑曲線的相接處呈圓滑過渡。
[0041]如圖1所示，引壓管I橫向截面的外部邊緣呈兩條光滑曲線圍合而成的形狀。兩條光滑曲線中，位于迎流端一側的是指數曲線fi，其參數見式(1)，另一條光滑曲線的參數見式(2)。引壓管I中內腔表面及豎向隔板5的橫向截面呈曲線狀，其參數見式(3)- (6)。
[0042]引壓管I的前端外側具有粗糙化處理的表面，其粗糙度取值范圍為3.2-6.3。引壓管I前端表面粗話化是基于馬格納斯效應的設計，保證了該壁面處湍流邊界層的引入，降低流動對引壓管I造成的牽引力。[0043]弓丨壓管I的兩腔結構一次拉制成型，確保總壓腔3和靜壓腔4之間嚴格分離，避免由于泄漏造成輸出壓強相互干擾，測量精度下降的同時，縮短引壓管I整體使用壽命。
[0044]實際測量過程中，流體流經引壓管I時，前側的多組總壓腔引壓孔6引出流動的制止高壓；開具在側面的靜壓腔引壓孔7引出對應節點的靜壓平均取值，兩個壓力平均值構成流量計算的數據來源。
[0045]圖2為本實用新型中引壓管在智能型插入式均速管流量計中的具體應用實例。
[0046]該流量計包括引壓管1、壓差變送器和流量積算儀；引壓管I呈中空柱狀，其內部被豎向的隔板5分成前側的總壓腔3和后側的靜壓腔4，總壓腔3和靜壓腔4的壁上分別設若干用于引入腔體所處環境的流體壓力的通孔，即總壓腔引壓孔6和靜壓腔引壓孔7。總壓腔引壓孔6設置在總壓腔3迎流面的前側，按照切比雪夫積分公式成對開取；來流對應的制止高壓，通過總壓腔與高壓通道和高壓接頭相連接，將不同截面的平均制止高壓引出。
[0047]壓差變送器安裝在引壓管I上部，通過引壓接頭2分別與引壓管I的總壓腔3和靜壓腔4相連；流量積算儀與壓差變送器相連。流量積算儀帶有多路模擬量輸入接口，其中一路用于連接壓差變送器的輸出信號，一路用于連接外部溫度傳感器。溫度傳感器用于流體對應溫度的取值，可采用在總壓腔3出口處單點測取，或者在引壓管I表面裝設熱敏元件取多測點的平均值來實現，這一功能的目標是將實測流量轉化為標況流量，實際應用中可根據用戶需求及現場狀況決定是否需要或者單點還是多點測取。
[0048]該實施例中的流量計還包括流量積算儀；所述壓差變送器安裝在引壓管上部，分別與引壓管的總壓腔和靜壓腔相連；所述流量積算儀與壓差變送器相連。流量積算儀帶有多路模擬量輸入接口，其中一路用于連接壓差變送器的輸出信號，一路用于連接外部溫度傳感器。溫度傳感器設于總壓腔出口處，或者敷設于引壓管表面。
[0049]對于不同流動工況，引出的壓力和壓差，可通過具有通信功能的二次儀表模塊，就地及遠程的可視化顯示，可在二次儀表輸出表頭及上位系統中，得到同步的顯示，對流動參數進行可視化實時智能監測。為用戶的用能管控平臺打下基礎。例如，對應壓力傳感器、壓差變送器、溫度傳感器，均應可配備具有通信能力模塊的功能，以實現數據就地和遠程的傳輸及顯示。
[0050]對于不同用戶，由于生產工藝、產品以及環境工況的變化，直接導致對應流量計測定參數的變化，在用戶管控的角度來說，對于氣體介質而言，壓力、流量和溫度之間強烈耦合，難以根據單一參數進行相應工藝過程的判定。換句話說，對于氣體介質的測量，最好轉換成標準工況的流量。
【權利要求】
1.用于插入式均速管流量計的引壓管，其主體呈中空柱狀，一端封閉而另一端為開口狀；引壓管的內部被豎向的隔板分成前側總壓腔和后側靜壓腔，總壓腔和靜壓腔的壁上分別設若干用于引入腔體所處環境的流體壓力的通孔；其特征在于，引壓管橫向截面的外部邊緣呈兩條光滑曲線圍合而成的形狀，在兩條光滑曲線的相接處呈圓滑過渡。
2.根據權利要求1所述的引壓管，其特征在于，所述圍合構成引壓管橫向截面的外部邊緣的光滑曲線中:位于迎流端一側的是指數曲線，其具體形式為y=;!^ (X) =a X (exp (b X (AB S (x) ))-1) (I)該式中:x為引壓管截面垂直于來流方向寬度坐標的取值，坐標原點在迎流端引壓管對稱線的角度處，因對稱取正負值，單位mm ;y為沿流動方向坐標的取值，單位為_ ；a為型線定性常數，無量綱，取值范圍0〈a〈25 ；b為型線定性常數，無量綱，取值范圍0〈b〈3 ；位于迎流端對向一側的曲線f2，其具體形式為:y=f2 (X) =cXx2+dXx+e (2) 該式中:x為引壓管截面垂直于來流方向寬度坐標的取值，坐標原點在迎流端引壓管對稱線的角度處，因對稱取正負值，單位mm ;y為沿流動方向坐標的取值，單位為_ ；c為型線定性常數，無量綱，取值范圍-25〈c〈25 ;(1為型線定性常數，無量綱，取值范圍-15〈d〈25 ；e為型線定性常數，無量綱，取值范圍50〈e〈550。
3.根據權利要求1所述的引壓管，其特征在于，所述引壓管橫向截面的內部邊緣也是呈兩條光滑曲線圍合而成的形狀，在兩條光滑曲線的相接處呈圓滑過渡；其中，位于迎流端一側的是指數曲線f3，其具體形式為:y=f3 (X) =a1 X (exp (Id1 X (ABS (x) )) _a2) (3)該式中:X和I為相應內腔表面兩個方向的坐標取值，單位為mm ；&1為型線定性常數，無量綱，取值范圍0〈ai〈25 ;a2為型線定性常數，無量綱，取值范圍0〈a2〈l ^為型線定性常數，無量綱，取值范圍(Kb1O ；位于迎流端對向一側的曲線f4，其具體形式為:y=f4 (x) =C1 X X^d1 X χ+θ! (4)該式中:x和I為相應內腔表面兩個方向的坐標取值，單位為mm ；Cl為型線定性常數，無量綱，取值范圍-25〈Cl〈25 為型線定性常數，無量綱，取值范圍-15((1^25 ；θι為型線定性常數，無量綱，取值范圍50〈ei〈550。
4.根據權利要求1所述的引壓管，其特征在于，所述引壓管中豎向隔板的橫向截面的兩條邊緣也是呈光滑曲線狀；其中，位于迎流端一側的是曲線f5，其具體形式為:y=f 5 (x) =c2 X x2+d2 X x+e2 (5)該式中:x和I為相應內腔表面兩個方向的坐標取值，單位為mm ；c2為型線定性常數，無量綱，取值范圍_25〈c2〈25 ；d2為型線定性常數，無量綱，取值范圍_15〈d2〈25 ；e2為型線定性常數，無量綱，取值范圍50〈e2〈300 ；位于迎流端對向一側的曲線f6，其具體形式為:y=f 6 (x) =C3 X x2+d3 X x+e3 (6)該式中:x和I為相應內腔表面兩個方向的坐標取值，單位為mm ；c3為型線定性常數，無量綱，取值范圍_25〈c3〈25 ；d3為型線定性常數，無量綱，取值范圍_15〈d3〈25 ；e3為型線定性常數，無量綱，取值范圍50〈e3〈300。
5.根據權利要求1至4任意一項中所述的引壓管，其特征在于，所述引壓管的前端外側具有粗糙化處理的表面。
6.根據權利要求5所述的引壓管，其特征在于，所述引壓管的前端表面粗糙度的取值范圍為3.2- 6.3。
【文檔編號】G01F1/40GK203414120SQ201320439379
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月20日 優先權日:2013年7月20日
【發明者】王小華, 趙棟, 徐煜來 申請人:杭州哲達科技股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
