本實(shí)用新型專利技術(shù)屬于壓縮空氣系統(tǒng)流量測(cè)量領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)。發(fā)明專利技術(shù)內(nèi)容主要涉及一種利用在管道外部產(chǎn)生按周期變化溫度場(chǎng)，根據(jù)該溫度場(chǎng)受到氣流傳熱影響后的變化量與氣體流量的關(guān)系，從而測(cè)量出管道中氣體流量的方法和對(duì)應(yīng)裝置。本實(shí)用新型專利技術(shù)通過安裝在氣體管道外壁的自適應(yīng)脈沖加熱器，產(chǎn)生按周期變化的溫度場(chǎng)，該熱信號(hào)沿管道軸向傳播并主要受到管內(nèi)氣體流動(dòng)的散熱作用影響，根據(jù)加熱器上游的管道外壁測(cè)量點(diǎn)的溫度趨勢(shì)，計(jì)算相對(duì)動(dòng)態(tài)均值，由于相對(duì)動(dòng)態(tài)均值與流量成正比，可測(cè)得流量。本實(shí)用新型專利技術(shù)為管外捆綁式安裝方式，裝配拆卸方便，采用變溫度場(chǎng)測(cè)量方式，可有效的抑制外界環(huán)境的溫度干擾，測(cè)量耗時(shí)少，準(zhǔn)確可靠。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于壓縮空氣系統(tǒng)流量測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)。
技術(shù)介紹
氣體作為一種能源存在的形態(tài)或能量的載體，在工業(yè)中的應(yīng)用愈來愈廣，而在壓縮機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域中，氣體流量是系統(tǒng)中的重要參數(shù)，其測(cè)量是關(guān)鍵技術(shù)，氣體流量計(jì)在許多工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)合使用廣泛。市面上用于氣體流量測(cè)量的流量計(jì)，絕大多數(shù)都是介入式設(shè)備，比如熱式流量 計(jì)、差壓式流量計(jì)、靶式流量計(jì)等，需串聯(lián)接入管道，不僅操作復(fù)雜，安裝時(shí)影響工業(yè)生產(chǎn)，而且有干擾流動(dòng)，存在壓力損失及污損探頭等問題。非介入測(cè)量技術(shù)可以不拆卸原有管路進(jìn)行流量測(cè)量避免以上缺點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。但目前已有的設(shè)備，如超聲波式，價(jià)格昂貴且可靠性極差，實(shí)用性遠(yuǎn)不能達(dá)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求。因此氣體的非介入式測(cè)量技術(shù)難度較大，目前尚無成熟的技術(shù)和產(chǎn)品。該技術(shù)的研發(fā)對(duì)于工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)節(jié)能，具有重大意義。本專利技術(shù)提出一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)，使用時(shí)，直接在管外捆綁式安裝，裝配拆卸方便，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)無任何干擾。另外，該專利技術(shù)所提及的變溫度場(chǎng)測(cè)量方式，可有效的抑制外界環(huán)境的溫度干擾，配合高效的自適應(yīng)脈沖加熱器及隔熱罩，使得測(cè)量耗時(shí)少，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)管道氣體流量的測(cè)量要求。另外由于其硬件成本低，可大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)檢測(cè)，有助于工業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)控，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)、節(jié)能減排的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的提供一種應(yīng)用于工業(yè)氣體管道流量測(cè)量，安裝方便、操作簡單、測(cè)量可靠，低成本的氣體流量測(cè)量裝置。本專利技術(shù)的技術(shù)方案利用管道周期變化溫度場(chǎng)的特性測(cè)量氣體流量的方法，其測(cè)量原理如下a) 根據(jù)需要流量測(cè)量的管道，選擇合適的測(cè)量點(diǎn)，并對(duì)管道表面進(jìn)行簡單的清潔處理。將儀器的加熱面緊貼在被測(cè)面上，并用配套的捆綁帶固定。儀器上電，根據(jù)被測(cè)管道的直徑，設(shè)定加熱脈沖的周期T，為使管道內(nèi)壁充分加，加熱脈沖的周期不能太短，該周期的數(shù)值由下式得到T二 λ其中，k是增益系數(shù)，C是管道材料的比熱容，P是管道材料的密度，λ是管道材料的熱導(dǎo)率，d是管道的公稱直徑。儀器根據(jù)輸入的管道直徑數(shù)據(jù)，自動(dòng)搜索數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的工業(yè)管道標(biāo)準(zhǔn)資料，找到對(duì)應(yīng)的管道材料的比熱容、密度及熱導(dǎo)率。增益系數(shù)由控制器自動(dòng)給出參考值，該值決定了測(cè)量耗時(shí)及測(cè)量的準(zhǔn)確度，值越小，測(cè)量越快，準(zhǔn)確度較低，反之亦然。用戶可根據(jù)該參考值自行設(shè)定。b) 測(cè)量時(shí)，由處理機(jī)(6)發(fā)送加熱電信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路(4)，驅(qū)動(dòng)熱流閥(14)為加熱工位、加熱器(11)工作、水冷式制冷器(13)卸載，熱量從加熱器(11)傳導(dǎo)至管道外壁(I)，管道被加熱；然后，處理機(jī)(6)發(fā)送制冷電信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路(4)，切換熱流閥(14)為制冷工位、加熱器(11)卸載、水冷式制冷器(13)工作，熱量從管道外壁(I)傳導(dǎo)至加熱器(11)，管道被冷卻。這樣，重復(fù)上述操作實(shí)現(xiàn)了沿管道軸向方向傳播的連續(xù)熱脈沖(即周期變化溫度場(chǎng))的產(chǎn)生。c) 位于自適應(yīng)脈沖加熱器(2)上游一點(diǎn)的溫度傳感器⑶測(cè)量溫度，并將測(cè)量數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器(7)，傳送給處理機(jī)(6)。基于以上測(cè)量值，選擇其中一段溫度信號(hào)曲線作為有效段，包含三個(gè)溫度變化周期，通過對(duì)有效段曲線做線性擬合可以得到反映溫度場(chǎng)特征的溫度趨勢(shì)(17)，計(jì)算相對(duì)動(dòng)態(tài)均值f， Ji —/ = ，其中 A=Ab+nAa (2) A)其中A為動(dòng)態(tài)均值，A0為氣體流量為O時(shí)的基準(zhǔn)值。Ab為溫度趨勢(shì)基準(zhǔn)值(18)，Aa為溫度趨勢(shì)增加值(19)，根據(jù)流量與f的關(guān)系，Q= β · f(3)進(jìn)而解算被測(cè)對(duì)象的流量Q，其中β為流量修正系數(shù)，該系數(shù)修正由于選擇不同溫度信號(hào)測(cè)量段所帶來的偏差。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)本專利技術(shù)針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)氣體流量測(cè)量問題，提出了一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)，其作為一種管外測(cè)量手段，與傳統(tǒng)測(cè)量手段最大的不同在于流量計(jì)無需接入管道中，避免現(xiàn)今串聯(lián)式儀表由于與流體直接接觸而帶來的所有問題；充分利用溫度場(chǎng)的周期性變化，抑制環(huán)境溫度的干擾，并且根據(jù)該溫度場(chǎng)特征在較短的時(shí)間內(nèi)解算出對(duì)應(yīng)的流量數(shù)據(jù)；操作方便，硬件成本低，安裝拆卸便捷。附圖說明圖I是本專利技術(shù)流量儀器的結(jié)構(gòu)簡圖。I 一被測(cè)管道； 2—自適應(yīng)脈沖加熱器；3—隔熱罩；4一驅(qū)動(dòng)電路； 5 —顯不面板； 6 —處理機(jī)；7— A/D轉(zhuǎn)換器； 8—溫度傳感器；圖2是本專利技術(shù)中提及的自適應(yīng)脈沖加熱器結(jié)構(gòu)簡圖9一被測(cè)管道外壁；10 —內(nèi)導(dǎo)熱硅脂； 11一加熱器；12—柔性機(jī)構(gòu)； 13 —水冷式制冷器； 14一熱流閥；15—外導(dǎo)熱硅脂；圖3是本專利技術(shù)中提及的溫度信號(hào)(三個(gè)周期)參數(shù)說明簡圖16一實(shí)際測(cè)量溫度一時(shí)間/18—溫度趨勢(shì)基準(zhǔn)值；19 一溫度趨勢(shì)增加值；具體實(shí)施方式下面對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明。I.自適應(yīng)脈沖加熱器(2)，其特征在于主要由熱流閥(14)、加熱器(11)以及水冷式制冷器(13)構(gòu)成。熱流閥(14)主要是由帕爾貼半導(dǎo)體元件組成，加熱器(11)為陶瓷加熱器組件、水冷式制冷器(4)的制冷水管穿插在內(nèi)導(dǎo)熱硅脂(10 )中。該自適應(yīng)脈沖加熱器可按要求產(chǎn)生周期性變化的熱信號(hào)。為加強(qiáng)貼合度，作為加熱面的熱流閥(14)下端，有外導(dǎo)熱硅脂(15)作為涂層。2.溫度傳感器(8)，其特征在于由鉬熱電阻組成，并且安裝在自適應(yīng)脈沖加熱器(2)的上游端，該處的相對(duì)動(dòng)態(tài)均·值與流量成正比關(guān)系。3.控制器，其特征在于控制器由驅(qū)動(dòng)電路(4)、處理機(jī)(6)、顯示面板(5)以及A/D轉(zhuǎn)換器(7)構(gòu)成。儀器電源接通后，輸入被測(cè)管道直徑，設(shè)定加熱周期(儀器提供預(yù)設(shè)值)，隨后開始測(cè)量，處理機(jī)(6)發(fā)送電信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路(4)，驅(qū)動(dòng)熱流閥(14)、加熱器(11)、水冷式制冷器(13)工作，產(chǎn)生周期性變化的熱信號(hào)，隨后溫度傳感器(8)測(cè)量管壁外側(cè)，由氣流影響后的溫度場(chǎng)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器(7)，傳送給處理機(jī)￠)，最后解算流量，并在顯示面板(5)上顯示測(cè)量過程與計(jì)算結(jié)果。權(quán)利要求1.一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)，其特征在于該測(cè)量裝置捆綁安裝在管道外壁，其主要由自適應(yīng)脈沖加熱器(2)，溫度傳感器(8)，控制器組成；溫度傳感器(8)安裝在自適應(yīng)脈沖加熱器(2)的上游段，測(cè)量管道外壁處溫度場(chǎng)，處理機(jī)￠)對(duì)所測(cè)溫度隨時(shí)間變化的曲線拾取溫度特征，解算氣體流量；自適應(yīng)脈沖加熱器(2)主要由加熱器(11)、柔性機(jī)構(gòu)(12)、水冷式制冷器(13)和熱流閥(14)組成，其附著在管道外壁。2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)，其特征在于自適應(yīng)脈沖加熱器(2)中的加熱器(11)，通過柔性機(jī)構(gòu)(12)，連接以熱流閥(14)與管道外壁貼附；柔性機(jī)構(gòu)(12)根據(jù)不同管徑的管道外形，自動(dòng)調(diào)節(jié)自適應(yīng)脈沖加熱器的貼合面，即加熱面的弧度，使熱流閥(14)緊密貼附在管道外壁上，保證了充分的傳熱。3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)，其特征在于自適應(yīng)脈沖加熱器(2)產(chǎn)生周期變化的溫度場(chǎng)是由處理機(jī)(6)發(fā)送加熱電信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路(4)，驅(qū)動(dòng)熱流閥(14)至加熱工位、水冷式制冷器(13)卸載、同時(shí)線陣列式的加熱器(11)以管道的軸向?yàn)閭鳠岱较驅(qū)艿兰訜幔蝗缓螅幚頇C(jī)(6)發(fā)送制冷電信號(hào)給·驅(qū)動(dòng)電路(4)，切換熱流閥(14)至制冷工位本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)，其特征在于：該測(cè)量裝置捆綁安裝在管道外壁，其主要由自適應(yīng)脈沖加熱器(2)，溫度傳感器(8)，控制器組成；溫度傳感器(8)安裝在自適應(yīng)脈沖加熱器(2)的上游段，測(cè)量管道外壁處溫度場(chǎng)，處理機(jī)(6)？對(duì)所測(cè)溫度隨時(shí)間變化的曲線拾取溫度特征，解算氣體流量；自適應(yīng)脈沖加熱器(2)主要由加熱器(11)、柔性機(jī)構(gòu)(12)、水冷式制冷器(13)和熱流閥(14)組成，其附著在管道外壁。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范子川，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蔡茂林，
類型：實(shí)用新型
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。