[发明专利]流量计组件、闸门组件和流动测量方法

说明书

本申请是发明名称为“流量计组件、闸门组件和流动测量方法”、申请日为2010年8月18日、申请号为201080046936.8、申请人为鲁比康研究有限公司的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及管路或开口通道的声学流量计组件，并且尽管不是专有的，特别涉及检测水流的声学流量计组件。本发明还涉及与声学流量计组件可一起使用的下伸门叶组件(undershot gate leaf assembly)。

背景技术

流量计通常用于测量埋设管路和开口通道或涵洞内的流体的流速。传输时间声学流量计是已制定的测量技术。当流量计安装在地下的管路中时，维修要求意味着这些流量计传统上安装在埋设的仪表井内，典型地为混凝土箱体结构。该井典型地易于接近，从而技术人员可接近流量计的部件。这些维修井的结构和安装通常占总流量计安装成本的很高比例。

当超声波(传输时间)流量计安装在开口通道和管路中时，它们典型地安装为必须安装的分部件的聚集，然后校准它们的安装。这些仪表系统的试运行要求精确地测量每个变换器之间的通道长度、测量通道相对于装置流动方向的角度以及水位变换器数据和其它仪表构造参数。市场上可用的其它声学流量计产品通过捆绑声学变换器在通过流动的管路的内外径周围而安装在场地。在开口管道应用中，变换器连接到管道的相对侧壁上。变换器通过信号电缆连接到处理器电子装置。组件必须在野外精确安装且校准。为了变换器安装在管路内径中的安装，管路必须具有足够的直径，从而为了安装的目的人可安全地接近它。为了变换器安装在管路外径的安装，管路必须在底面上，或者大的混凝土井必须构造在管路周围，以为了装配和维修传感器的目的允许人安全地接近该外直径。

在开口通道流量计应用中，流量计的精度受流量计环境的影响。流量计上游和下游的通道几何形状可影响通过流量计的流体的速度分布。该速度分布在除了表面外的流量计内的所有点上可测量。流量计的地板/侧壁上的流体的速度为零。流量计内设定高程上的速度是可测量的，并且这些测量之间的高程上的速度从测量的高程速度内插。然而，表面流速通常不测量，从而上位流动中的速度分布以潜在的高度不确定性推断。为了最小化表面流动速度中的不确定性，应最小化表面速度习性上的变化。

发明内容

本发明的目标是降低流量计安装的基础构造的成本，从而允许安装更多的流量计，这些流量计提供了更多待收集的数据来查找分布系统损耗。

本发明的进一步目标是提供完全限定其自身几何形状的流量计，该流量计对其安装或周围环境不要求校准。

在本发明的另一个目标中，提供一种下伸式流动闸门，其影响流动形状，以产生稳流的、流线型的和可重复的流动状况。

本发明的再一个目标是提供密闭流道中使用的流量计，其包括阀门或等同物，但是没有被称之为构成传统阀门的整合部件的那种类型的阀帽(bonnet)。

考虑到这些目标，本发明提供用于管路或开口通道的声学流量计组件，所述组件包括具有预定几何形状的框架，所述框架包括至少一个使用者可接近的端口，所述至少一个使用者可接近端口适合于容纳可互换的拾音筒盒，其包含至少一个声学变换器以测量通过所述框架的流体速度。

优选地，声学流量计组件还包括多个具有相关拾音筒盒的使用者可接近端口。该使用者可接近端口可设置在由所述框架形成的矩形或正方形定向的拐角中。优选地，一对拾音筒盒彼此相对地对角设置。

在优选实施例中，每个拾音筒盒包括多个声学变换器，用于测量预定深度上的流动。声学流量计组件还可包括中空管，中空管用于连接在管线的任何一端，以决定通过所述管线的速度。在实际的实施例中，每个变换器设置在各声音传输管的一端，而另一端开口于所述中空管。每个声音传输管可与各拾音筒盒相关联，并且朝着相关联的面对的声音传输管呈角度。每个声音传输管可包含来自所述中空管的流体。每个声音传输管可包含静止的流体，并且不在流体流动的通道中。

在进一步实施例中，每个声音传输管填充有声学传输材料。该声学流量计组件还可包括所述声音传输管中的流体和流动流体之间的边界界面，所述边界界面由适当声学特性的材料形成，以使声学信号的迅速传输。传声管中的流体也可包含在密封井中，以使该流体将变换器连接到声音传输管的内表面。