[发明专利]气体流量测量装置及方法

说明书

本公开提供了气体流量测量装置及方法，该装置包括：多分支管、温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、前置放大器和信号处理器；多分支管包括主管和分布在主管侧壁上的若干空腔，主管的两端分别设置一个温度传感器和一个第一压力传感器，每一支空腔外侧各连接有一个第二压力传感器；各温度传感器、各第一压力传感器和各第二压力传感器分别通过前置放大器与信号处理器相连接；信号处理器用于处理多分支管内测得的数据以得到气体流速。本公开提供的气体流量测量装置结构简单，体积小，在满足气体质量流量测量精度和灵敏度的前提下，有效降低成本，测量装置便于装卸，方便进行周期维护与检修。

技术领域

本公开涉及管道气体测量技术领域，尤其涉及气体流量测量装置及方法。

背景技术

单位时间内，流过管道某处横截面的质量或体积大小，成为流量。气体流量计种类繁多，主要可分为四大类：容积式流量计、差压流量计、速度式流量计和质量流量计。

容积式流量计优点是计量精度高、安装管道条件对计量精度没有影响以及范围度宽，但结构复杂、体积庞大、不适用于高、低温场合，且大部分仪表只使用洁净单相流体，对测试环境的条件要求严格，成本较高。差压流量计优点为结构简单、成本低、重复性好、标准化程度高，可用于如气固、气液、液固等的全部单相流体部分混相流，但压力损失大、量程范围窄且安装时需要较长的直管段。速度式流量计的输出与流速成正比，结构简单，体积小，成本低，但是小流量计量时准确度低。质量流量计可以测量流过管道的流体质量流量，主要有：科里奥利式质量流量计，直接测量流体在振管内产生的科氏力来获取流体质量流量；量热式质量流量计，测量流体在管道内上下游产生温度变化而得到质量流量计；冲量式质量流量计，采用直接测量物料在一定高度下落的冲量产生的力的方法而得到流体质量流量。

目前国内天然气管网中广泛使用的高压、大口径、大流量的流量计，多为超声、涡轮、涡街流量计和孔板流量计，普遍存在维护成本高，不易拆卸，难以进行周期检测的问题。

发明内容

本公开的目的是要提供气体流量测量装置及方法，可以解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本公开的一个方面，提供了气体流量测量装置，包括多分支管、温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、前置放大器和信号处理器；多分支管包括主管和分布在主管侧壁上的若干空腔，主管的两端分别设置一个温度传感器和一个第一压力传感器，每一支空腔外侧各连接有一个第二压力传感器；各温度传感器、各第一压力传感器和各第二压力传感器分别通过前置放大器与信号处理器相连接；信号处理器用于处理多分支管内测得的数据以得到气体流速。

在一些实施方式中，多分支管为对称式多分支管，空腔沿主管管壁对称设置。

在一些实施方式中，第一压力传感器为静态压力传感器，第二压力传感器为压电式压力传感器。

在一些实施方式中，多分支管的两端通过焊接连接在待测气体管道上。

在一些实施方式中，多分支管的两端分别安装气体阀门。

在一些实施方式中，多分支管的两端通过法兰连接在待测气体管道上。

在一些实施方式中，多分支管两端分别安装扩张式消声器。

根据本公开的另一个方面，提供了气体流量测量方法，应用于上述任一产品权利要求，包括以下步骤，

测量气体在多分支管内的参考压强p₀和参考温度T₀，计算气体静态密度ρ及参考声速c₀；

根据波纹管空气动力学理论，得到气体在多分支管内振动并产生啸叫噪声时，啸叫频率f与气体流速U的关系曲线图；

测量气体在多分支管内的啸叫频率和声幅，根据啸叫频率f与气体流速U的关系曲线图，得到气体流速U；