专利名称：高压气体计量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计量流体流量的仪表装置，特别是指一种高压气体计量装置。
背景技术：
现有技术中的高压气体流量计通常由一受力元件(包括差压类元件)、一弹簧、一 传感器和一信号处理及显示装置构成，当流体在被测量管道内流动时，流体对受力元件产 生一作用力或压强，该作用力或压强通过相应力传递部件传递给传感器，并通过与传感器 相连接的信号处理及显示装置将流体流量信息计算并显示出来。上述流量计的流体作用力 通过受力元件和力传递元件传导至传感器，由于流量传感器必须与被测介质相隔离的条件 下对高压工况进行小流量测量，传统结构无法保证力信号的传递，进而影响测量的精度、范 围、可靠性和安全性。 针对上述动量式流量计在高压条件下通过传统结构传递流体作用力的缺点，公开 号CN101398318A的发明专利申请中提供了一种基于磁推力的动量式流量计，包括受力元 件、力传递元件、传感器、信号处理及显示装置，所述力传递元件由第一永久磁铁和第二永 久磁铁组成。流体在被测量管道中流动时，对受力元件产生一作用力；受力元件和与之相 连的第一永久磁铁在该作用力的作用下滑动，使第一永久磁铁和第二永久磁铁之间的距离 产生变化，从而使二者之间的磁推力或磁场强度产生变化；与第二永久磁铁紧密相连的传 感器输出信号产生与该磁推力或磁场强度变化相应的变化；传感器输出的变化量经信号处 理及显示装置计算并显示出来。该发明采用一对永久磁铁代替弹性构件作为力传递元件， 提高了传感器的稳定性与可靠性及耐腐蚀能力，延长了使用寿命。但是，上述一种基于磁推 力的动量式流量计的受力元件与被测量管道之间的过流空间即过流通道面积固定，很难满 足工作压力50Mpa(或以上)的小流量、低流速的计量；尤其是在高压条件下如油田高压注 气，计量装置难以满足50倍以上的流量范围和小流量计量，且气体压縮机会产生强烈的脉 动流，高压气体装置工作环境恶劣，难以满足流量计传感器的零点稳定，也难以在低流速、 大脉动、强冲击高压条件下保持可靠性和稳定性，更无法满足较大范围的测量。

发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高压气体计量装置，克服 高压条件下低流速、大脉动、强冲击的难点，可广泛应用于各种条件下的高压气体计量及监控，也可大量用于高压液体流量计量，并能应用于高压条件下的低流速计量。
本发明的目的通过如下技术方案实现
高压气体计量装置，包括受力元件、第一、第二永久磁铁构成的力传递元件、传感器以 及与传感器相连的信号处理及显示装置；其特征在于还包括具有高压气体入口端、出口 端及限定于入口端、出口端之间轴向流体通道的管接头组件；所述传感器、第二永久磁铁相 连在一起装设在管接头组件的流体通道内一密封仓内；所述密封仓后部的流体通道中固装 有带轴向过流孔的导流管扩展组件；所述受力元件为滑动配合在导流管扩展组件轴向过流 孔中可沿轴向移动的活塞，第一永久磁铁固装在活塞的前端面上；第一、第二永久磁铁在流 体流动方向上相对应。 前述高压气体计量装置，其第一、第二永久磁铁对应设于流体通道的轴线上且同 极相向布置。 前述高压气体计量装置，其导流管扩展组件主要包括一带有所述轴向过流孔的导 流套管，导流套管的内壁上对称开设一对以上与轴向过流孔相贯通的导流槽，导流槽轴向 截面呈直角梯形，其前部的过流面积沿流体流入方向逐渐增大。 前述高压气体计量装置，其导流套管的入口端上设有防止活塞脱离轴向过流孔的 限位挡块，该限位挡块上开设有多个轴向贯通的过流口 。 前述高压气体计量装置，其管接头组件包括两端分别套接过流头的管接头主体， 该管接头主体的两端对称设有进、出接口，进、出接口分别套接前端、后端过流头；所述前 端、后端过流头之间设有一与管接头主体一体成型的纵向隔板，该纵向隔板的中心部设有 用于装置传感器、第二永久磁铁的所述密封仓；所述密封仓周围的纵向隔板上开设有一个 的过流孔。 前述高压气体计量装置，其管接头组件的出口端过流通道中装设有背压稳定装 置，该背压稳定装置包括紧密配合在过流通道中的过流套管以及配合在过流套管中的背压 止逆单向阀。 —种高压气体流量测量方法，包括受力元件、第一、第二永久磁铁构成的力传递元 件、传感器以及与传感器相连的信号处理及显示装置；具有高压气体入口端、出口端及限定 于入口端、出口端之间轴向流体通道的管接头组件；所述传感器、第二永久磁铁相连在一起 装设在管接头组件的流体通道内一密封仓内；所述密封仓后部的流体通道中固装有带轴向 过流孔的导流管扩展组件；所述受力元件为滑动配合在导流管扩展组件轴向过流孔中可沿 轴向移动的活塞，第一永久磁铁固装在活塞的前端面上；其工作方法是
1) 流体在被测量管道中流动时，流体通过导流管扩展组件轴向过流孔对活塞产生一作 用力；
2) 流体作用力克服第一、第二永久磁铁间的磁排斥力，推动活塞和第一永久磁铁沿导 流管扩展组件的轴向过流孔滑动，第一、第二永久磁铁间发生相对位移，使作用于传感器的 磁通量或磁推力发生相应变化，传感器检测出这一变化量并经信号线传送至信号处理及显 示装置，经信号处理及显示装置显示并记录。 前述流量测量方法，其导流管扩展组件主要包括一带有所述轴向过流孔的导流套 管，导流套管的内壁上对称开设一对以上与轴向过流孔相贯通的导流槽，导流槽轴向截面 呈直角梯形，其前部的过流面积沿流体流入方向逐渐增大。
前述流量测量方法，其管接头组件的出口端过流通道中装设有背压稳定装置，该 背压稳定装置包括紧密配合在过流通道中的过流套管以及配合在过流套管中的背压止逆 单向阀。 前述流量测量方法，其第一、第二永久磁铁对应设于流体通道的轴线上且同极相 向布置。 由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的高压气体计量装置具有 如下优点受力元件采用滑动配合在导流套管轴向过流孔中的活塞，永久磁体固定在活塞 的前端面上，作用于活塞上的流体经将扩展式导流槽向前流动，扩展式导流槽的过流面积 根据流体压力变化，流体压力越大，即推动活塞的作用力越大，活塞位移量也越大，扩展式 导流槽的流通面积也相应扩大。利用介质运动中所具备的动量推动活塞，促使第一、第二 永久磁铁发生相对位移，导致作用于传感器的磁通量或磁推力发生相应变化，与第二永久 磁铁相连的传感器将所测得的变化量通过信号线输出至信号处理及显示装置，变化量与流 体流量的大小成一定的比例关系。受力元件采用滑动式活塞，解决了因脉动流带来的受力 元件径向抖动，提高其受力的稳定性；扩展形式的测量方法，解决高压之下小流量和大流量 范围计量的困难，以50Mpa， DN40为例，最小流量可测20Nm3/h，最大可至3000Nm3/h，即达 100-150倍。背压止逆单向阀的增加以减小高压脉动流带来的反向冲击，并稳定介质流场； 克服了高压条件下低流速、大脉动、强冲击的难点，可广泛应用于各种条件下的高压气体计 量及监控，也可大量用于高压液体流量计量，并能应用于高压条件下的低流速计量。


图1为本发明的结构剖视图。 图2为图1中的导流管扩展组件的结构示意图。 图3为图2的右视图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步的描述
参照图1。高压气体计量装置，主要包括管接头组件1、受力元件、传感器3、第一、第二 永久磁铁41、42构成的力传递元件、信号处理及显示装置(图中未示出)以及导流管扩展组 件。 管接头组件1包括两端分别套接过流头的管接头主体11，该管接头主体11的轴向 截面大体呈倒H形，其两端对称设有进、出接口 ，进、出接口上分别套接前端过流头12、后端 过流头13 ;前端过流头12、后端过流头13之间的主体过流通道内设有且与管接头主体11 一体成型的纵向隔板14，该纵向隔板14的中心部设有密封仓。密封仓周围的纵向隔板上开 设有多个轴向贯通的过流孔140。为减小高压脉动流带来的反向冲击并稳定介质流场，在管 接头组件的后端过流头13的过流通道内装设有背压稳定装置，该背压稳定装置包括紧密
6配合在过流通道中的过流套管15以及配合在过流套管15中的背压止逆单向阀151。
纵隔板14后部的流体通道中装设有导流管扩展组件，该导流管扩展组件主要包 括一带有轴向过流孔50所述的导流套管5，导流套管轴向过流孔50的内壁上对称开设两对 与轴向过流孔50相贯通的导流槽51，导流槽51轴向截面呈直角梯形，其前部的过流面积沿 流体流入方向逐渐增大。 上述受力元件为滑动配合在导流管轴向过流孔50中的圆柱状活塞2，活塞2在高 压气体的作用下可沿流体通道的轴向前后移动。活塞2的前端面上的第一永久磁铁41。导 流套管5的入口端上设有防止活塞2脱离轴向过流孔的限位挡块52，该限位挡块52上开设 有多个轴向过流口 520。活塞2的后部设有中空部，以减轻活塞2的自身重量，减小滑动阻 力，提高检测灵敏度。 传感器3与第二永久磁体42相连在一起装置在上述纵向隔板14的密封仓内。第 一永久磁铁41、第二永久磁铁42对应设于流体通道的轴线上，且两永久磁铁41 、42同极相 向布置，相互之间具有磁排斥力。传感器3通过信号线31连接信号处理及显示装置。
参照图1，在前端过流头12上还装置有压力传感器6，用于实时检测高压气体的压 力。 管接头组件1通过前端过流头12、后端过流头13串接在被测高压气体管道中，当 高压气体在被测量管道内流动时，高压气体通过前端过流头12过流通道经限位挡块轴向 过流口 520进入导流套管轴向过流孔50，并依次通过导流槽51、纵向隔板过流孔140进入 后端过流头13过流通道，最后通过过流套管15进入被测高压气体管道向前流动。进入导流 套管轴向过流孔50的高压气体因其动量原理对活塞2产生一克服第一、第二永久磁铁41、 42间的磁排斥力的轴向作用力，推动固定在一起的活塞2和第一永久磁铁41沿轴向滑动， 使第一永久磁铁41与固定在密封仓内的传感器3之间的距离产生变化，即第一永久磁铁41 和第二永久磁铁42之间的磁通量或磁推力发生相应的变化，与第二永久磁铁42相连的传 感器3将所测得的变化量通过信号线31输出至信号处理及显示装置，信号处理及显示装置 计算并显示出来，变化量与流体流量的大小成一定的比例关系。高压气体停止输送时，背压 止逆单向阀151在逆向背压作用下而自动关闭，减小高压脉动流带来的反向冲击，保护高 压气体计量装置特别是传感器3的安全。 上述高压气体计量装置，利用永久磁铁所具有的特殊性，即N、 S极之间存在同极 相斥的基本特点和磁力线对非导磁物体所特有的穿透性，可沿流体通道轴向滑动的活塞2 在流体的作用下克服永久磁铁41 、42之间所具有的同极磁排斥力，使第一永久磁铁41与传 感器3发生相对位移，通过传感器3的磁通量或磁推力随高压气体流量不同发生相应变化， 传感器3将磁通量或磁推力的变化量通过信号线31传输至信号处理及显示装置，经信号处 理及显示装置计算处理后转化为流量数据显示出来。 上述仅为本发明的两个具体实施方式
，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利 用此构思对发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯发明保护范围的行为。
权利要求
高压气体计量装置，包括受力元件、第一、第二永久磁铁构成的力传递元件、传感器以及与传感器相连的信号处理及显示装置；其特征在于还包括具有高压气体入口端、出口端及限定于入口端、出口端之间轴向流体通道的管接头组件；所述传感器、第二永久磁铁相连在一起装设在管接头组件的流体通道内一密封仓内；所述密封仓后部的流体通道中固装有带轴向过流孔的导流管扩展组件；所述受力元件为滑动配合在导流管扩展组件轴向过流孔中可沿轴向移动的活塞，第一永久磁铁固装在活塞的前端面上；第一、第二永久磁铁在流体流动方向上相对应。
2. 根据权利要求l所述的高压气体计量装置，其特征在于所述第一、第二永久磁铁对 应设于流体通道的轴线上且同极相向布置。
3. 根据权利要求1所述的高压气体计量装置，其特征在于所述导流管扩展组件主要 包括一带有所述轴向过流孔的导流套管，导流套管的内壁上对称开设一对以上与轴向过流 孔相贯通的导流槽，导流槽轴向截面呈直角梯形，其前部的过流面积沿流体流入方向逐渐 增大。
4. 根据权利要求3所述的高压气体计量装置，其特征在于所述导流套管的入口端上 设有防止活塞脱离轴向过流孔的限位挡块，该限位挡块上开设有多个轴向贯通的过流口。
5. 根据权利要求1所述的高压气体计量装置，其特征在于所述管接头组件包括两端 分别套接过流头的管接头主体，该管接头主体的两端对称设有进、出接口 ，进、出接口分别 套接前端、后端过流头；所述前端、后端过流头之间设有一与管接头主体一体成型的纵向隔 板，该纵向隔板的中心部设有用于装置传感器、第二永久磁铁的所述密封仓；所述密封仓周 围的纵向隔板上开设有一个的过流孔。
6. 根据权利要求1所述的高压气体计量装置，其特征在于所述管接头组件的出口端 过流通道中装设有背压稳定装置，该背压稳定装置包括紧密配合在过流通道中的过流套管 以及配合在过流套管中的背压止逆单向阀。
7. —种高压气体流量测量方法，包括受力元件、第一、第二永久磁铁构成的力传递元 件、传感器以及与传感器相连的信号处理及显示装置；具有高压气体入口端、出口端及限定 于入口端、出口端之间轴向流体通道的管接头组件；所述传感器、第二永久磁铁相连在一起 装设在管接头组件的流体通道内一密封仓内；所述密封仓后部的流体通道中固装有带轴向 过流孔的导流管扩展组件；所述受力元件为滑动配合在导流管扩展组件轴向过流孔中可沿 轴向移动的活塞，第一永久磁铁固装在活塞的前端面上；其工作方法是1) 流体在被测量管道中流动时，流体通过导流管扩展组件轴向过流孔对活塞产生一作 用力；2) 流体作用力克服第一、第二永久磁铁间的磁排斥力，推动活塞和第一永久磁铁沿导 流管扩展组件的轴向过流孔滑动，第一、第二永久磁铁间发生相对位移，使作用于传感器的 磁通量或磁推力发生相应变化，传感器检测出这一变化量并经信号线传送至信号处理及显 示装置，经信号处理及显示装置显示并记录。
8. 根据权利要求7所述的流量测量方法，其特征在于所述导流管扩展组件主要包括 一带有所述轴向过流孔的导流套管，导流套管的内壁上对称开设一对以上与轴向过流孔相 贯通的导流槽，导流槽轴向截面呈直角梯形，其前部的过流面积沿流体流入方向逐渐增大。
9. 根据权利要求7所述的流量测量方法，其特征在于所述管接头组件的出口端过流通道中装设有背压稳定装置，该背压稳定装置包括紧密配合在过流通道中的过流套管以及 配合在过流套管中的背压止逆单向阀。
10.根据权利要求7或8所述的流量测量方法，其特征在于所述第一、第二永久磁铁对应设于流体通道的轴线上且同极相向布置。
全文摘要
高压气体计量装置，包括受力元件、第一、第二永久磁铁构成的力传递元件、传感器以及与传感器相连的信号处理及显示装置；还包括具有高压气体出、入口端及限定于出、入口端之间轴向流体通道的管接头组件；传感器、第二永久磁铁相连装设在管接头组件流体通道中的一密封仓内；密封仓后部的流体通道中固装有带轴向过流孔的导流管扩展组件；受力元件为滑动配合在导流管扩展组件轴向过流孔中可沿轴向移动的活塞，第一永久磁铁固装在活塞的前端面上；两永久磁铁在流体流动方向上相对应。本发明采用活塞式受力元件与导流管扩展组件相配合，克服高压条件下低流速、大脉动、强冲击的难点，可广泛应用于各种条件下的高压气体、液体的计量及监控。
文档编号G01F1/20GK101750117SQ201010118369
公开日2010年6月23日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者左家强, 李爱山, 梁鲁林, 熊伟, 王景瑞, 黄波 申请人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院;泉州市优诺测控技术有限公司