在线取压式匀速管流量计

技术领域

本申请涉及流量计领域，尤其是涉及在线取压式匀速管流量计。

背景技术

匀速管流量计是一种测量仪器，采用皮托管测量的原理是将探头伸入到管道内部，当流体流过探头时，在其前部产生一个高压分布区，高压分布区的压力略高于管道的静压，并在探头后部产生一个低压分布区，低压分布区的压力略低于管道的静压，这样，测量探头上游的动压力与下游的静压力之间形成的压差，从而达到测量流量的目的。

目前，流量计在安装时先要在管道上开设安装孔，然后将探头通过安装孔插入到管道内，最后在通过焊接的方式完成流量计的固定及探头与安装孔之间的密封。

然而当测量现场的管道正在输送流体且无法停车时，若直接进行流量计的安装就会导致流体的泄漏，进而导致安装过程受限甚至无法完成安装。

发明内容

为了改善现有的流量计无法在管道运行过程中进行安装与测量的问题，本申请提供在线取压式匀速管流量计。

本申请提供一种在线取压式匀速管流量计，采用如下的技术方案：

在线取压式匀速管流量计，包括测杆和套管，所述套管套设在所述测杆的外侧，所述套管的一端焊接在管道上，所述套管的另一端设有凹面法兰，所述测杆的上部设有凸面法兰，所述凸面法兰适配地插设在所述凹面法兰内，所述测杆的上部还设有多个支杆，所述支杆的端部和所述测杆的端部均设有差压变送器；

所述套管上还设有球阀，在所述套管内且位于所述球阀的下方设有开孔器，所述开孔器用于在管道的外壁上钻设穿孔。

通过采用上述技术方案，先将套管焊接在管道上，然后开启开孔器，在开孔器在管道的外壁上钻设出穿孔，然后取出开孔器并关闭球阀，再将测杆插入到套管内，使得凸面法兰向凹面法兰内插接（在这一过程中需要再次开启球阀），当凸面法兰与凹面法兰相互贴合并锁紧后，流量计装配完毕，在这一过程中，无需停止管道内的流体的输送，在球阀与套管的配合下，以较少的流体泄漏量就可以完成流量计的安装，实现对管道的在线取压。进一步的，测杆测量到的压力数据会输送至差压变送器，并可以在差压变送器处理后得到管道内的实时流量数值。

可选的，一根所述测杆与两根所述支杆之间形成三通结构，所述测杆测得的压力数据同时传递至所述测杆与所述支杆上的差压变送器。

通过采用上述技术方案，由于测杆与支杆之间形成三通结构，使得测杆测得的压力数据会传递至测杆上与支杆上的多个差压变送器内，这样能够提高对压力数据处理的准确性，进而确保流量计能够准确测量管道内的流体的实时流量。

可选的，所述开孔器包括呈倒U形的壳体，所述壳体的底部端面设有若干锯齿。

通过采用上述技术方案，在壳体开始转动后，若干锯齿能够在管道的表面切割处环状槽，当环状槽的深度足够深时，环状槽会穿透管道，进行形成穿孔，进而使得测杆能够通过穿孔进入到管道的内部。

可选的，所述壳体内设有一对环状的磁铁，靠近所述壳体顶部的磁铁的内侧设有拦截网，所述拦截网可被磁铁磁化。

通过采用上述技术方案，在开孔器对管道进行开孔时，会产生大量的废屑，当管道由铸铁等具有铁磁性的金属制成时，这些废屑就会被磁铁吸附，而拦截网设置在磁铁上，这样，拦截网就能够被磁化，从而更加可靠地对废屑进行吸附，并能够对管道被开孔器切割后形成的片状物进行拦截；进一步的，当管道由非铁磁性金属制成时，拦截网也能够起到对废屑的阻拦与截留作用，有效避免废屑在套管内飞溅并进入到测杆内，也就能够防止废屑对差压变送器等部件造成损伤。

可选的，所述套管未与管道连通的一端设有滑槽和限位腔，所述滑槽用于连通所述限位腔和套管的内侧，所述滑槽的顶部和所述限位腔的顶部均与所述套管的端部连通；

所述开孔器的外侧适配地套设有轴承，所述轴承外壁上设有一对滑块，所述滑块通过滑槽延伸至限位腔内，所述滑块的底部与所述限位腔的底部之间设有弹簧；

所述凸面法兰的底部设有一对插杆，一对所述插杆分别且一一对应地插设在一对所述限位腔内。

通过采用上述技术方案，将开孔器向下移动，使得滑块能够从套管的远离管道的一端端部放入到限位腔及滑槽内，这样，在一对限位腔的限位作用下，开孔器处于与套管同轴的状态并能够沿轴线向下运动，由于开孔器穿设在轴承的内圈，而滑块与轴承的外圈连接，这样在确保滑槽及限位腔对滑块进行限位、使其沿轴线方向下落的同时，不会影响开孔器的正常转动。在开孔器转动并沿轴线方向朝向管道移动时，滑块会下压弹簧，使得弹簧处于压缩状态，这样，选择合适参数的弹簧，能够在滑块向下移动的过程中，向滑块施加反方向的作用力，而操作人员根据反向作用力的大小能够粗略地判断开孔器的进刀状况，而在弹簧被完全压缩后，开孔器达到最大行程，同时，管道上的穿孔开设完毕，再利用弹簧的反作用力辅助开孔器地快速取出。在弹簧的辅助作用下，能够实现对开孔器移动量进行限制，并在钻孔完毕后，辅助开孔器的脱离，在确保钻设穿孔操作可靠的同时，降低了穿孔处于裸露状态的时间，也就降低了管道内流体的泄漏量。

进一步的，通过插杆的设置，可以起到下压滑块的作用，这样，在驱动机构驱动开孔器即将完成穿孔的开设后，此时开孔器在管道表面形成的环状槽即将被穿透，然后驱动机构脱离，将凸面法兰插入到凹面法兰内，在这一过程中，插杆会下压滑块并带动开孔器向下移动，这样，利用凹面法兰与凸面法兰之间的锁紧力实现插杆对滑块的强力下压作用，进而实现开孔器对管道的挤压作用，也就是说，在管道即将被穿透时，开孔器停止转动，再通过对开孔器的下压作用，使得管道被破坏，进而形成穿孔，而在这一过程中，开孔器的驱动机构已经脱离套管，能够避免泄漏的流体驱动机构或操作人员造成损伤。

可选的，一对所述滑块之间的最大距离小于等于所述凹面法兰的内径；

一对所述限位腔之间的最大距离大于等于所述凹面法兰的内径。

通过采用上述技术方案，确保了滑块能够准确地进入到滑槽及限位腔内，而且在滑入的过程中不会与套管的端面及限位腔的内壁之间产生干涉作用，也能够确保滑块在限位腔及滑槽内顺畅地滑动。

可选的，所述插杆抵压并向下推动所述滑块，所述插杆的长度小于所述凹面法兰的厚度与限位腔的深度之和。

通过采用上述技术方案，在凹面法兰与凸面法兰插接并锁紧后，插杆能够完全进入到限位腔内，且弹簧处于完全压缩状态或即将处于完全压缩状态，从而确保能够驱动开孔器下移足够的距离用于击破管道。

可选的，所述限位腔的底部还设有橡胶块，所述弹簧的一端与所述滑块的底部固定连接，所述弹簧的另一端与所述橡胶块的顶部固定连接。

通过采用上述技术方案，橡胶块在受到足够大的压力后会发生形变，这样，当驱动机构驱动开孔器转动并实现管道上环状槽的开设时，弹簧会逐步被压缩，当弹簧处于完全压缩状态、驱动机构无法向下行进后，驱动机构撤离，凸面法兰与凹面法兰进行对接，进而使得插杆向下推动滑块及开孔器，并通过凸面法兰与凹面法兰之间的锁紧力实现橡胶块产生变形，也就使得开孔器能够再次下移一段距离，从而实现环形槽的击破并在管道向形成穿孔，也就是说，在驱动机构对开孔器进行驱动并达到弹簧完全压缩状态后，开孔器在管道上形成环形槽且环形槽即将穿透管道，再通过插杆的下压作用，实现对滑块及弹簧的推动作用，进而使得橡胶块产生位移，使得开孔器突破当前位置并实现环形槽的击破及穿孔的开设，这样，驱动机构能够在穿孔形成前撤离，起到保护驱动机构及降低流体泄漏量的作用。

可选的，所述套管的内壁上设有一对限位块，所述限位块的顶部位于所述橡胶块的顶部和橡胶块的底部之间，所述滑块的底部位于所述轴承的底部和所述轴承的顶部之间；

所述橡胶块的顶部与所述限位块的顶部之间的高度差大于所述限位块的底部与所述轴承的底部之间的高度差。

通过采用上述技术方案，开孔器在管道上完成钻孔操作后，仍会有向下移动的动作，此时，限位块的顶部与轴承的底部接触，而滑块的底部仍位于限位块的上方，这样，在滑块及开孔器继续向下移动后，限位块会限制轴承产生移动，进而使得滑块与轴承之间产生相互作用力并最终相互分离，而此时管道上的穿孔已经开设完毕，管道内的流体泄漏后能够推动开孔器脱离套管，提高了开孔器的取出速度，进一步降低流体的泄漏量。

可选的，所述套管的外壁上设有排污管，所述排污管与所述套管的连通处位于所述球阀的下方，所述排污管上设有阀门，所述阀门靠近所述排污管与所述球阀的连通处。

通过采用上述技术方案，在进行开孔器与滑块的脱离操作时，关闭球阀并打开排污管上的阀门，这样，开孔器及钻孔过程中产生的废屑均能够被移送至排污管内，并从排污管内排出，然后再关闭阀门并开启球阀，即可实现测量工作的正常进行。

综上所述，本申请包括以下有益效果：

1、通过在测杆上设置多跟支杆并形成相互连通的结构，能够使得测杆测得是压力数据在多个差压变送器之间共享，从而提高对管道内流体流量测量的准确度。

2、通过弹簧的压缩状态对开孔器的开孔状态进行表征，进而实现在钻设穿孔完毕前取出开孔器的驱动机构，并在弹簧完全压缩后继续下压开孔器，实现穿孔的开通及开孔器的自动取出，最大程度上地降低穿孔钻设过程中管道内流体的泄漏量，使得在不停止管道内流体输送的同时完成穿孔的钻设及流量计的安装。

附图说明

图1是本申请的示意性主视图；

图2是套管的示意性立体图；

图3是套管的内部结构剖视图；

图4是图3中A处的放大结构示意图；

图5是图4的动作状态参考图一；

图6是图4的动作状态参考图二；

图7是开孔器的示意性立体图；

图中：1、测杆；11、凸面法兰；110、插杆；

2、套管；21、凹面法兰；22、球阀；23、滑槽；24、限位腔；25、弹簧；26、橡胶块；27、限位块；

3、管道；31、穿孔；32、环形槽；

4、支杆；5、差压变送器；

6、开孔器；61、壳体；62、锯齿；63、磁铁； 64、拦截网；65、轴承；66、滑块；67、驱动机构；

7、排污管；70、阀门。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

图1是本申请的示意性主视图。参见图1，在线取压式匀速管流量计，包括测杆1和套管2，测杆1的一端设有多个支杆4，测杆1的端部和支杆4的端部均设有差压变送器5，测杆1采集到的管道3内的压力数据会共享至所有的差压变送器5，进而提升对流量测量的准确度，而且，多个差压变送器5同时在线，能够防止差压变送器5损坏造成整个测量操作的停滞。套管2的一端焊接在管道3上，套管2的另一端设有凹面法兰21，套管2在管道3上的焊接位置偏离管道3的顶部正上方，可以防止管道3内输送液态流体时，在管道3顶端出现的气泡影响测量的准确性。测杆1穿设在套管2内，且测杆1的下部在套管2内向下延伸并穿入至管道3的内侧，测杆1的上部在套管2内向上延伸并穿出至套管2的上方，测杆1的上部设有凸面法兰11，在测杆1穿入套管2并延伸至管道3内部的过程中，凸面法兰11适配地插设在凹面法兰21内，并通过螺栓锁紧。

图2是套管的示意性立体图，图3是套管的内部结构剖视图。参见图2和图3并结合图1，套管2远离管道3的一端设有球阀22，球阀22的下方设有开孔器6，在套管2上还连通有排污管7，排污管7上设有阀门70，阀门70靠近套管2与排污管7的连通处且连通处位于球阀22的下方。在套管2焊接完毕后，可以通过开孔器6在管道3上开设用于测杆1穿过的穿孔31。在套管2远离管道3的一端端面还设有一对限位腔24，限位腔24沿管道3长度方向延伸，在套管2的内壁上设有一对滑槽23，一对滑槽23分别且一一对应地与一对限位腔24连通，在滑槽23作用下，限位腔24与管道3的内部处于连通状态。在凸面法兰11的底部设有一对插杆110，在凸面法兰11插入凹面法兰21的过程中，一对插杆110适配地插入到一对限位腔24内，在插杆110插入的过程中限位腔24可以起到限位作用，防止插杆110发生弯曲。在开孔器6的外壁上设有轴承65，轴承65的外圈上设有滑块66，滑块66通过滑槽23延伸至限位腔24内，插杆110的底部抵压在滑块66的顶部，在限位腔24的底部设有橡胶块26和弹簧25，弹簧25的一端设于橡胶块26的顶部，弹簧25的另一端与滑块66的底部连接，进一步的，一对滑块66之间的最大距离小于等于凹面法兰21的内径，一对限位腔24之间的最大距离大于等于凹面法兰21的内径，这样，能够确保凹面法兰21的设置不会在竖向上形成对限位腔24及滑槽23的遮盖作用，也就确保了在凸面法兰11向凹面法兰21内插入后，插杆110能够顺畅地插入到限位腔24内。

图4是图3中A处的放大结构示意图，图5是图4的动作状态参考图一。参见图4和图5，在套管2焊接完毕后、需要进行管道3上穿孔31的开设时，球阀22开启，驱动机构67通过球阀22进入到套管2内并对开孔器6进行驱动，此时开孔器6会产生转动，在轴承65的配合下，驱动机构67可以在驱动开孔器6发生转动的同时沿管道3的轴线向下运动，由于弹簧25被限位在限位腔24内，开孔器6的下移，会实现滑块66对弹簧25的下压作用，进而使得弹簧25处于逐步压缩状态，而操作人员会感受到弹簧25压缩而产生的反作用力，即对驱动机构67及开孔器6的下压力需要逐渐增大，当弹簧25被完全压缩后，开孔器6达到第一节点，此时，移除驱动机构67并停止对开孔器6的下压作用，开孔器6会在管道3的表面钻设出一个环形槽32。

图6是图4的动作状态参考图二。参见图5并结合图4，然后将凸面法兰11插接到凹面法兰21内，并使得插杆110对滑块66产生下压作用，由于插杆110的长度小于凹面法兰21的厚度与限位腔24的深度之和，确保在凸面法兰11与凹面法兰21完全锁紧前，插杆110能够持续地向限位腔24内插入，这样，在插杆110的下压作用下，开孔器6会再次达到第一节点，且弹簧25也处于完全压缩状态，此时，凸面法兰11与凹面法兰21仍有相互靠近的余量，而在螺栓锁紧力的作用下，这个余量会逐渐降低，且在降低的过程中，插杆110也仍会对处于完全压缩状态的弹簧25进行下压作用，进而使得弹簧25整体向下移动并使得橡胶块26产生形变，这样，开孔器6会戳破在第一节点时形成的环形槽32，使得管道3的外壁上形成穿孔31并达到第二节点，也就是说，在开孔器6处于第一节点的位置时，开孔器6在管道3上形成环形槽32且环形槽32的深度接近管道3的壁厚，当开孔器6在凸面法兰11与凹面法兰21的锁紧作用下向第二节点的位置移动时，环形槽32会被开孔器6破坏，进而实现穿孔31的开设。

通过驱动机构67驱动开孔器6转动，能够实现环形槽32的快速成型，当开孔器6达到第一节点的位置后，驱动机构67停止驱动并从套管2内撤离，在进行凸面法兰11与凹面法兰21的锁紧时，套管2内的球阀22处于关闭状态，这样，在开孔器6到达第二节点后，管道3上的穿孔31开设完毕，管道3内的流体会向外溢出，而此时驱动机构67已经从套管2内取出，不会被泄漏的流体冲击而产生损坏。进一步的，套管2的内壁上设有一对限位块27，限位块27的顶部位于橡胶块26的顶部和橡胶块26的底部之间，滑块66的底部位于轴承65的底部和轴承65的顶部之间，而且橡胶块26的顶部与限位块27的顶部之间的高度差大于限位块27的底部与轴承65的底部之间的高度差，这样，在开孔器6达到第二节点的位置后，轴承65的底部与限位块27的顶部接触，而滑块66的底部与限位块27的顶部之间还存在距离，此时插杆110继续下压滑块66，使得滑块66向下位移，而轴承65处于限位状态，滑块66与轴承65之间就会产生相对运动，进而使得滑块66与轴承65相互分离。

在插杆110推动滑块66突破第二节点的位置前，关闭球阀22并开启阀门70，使得排污管7与外部连通，这样，在管道3上的穿孔31开设完毕且轴承65与滑块66脱离后，管道3的内流体会通过穿孔31向套管2内泄漏，而在这一过程中，会将开孔器6及开孔过程中产生的废屑通过排污管7向外推出，然后再关闭阀门70并开启球阀22，从而完成测杆1的安装，进而可以在不停止流体在管道3内的输送的情况下实现流量计的安装，实现对管道3的在线取压，确保测量结果准确。

图7是开孔器的示意性立体图。参见图7并结合图3，开孔器6包括壳体61，壳体61呈倒U形的桶状，在壳体61的底部端面设有若干锯齿62，壳体61的顶部设有转轴，驱动机构67夹持并驱动转轴转动进而实现壳体61的转动，这样，锯齿62就会在管道3的外壁上形成环形槽32，当环形槽32的深度等于管道3的壁厚时，就会在管道3的表面形成穿孔31。在壳体61的内侧设有一对环状的磁铁63，磁铁63的外壁与壳体61的内壁贴合，靠近壳体61顶部的磁铁63的内侧设有拦截网 64，拦截网 64可被磁铁63磁化，这样，当管道3由具备铁磁性的金属制成时，开孔器6钻设穿孔31过程中产生的废屑能够被磁铁63吸附，而拦截网 64再被磁化后，能够吸附体积较大的废屑，而且拦截网 64设置在壳体61的内部后侧，能够提高对不同废屑的阶梯化拦截及吸附效果，而且能够防止废屑再次移动至壳体61的外部，起到对废屑的拦截与收集作用，确保废屑不会对流量计的测量结果造成不良影响。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。