一种超声法压差法废液流速冗余测量装置

1.一种超声法压差法废液流速冗余测量装置，其特征是，该超声法压差法废液流速冗余测量装置包括左法兰盘（1），管径管道（2）、超声发射模块A（3）、超声接收模块B（4）、右法兰盘（5）、超声接收模块A（6）、密封采样接口（7）、采样管道（8）、压强流速测量装置（9）、超声发射模块B（10）、温度计接口（11）、电子温度计（12）、MCU处理模块（13）和液晶显示屏（14）；
左法兰盘（1）管道连接管径管道（2），管径管道（2）管道连接右法兰盘（5），整体构成法兰节，法兰节内部密闭；在法兰节左侧管径管道（2）下管道外壁设置超声发射模块A（3）和超声接收模块B（4），以法兰节中线为中线，在法兰节右侧管径管道（2）上管道外壁设置超声发射模块B（10）和超声接收模块A（6）；超声发射模块A（3）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声接收模块A（6），超声接收模块B（4）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声发射模块B（10）；在管径管道（2）的中线位置超声发射模块B（10）与超声接收模块A（6）一侧管壁上设置密封采样接口（7），采样管道（8）一端穿过密封采样接口（7）连通管径管道（2）的内部，另一端连通压强流速测量装置（9），密封采样接口（7）保持管径管道（2）的内部密闭；在密封采样接口（7）左侧管径管道（2）的管壁上设置温度计接口（11），电子温度计（12）测量端物理连通管径管道（2）液体，温度计接口（11）保持管径管道（2）的内部密闭；压强流速测量装置（9）变压强信号为电信号，电子温度计（12）变温度信号为电信号，电子温度计（12）、超声发射模块A（3）、超声接收模块B（4）、超声接收模块A（6）、压强流速测量装置（9）、超声发射模块B（10）电连接MCU处理模块（13），MCU处理模块（13）电连接液晶显示屏（14）和上位计算机。

一种超声法压差法废液流速冗余测量装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于水污染源在线监管领域，具体涉及一种超声法压差法废液流速冗余测量装置。\n背景技术\n[0002] 经济快速发展的同时，排放废水废气的量也在剧烈增加。如果不加以限制，废水废气可能吞噬人类社会的发展成果。保护环境的重要一步是严格控制污水的排放量，那么废水流速/流量测量装置是必须的设备。在我国企业的污水排放量依靠第三方监督测量，第三方使用的量具就是废水流速/流量测量装置。双方关于废水流速测量装置的准确度是争议重点。毕竟，液体流速乘以时间就是排放总量。如果同时使用几种流量测量装置冗余测量，其测量结果可以得到多方的认可。常用的流量测量装置因为测量原理的不同，有诸多种类。\n如在排水管中设置机械涡轮，水流带动涡轮转动，涡轮驱动发电机转动，发电机的瞬时电量的大小与液体流速成正比。同样根据伯努利原理，在定流量的条件下，管径大则流速小，其液体内部的压强大；反之管径小则流速大，其液体内部的压强小。为了准确测量冗余测量装置在车辆管径内部压强的同时，把机械涡轮和发电机装入管道中，就是机械涡轮、压差法液体流速冗余测量装置的技术路线；同时为方便同排污管道衔接，该液体流速冗余测量装置的外形设计成两侧法兰中间管径的法兰阀门结构。\n实用新型内容\n[0003] 按照本实用新型的目的是提供机械涡轮电机加压差法液体流速冗余测量装置，减少流量准确度争议，减少污水排量的误差。\n[0004] 本实用新型的技术方案：一种超声法压差法废液流速冗余测量装置，该液体流速冗余测量装置包括左法兰盘（1），管径管道（2）、超声发射模块A（3）、超声接收模块B（4）、右法兰盘（5）、超声接收模块A（6）、密封采样接口（7）、采样管道（8）、压强流速测量装置（9）、超声发射模块B（10）、温度计接口（11）、电子温度计（12）、MCU处理模块（13）和液晶显示屏（14）；整体如图1所示，左法兰盘（1）管道连接管径管道（2），管径管道（2）管道连接右法兰盘（5），整体构成法兰节，法兰节内部密闭；在法兰节左侧管径管道（2）下管道外壁设置超声发射模块A（3）和超声接收模块B（4），以法兰节中线为中线，在法兰节右侧管径管道（2）上管道外壁设置超声发射模块B（10）和超声接收模块A（6）；超声发射模块A（3）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声接收模块A（6），超声接收模块B（4）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声发射模块B（10）；在管径管道（2）的中线位置超声发射模块B（10）与超声接收模块A（6）一侧管壁上设置密封采样接口（7），采样管道（8）一端穿过密封采样接口（7）连通管径管道（2）的内部，另一端连通压强流速测量装置（9），密封采样接口（7）保持管径管道（2）的内部密闭；在密封采样接口（7）左侧管径管道（2）的管壁上设置温度计接口（11），电子温度计（12）测量端物理连通管径管道（2）液体，温度计接口（11）保持管径管道（2）的内部密闭；如图2所示，压强流速测量装置（9）变压强信号为电信号，电子温度计（12）变温度信号为电信号，电子温度计（12）、超声发射模块A（3）、超声接收模块B（4）、超声接收模块A（6）、压强流速测量装置（9）、超声发射模块B（10）电连接MCU处理模块（13），MCU处理模块（13）电连接液晶显示屏（14）和上位计算机。\n[0005] 本实用新型超声法压差法废液流速冗余测量装置的工作原理工作过程简述：根据废水的流量选用合适管径的测量装置，断开废水废液管道网，把超声法压差法废液流速冗余测量装置法兰接入废水废液管道网。废水废液从左法兰盘（1）进入测量装置法兰节中，从另一侧右法兰盘（5）流出。根据伯努利原理，管道内部的流速与液体压强成反比关系。管径管道内部的流速小，管径管道内部的流速大。密封采样接口（7）内的采样管道（8）连通压强流速测量装置（9），把管径内压强传递给压强流速测量装置（9），压强流速测量装置（9）变压强信号为流速电信号（方波），传递给MCU处理模块（13）。\n[0006] MCU处理模块（13）电连接超声发射模块B（10）、超声发射模块A（3）、超声接收模块A（6）、超声接收模块B（4）和电子温度计（12），超声发射模块A（3）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声接收模块A（6）；根据多普勒原理，超声波顺废水流方向传播，超声接收模块A（6）接收的超声波波长变长；超声接收模块B（4）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声发射模块B（10）；根据多普勒原理，超声波逆废水流方向传播，超声接收模块B（4）接收的超声波波长变短；由于超声波的传播速度还与液体的温度有关， MCU处理模块（13）参照废水温度的条件下，根据多普勒原理两次计算废水流速。MCU处理模块（13）把超声波获得的流速信号和压强流速测量装置（9）的流速电信号冗余处理后显示废水流速并上传递给上位机。\n[0007] 本实用新型一种超声法压差法废液流速冗余测量装置的有益效果是：由压强测量装置测量管径中的压强转换为流速电信号，由超声波获得的流速信号，冗余处理得到更为准确的流速信号，显示并上传上位机。超声法压差法废液流速冗余测量装置中没有运动部件，内部压强损失小，可长时间无故障工作。\n附图说明\n[0008] 图（1）一种超声法压差法废液流速冗余测量装置的结构示意图。\n[0009] 图（2）一种超声法压差法废液流速冗余测量装置的电路图\n[0010] 图中：图中： 1、左法兰盘，2、管径管道，3、超声发射模块A,4、超声接收模块B,5、右法兰盘,6、超声接收模块A,7、密封采样接口,8、采样管道,9、压强流速测量装置,10、超声发射模块B,11、温度计接口,12、电子温度计,13、MCU处理模块,14、液晶显示屏。\n具体实施方式\n[0011] 实施例以某公司生产的XHXLS2021‑1 废水排放管理系统的液体流速冗余测量法兰节为例，结合说明书图1说明如下：超声波发射、接收模块采用环形压电阵列，超声波在废水管道中激励、接收的频率是305kHz、L（0,5）模态,对纵向模态在载流管道中的顺向、逆向传播特性进行了验证研究。研究结果表明,载流管道内频率305kHz的L（0,5）模态的群速度与液体流速呈近似线性变化。该液体流速冗余测量装置包括左法兰盘（1），管径管道（2）、超声发射模块A（3）、超声接收模块B（4）、右法兰盘（5）、超声接收模块A（6）、密封采样接口（7）、采样管道（8）、压强流速测量装置（9）、超声发射模块B（10）、温度计接口（11）、电子温度计（12）、MCU处理模块（13）和液晶显示屏（14）；整体如图1所示，左法兰盘（1）管道连接管径管道（2），管径管道（2）管道连接右法兰盘（5），整体构成法兰节，法兰节内部密闭；在法兰节左侧管径管道（2）下管道外壁设置超声发射模块A（3）和超声接收模块B（4），以法兰节中线为中线，在法兰节右侧管径管道（2）上管道外壁设置超声发射模块B（10）和超声接收模块A（6）；超声发射模块A（3）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声接收模块A（6），超声接收模块B（4）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声发射模块B（10）；在管径管道（2）的中线位置超声发射模块B（10）与超声接收模块A（6）一侧管壁上设置密封采样接口（7），采样管道（8）一端穿过密封采样接口（7）连通管径管道（2）的内部，另一端连通压强流速测量装置（9），密封采样接口（7）保持管径管道（2）的内部密闭；在密封采样接口（7）左侧管径管道（2）的管壁上设置温度计接口（11），电子温度计（12）测量端物理连通管径管道（2）液体，温度计接口（11）保持管径管道（2）的内部密闭；如图2所示，压强流速测量装置（9）变压强信号为电信号，电子温度计（12）变温度信号为电信号，电子温度计（12）、超声发射模块A（3）、超声接收模块B（4）、超声接收模块A（6）、压强流速测量装置（9）、超声发射模块B（10）电连接MCU处理模块（13），MCU处理模块（13）电连接液晶显示屏（14）和上位计算机。超声法压差法废液流速冗余测量装置的工作原理工作过程简述：根据废水的流量选用合适管径的测量装置，断开废水废液管道网，把超声法压差法废液流速冗余测量装置法兰接入废水废液管道网。废水废液从左法兰盘（1）进入测量装置法兰节中，从另一侧右法兰盘（5）流出。根据伯努利原理，管道内部的流速与液体压强成反比关系。管径管道内部的流速小，管径管道内部的流速大。密封采样接口（7）内的采样管道（8）连通压强流速测量装置（9），把管径内压强传递给压强流速测量装置（9），压强流速测量装置（9）变压强信号为流速电信号（方波），传递给MCU处理模块（13）。\n[0012] MCU处理模块（13）电连接超声发射模块B（10）、超声发射模块A（3）、超声接收模块A（6）、超声接收模块B（4）和电子温度计（12），超声发射模块A（3）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声接收模块A（6）；根据多普勒原理，超声波顺废水流方向传播，超声接收模块A（6）接收的超声波波长变长；超声接收模块B（4）穿过管径管道（2）内部液体声学连接超声发射模块B（10）；根据多普勒原理，超声波逆废水流方向传播，超声接收模块B（4）接收的超声波波长变短；由于超声波的传播速度还与液体的温度有关， MCU处理模块（13）参照废水温度的条件下，根据多普勒原理两次计算废水流速。MCU处理模块（13）把超声波获得的流速信号和压强流速测量装置（9）的流速电信号冗余处理后显示废水流速并上传递给上位机。\n[0013] 本实用新型一种超声法压差法废液流速冗余测量装置的有益效果是：由压强测量装置测量管径中的压强转换为流速电信号，由超声波获得的流速信号，冗余处理得到更为准确的流速信号，显示并上传上位机。超声法压差法废液流速冗余测量装置中没有运动部件，内部压强损失小，可长时间无故障工作。