一种管路流量计算方法、装置及管路系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及监测技术领域，公开一种管路流量计算方法、装置及管路系统，该方法包括：确定管路的测量段内的流体在所述测量段两端的压力降；其中，所述测量段为在所述管路中按照预设长度选取的管段，所述测量段包括至少一条管道；根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系；根据所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，确定所述测量段内的流体的流量。该方法可根据计算得出管路内的流体的流量，不需采用流量计进行测量，因此可省去管路系统内的流量计，改善了因流量计的使用带来的能耗增加和使用成本上升问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及监测
，特别涉及一种管路流量计算方法、装置及管路系统。
技术介绍
目前，在用于输送流体的管路系统中，需在管路上安装压力表和流量计，以用于检测管路内的流体的压力和流量变化，并进行数据采集分析。然而，常用的流量计的测量部分会对流体的流动产生阻力，在流体的输送过程中增加了额外的能量消耗，不利于节能降耗。且常用的一些流量计结构复杂，其测量结果易受使用环境影响，在长期使用后续经常维护，增加了使用成本。因此，如何改善管路系统中因流量计的使用带来的能耗增加和使用成本上升问题，已成为本领与技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种管路流量计算方法、装置及管路系统，该方法可根据计算得出管路内的流体的流量，不需采用流量计进行测量，因此可省去管路系统内的流量计，改善了因流量计的使用带来的能耗增加和使用成本上升问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案：一种管路流量计算方法，包括：确定管路的测量段内的流体在所述测量段两端的压力降；其中，所述测量段为在所述管路中按照预设长度选取的管段，所述测量段包括至少一条管道；根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系；根据所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，确定所述测量段内的流体的流量。本专利技术提供的管路流量计算方法中，获取测量段内的流体在所述测量段两端的压力，并根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量，该方法不需采用流量计进行测量即可得出管路内的流体的流量，因此可省去管路系统内的流量计，改善了因流量计的使用带来的能耗增加和使用成本上升问题。优选地，在所述测量段包括一条管道时，所述根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，具体包括：根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系；根据所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的雷诺数；根据所述测量段的属性参数，确定所述测量段的相对粗糙度；根据所述测量段内的流体在所述测量段两端的压力、所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段的压力降与所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数的对应关系。优选地，所述根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，具体包括：所述测量段的属性参数包括所述管路的测量段的内径；所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系满足下列公式：d=18.8(Vfu)0.5=18.8(Wuρ)0.5;]]>其中，所述d为所述管路的测量段的内径；所述Vf为所述测量段内的流体的体积流量；所述W为所述测量段内的流体的质量流量；所述ρ为所述测量段内的流体的密度；所述u为所述测量段内的流体的平均流速。优选地，所述根据所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的雷诺数，具体包括:所述测量段内的流体的属性参数包括所述测量段内的流体的粘度；根据下列公式确定所述测量段内的流体的雷诺数:Re＝duρ/μ；其中，所述Re为所述测量段内的流体的雷诺数；所述μ为所述测量段内的流体的粘度。优选地，所述根据所述测量段的属性参数，确定所述测量段的相对粗糙度，具体包括：所述测量段的属性参数包括所述测量段内管壁的绝对粗糙度；所述测量段的相对粗糙度满足下列公式：λ＝64/Re，Re<2300；Re>2300；4000<Re<107；其中，所述λ为所述测量段内管壁的摩擦系数；所述ε为所述测量段内管壁的绝对粗糙度。优选地，所述根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段的压力降与所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数的对应关系，具体包括：所述测量段的属性参数包括所述测量段的长度、所述测量段上的管件的当量长度、所述测量段的两端所处的水平高度；所述测量段内的流体的属性参数包括所述测量段内的流体在所述测量段两端的流速；所述测量段的压力降与所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数的对应关系满足下列公式：ΔP＝ΔPa+ΔPN+ΔPf+ΔPc；ΔPa＝(Z2-Z1)ρg；ΔPN=u22-u122ρ;]]>ΔPc＝Sc*Vf2；Sc＝8344.29*Qc-0.103；或，ΔPf＝(SPIPE+SLOCAL)*Vf2；SPIPE=8λlgπ2d5;]]>或，Re>4000；Re<2300；其中，所述ΔP为所述测量段的总压力降；所述ΔPa为所述测量段的静压力降；所述ΔPN为所述测量段的速度压力降；所述ΔPf为所述测量段的摩擦压力降；所述ΔPc为所述测量段的表冷器压力降。所述g为重力加速度；所述Z2为所述测量段一端所处的水平高度，所述Z1为所述测量段另一端所处的水平高度；所述u2为所述测量段一端的平均流速，所述u2为所述测量段另一端的平均流速；所述Qc为表冷器冷温水流量；所述L为所述测量段的长度；所述Le为所述测量段上的管件的当量长度。优选地，在所述测量段包括多条管道时，所述根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，具体包括：根据所述测量段中的每条管道的属性参数和所述测量段中的每条管道中的流体的属性参数，确定所述测量段中的每条管道内的流体的流量与流速的对应关系。优选地，所述测量段中的每条管道的属性参数包括：所述测量段中的每条管道的阻抗、所述测量段中的每条管道的上泵扬程；所述测量段中的每条管道中的流体的属性参数包括：所述测量段中的每条管道内的流体在所述测量段中的每个节点上的压力；所述测量段中的每条管道内的流体的流量与流速的对应关系满足下列公式：AG=0ATP=S·G|G|-ΔH]]>其中，所述A为所述测量段中的管道的基本关联矩阵，且A＝[aij]n×m，其中，所述n、m均为正整数，且n+1为所述测量段中的管道的节点数量，所述m为所述测量段中的管道数量；且所述aij满足下列公式：aij1-10]]>其中，在所述测量段中的管道j的流体与所述测量段中的管道节点i相连，方向为离开节点i时，aij＝1；在所述测量段中的管道j的流体与所述测量段中的管道节点i相连，方向为指向节点i时，aij＝-1；在所述测量段中的管道j的流体与所述测量段中的管道节点i不相连时，aij＝0；所述G为各支路流量的m阶列向量，且G＝(G1,G2,…,Gm)T；所述P为n个节点压力的n阶列向量，且P＝(P1,P2,…,Pn)T；所述S为各路阻抗的m阶列向量，且S＝(S1,S2,…Sm)T；所述ΔH为各支路上泵扬程的m阶列向量，且ΔH＝(ΔH1，ΔH2，…,ΔHm)T；若第i段支路上没有水泵，则ΔHi＝0。本专利技术还提供了一种管路流量计算装置，包括：压力获取单元，用于确定管路的测量段内的流体在所述测量段两端的压力降；其中，所述测量段为在所述管路中按照预设长度选取的管段，所述测量段包括至少一条管道；第一计算单元，用于根据所述测量段的属性参数和所述测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管路流量计算方法，其特征在于，包括：确定管路的测量段内的流体在所述测量段两端的压力降；其中，所述测量段为在所述管路中按照预设长度选取的管段，所述测量段包括至少一条管道；根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系；根据所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，确定所述测量段内的流体的流量。

【技术特征摘要】
1.一种管路流量计算方法，其特征在于，包括：确定管路的测量段内的流体在所述测量段两端的压力降；其中，所述测量段为在所述管路中按照预设长度选取的管段，所述测量段包括至少一条管道；根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系；根据所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，确定所述测量段内的流体的流量。2.根据权利要求1所述的管路流量计算方法，其特征在于，在所述测量段包括一条管道时，所述根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，具体包括：根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系；根据所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的雷诺数；根据所述测量段的属性参数，确定所述测量段的相对粗糙度；根据所述测量段内的流体在所述测量段两端的压力、所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段的压力降与所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数的对应关系。3.根据权利要求2所述的管路流量计算方法，其特征在于，所述根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，具体包括：所述测量段的属性参数包括所述管路的测量段的内径；所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系满足下列公式：d=18.8(Vfu)0.5=18.8(Wuρ)0.5;]]>其中，所述d为所述管路的测量段的内径；所述Vf为所述测量段内的流体的体积流量；所述W为所述测量段内的流体的质量流量；所述ρ为所述测量段内的流体的密度；所述u为所述测量段内的流体的平均流速。4.根据权利要求2所述的管路流量计算方法，其特征在于，所述根据所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的雷诺数，具体包括:所述测量段内的流体的属性参数包括所述测量段内的流体的粘度；根据下列公式确定所述测量段内的流体的雷诺数:Re＝duρ/μ；其中，所述Re为所述测量段内的流体的雷诺数；所述μ为所述测量段内的流体的粘度。5.根据权利要求2所述的管路流量计算方法，其特征在于，所述根据所述测量段的属性参数，确定所述测量段的相对粗糙度，具体包括：所述测量段的属性参数包括所述测量段内管壁的绝对粗糙度；所述测量段的相对粗糙度满足下列公式：λ＝64/Re，Re<2300；1λ=1.74-2lg(2ϵd+18.7Reλ),Re>2300;]]>λ=0.0055(1+(20000ϵd+106/Re)1/3),4000<Re<107;]]>其中，所述λ为所述测量段内管壁的摩擦系数；所述ε为所述测量段内管壁的绝对粗糙度。6.根据权利要求2所述的管路流量计算方法，其特征在于，所述根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段的压力降与所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数的对应关系，具体包括：所述测量段的属性参数包括所述测量段的长度、所述测量段上的管件的当量长度、所述测量段的两端所处的水平高度；所述测量段内的流体的属性参数包括所述测量段内的流体在所述测量段两端的流速；所述测量段的压力降与所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数的对应关系满足下列公式：ΔP＝ΔPa+ΔPN+ΔPf+ΔPc；ΔPa＝(Z2-Z1)ρg；ΔPN=u22-u122ρ;]]>ΔPc＝Sc*Vf2；Sc＝8344.29*Qc-0.103；或，ΔPf＝(SPIPE+SLOCAL)*Vf2；SPIPE=8λlgπ2d5;]]>或，ΔPf=λLD·u2ρ2=6.26×104·λLVf2ρd5=6.26×104·λLW2d5ρ,Re>4000;]]>ΔPf=32μuld2,Re<2300;]]>其中，所述ΔP为所述测量段的总压力降；所述ΔPa为所述测量段的静压力降；所述ΔPN为所述测量段的速度压力降；所述ΔPf为所述测量段的摩擦压力降；所述ΔPc为所述测量段的表冷器压力降。所述g为重力加速度；所述Z2为所述测量段一端所处的水平高度，所述Z1为所述测量段另一端所处的水平高度；所述u2为所述测量段一端的平均流速，所述u2为所述测量段另一端的平均流速；所述Qc为表冷器冷温水流量；所述L为所述测量段的长度；所述Le为所述测量段上的管件的当量长度。7.根据权利要求1所述的管路流量计算方法，其特征在于，在所述测量段包括多条管道时，所述根据所述测量段的属性参数和所述测量段内的流体的属性参数，确定所述测量段内的流体的流量与流速的对应关系，具体包括：根据所述测量段中的每条管道的属性参数和所述测量段中的每条管道中的流体的属性参数，确定所述测量段中的每条管道内的流体的流量与流速的对应关系。8.根据权利要求7所述的管路流量计算方法，其特征在于，所述测量段中的每条管道的属性参数包括：所述测量段中的每条管道的阻抗、所述测量段中的每条管道的上泵扬程；所述测量段中的每条管道中的流体的属性参数包括：所述测量段中的每条管道内的流体在所述测量段中的每个节点上的压力；所述测量段中的每条管道内的流体的流量与流速的对应关系满足下列公式：AG=0ATP=S·G|G|-ΔH]]>其中，所述A为所述测量段中的管道的基本关联矩阵，且A＝[aij]n×m，其中，所述n、m均为正整数，且n+1为所述测量段中的管道的节点数量，所述m为所述测量段中的管道数量；且所述aij满足下列公式：aij1-10]]>其中，在所述测量段中的管道j的流体与所述测量段中的管道节点i相连，方向为离开节点i时，aij＝1；在所述测量段中的管道j的流体与所述测量段中的管道节点i相连，方向为指向节点i时，aij＝-1；在所述测量段中的管道j的流体与所述测量段中的管道节点i不相连时，aij＝0；所述G为各支路流量的m阶列向量，且G＝(G1,G2,…,Gm)T；所述P为n个节点压力的n阶列向量，且P＝(P1,P2,…,Pn)T；所述S为各路阻抗的m阶列向量，且S＝(S1,S2,…Sm)T；所述ΔH为各支路上泵扬程的m阶列向量，且ΔH＝(ΔH1，ΔH2，…,ΔHm)T；若第i段支路上没有水泵，则ΔHi...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋志春，徐培璠，王亚静，杨建文，
申请(专利权)人：新奥泛能网络科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13