The invention discloses a multi-channel ultrasonic gas flowmeter fault diagnosis and compensation method. The invention relates to an ultrasonic gas flow measuring device based on four channels, comprising four channels, an ultrasonic sensor, a tube section, a sensor front end processing module, a data acquisition control module and a computer. The invention firstly through online measurement of sound velocity determine the abnormal channel position measurement data and then abandon the abnormal channel, finally by adjusting the weight coefficient of other normal channels corresponding to the flow rate and flow calculation of gas pipeline based on measurement data of normal working channels, to compensate for the deviation channel after the failure of the flow measurement, the ultrasonic gas channel flowmeter can guarantee higher precision to exclude before fault after the channel failure. The present invention is to provide an effective solution for online fault diagnosis and compensation of multi-path ultrasonic gas flowmeter, the deviation of the proposed method can significantly reduce the flow measurement caused by channel fault.
【技术实现步骤摘要】
一种多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法
本专利技术涉及多声道超声波气体流量测量领域,尤其涉及一种多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法。
技术介绍
在天然气、煤气等气体输送过程中,稳定可靠地计量是保证贸易交接公平、公正的重要条件。在气体计量领域,超声波气体流量计凭借测量精度高、量程比宽、无压力损耗、可双向测量等优点,在欧美等发达国家天然气贸易交接计量中获得广泛应用。国内超声波气体流量计的研究和应用起步较晚,在西气东输工程中,天然气贸易交接和管道流量计量采用了高精度的超声波气体流量计,这在国内大口径输气管道计量系统中尚属首例。超声波气体流量计根据声道数量的不同可以分为单声道超声波气体流量计和多声道超声波气体流量计。多声道超声波气体流量计与单声道相比,能更好地适应动态流场分布,具有较高的测量精度,广泛应用于大口径天然气等气体贸易计量。在气体流量计量过程中,特别是在气体贸易交接计量等工业应用过程中,流量计必须保证持续稳定地运行,以保证气体流量计量的准确性,维护贸易交接的公平。在多声道超声波气体流量计运行的过程中,换能器、电路或其它原因故障均有可能导致流量计的某一声道测量出现异常。由于管道内气体流量是通过对各声道流速测量值加权积分计算得到的,因此当某一声道流量测量出现异常情况时,流量计量将出现较大偏差,这将造成巨大的经济损失。当出现声道故障问题后,一方面由于气体流量计量的不间断性不能马上切断管路进行故障的诊断和排除,另一方面流量计的生产厂家维修和更换流量计部件需要一定的时间。为了保证流量计在声道出现故障到问题解决这一时间段内仍能提供较高的计量精度,必须采取 ...
【技术保护点】
一种多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法,其特征在于包括以下步骤:1)四声道超声波气体流量计在管道内不同高度的水平截面上布置着四对超声波换能器。通过每对超声波换能器交替发射和接收超声波信号测得各个声道上超声波信号在顺、逆流中的渡越时间,然后根据时差法计算得到对应声道上的平均流速;2)通过判断单一声道上最大测量声速差是否在允许的范围内监测各个声道的工作状态,判断声道是否出现故障;3)通过将理论计算声速和同一条件下各声道的测量声速进行比较,根据各个声道上测量声速和理论计算声速之间的偏差是否在允许的范围内,判断声道是否出现故障,当故障发生时定位出现故障的声道;4)预先计算四声道超声波气体流量计的任意三个声道对应的最优权重系数;5)当某一声道出现故障时,利用其余正常工作声道的测量数据和对应的三声道最优权重系数计算管道内的气体流速,弥补声道出现故障后流速测量的偏差,管道内的气体流速计算公式如式(1)‑式(4)所示:V
【技术特征摘要】
1.一种多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法,其特征在于包括以下步骤:1)四声道超声波气体流量计在管道内不同高度的水平截面上布置着四对超声波换能器。通过每对超声波换能器交替发射和接收超声波信号测得各个声道上超声波信号在顺、逆流中的渡越时间,然后根据时差法计算得到对应声道上的平均流速;2)通过判断单一声道上最大测量声速差是否在允许的范围内监测各个声道的工作状态,判断声道是否出现故障;3)通过将理论计算声速和同一条件下各声道的测量声速进行比较,根据各个声道上测量声速和理论计算声速之间的偏差是否在允许的范围内,判断声道是否出现故障,当故障发生时定位出现故障的声道;4)预先计算四声道超声波气体流量计的任意三个声道对应的最优权重系数;5)当某一声道出现故障时,利用其余正常工作声道的测量数据和对应的三声道最优权重系数计算管道内的气体流速,弥补声道出现故障后流速测量的偏差,管道内的气体流速计算公式如式(1)-式(4)所示:VA=wBvB+wCvC+wDvD(1)VB=wAvA+wCvC+wDvD(2)VC=wAvA+wBvB+wDvD(3)VD=wAvA+wBvB+wCvC(4)其中,VA、VB、VC、VD分别为声道A、B、C、D发生故障时补偿后的管道内的气体流速,vA、vB、vC、vD分别是声道A、B、C、D上的流速测量值,wA、wB、wC、wD分别是声道A、B、C、D上流速的加权权重系数。2.根据权利要求1所述的多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法,其特征在于所述的四对超声波换能器的安装位置由Gauss-Jacobi积分方法确定。3.根据权利要求1所述的多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法,其特征在于所述的步骤2)具体为:在声道长度一定的情况下,各声道的测量声速只与该声道上超声波信号在顺、逆流中的渡越时间有关。在多声道超声波气体流量计正常运行的过程中,单一声道上测得的测量声速不会有明显的改变。当某一声道出现故障后,该声道上测量得到的顺、逆流渡越时间将偏离正常值,这将导致该声道上的测量声速偏离正常范围。当单一声道测量声速差超过允许的范围时,可判定该声道测量出现故障。4.根据权利要求1所述的多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法,其特征在于所述的步骤3)具体为:当某一声道出现故障后,该声道上...
【专利技术属性】
技术研发人员:王保良,刘丹丹,姜燕丹,冀海峰,黄志尧,李海青,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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