一种流体流量测量方法技术

本发明专利技术公开一种流体流量测量方法，该方法包括以下步骤：采集待测流体的参量信号并获取流速数据；采集待测流体流经的管道的变截面信号并获取变截面数据；根据所述变截面数据及管道原始横截面参数获得变截面的面积；根据流体的流速和变截面的面积得到流体的体积流量，或结合待测流体的密度获得质量流量。解决现有技术中成本高、控制系统复杂、占用空间大等问题，实现提高量程比，减少测量管道和传感器，降低成本、控制系统和占用空间，并降低维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种流体流量测量方法
本专利技术涉及流量测量领域，具体是一种通过在测量过程中改变流体管道横截面积以提高测量的量程比的流体流量测量方法。
技术介绍
对于液体及气体的流量测量，通过在流体流经的管道上安装传感器，通过传感器测量电信号，通过该电信号能反映管道内部流体流动的压差，经过压差能计算出流体的流速，根据流体的密度ρ、流速v及横截面A与流量Q的关系即:Q＝ρ×v×A能获得质量流量或体积流量Q＝v×A；由于传感器测量范围的限制，能够感知的压差Δp在Δpmin～Δpmax之间，对于同一测量管道，流量的量程比：在实际使用场景中，有些流动过程的量程比很大，单个的常规流量计不能满足全量程测量的要求，为了克服这种缺陷，现有技术通常采用多个流量测量装置并联，通过阀门切换或组合的方式进行全量程测量，这种方式需要针对不同的流动状态切换不同的阀门组合，一方面测量过程较为繁琐，控制程序复杂，也需要更多的执行元件配合才能完成测量装置的切换；另一方面使得测量成本提高了若干倍；最后多个测量装置需要更大的安装空间，对适用环境提出了更高的要求，相应也大大增加了安装、维护和检修成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种流体流量测量方法，用于克服现有技术中成本高、控制流程复杂、需要安装空间较大等缺陷，通过在测量过程中改变流体管道横截面积以提高流量测量的量程比，大大减少了测量装置的数量，简化测量控制元件及程序，大大缩小了安装空间，并降低了安装、维护和检修成本。为实现上述目的，本专利技术提供一种流体流量测量方法，用于变截面流量测量系统，所述变截面流量测量系统包括管道、测量端安装在所述管道内部的传感器、能够使得所述管道内部横截面产生变化的变截面装置；在待测流体流经管道内部时通过变截面装置的动作以改变待测流体的流动参数；包括以下步骤：步骤1，采集待测流体的参量信号并获取流速数据；步骤2，采集待测流体流经的管道的变截面信号并获取变截面数据；步骤3，根据所述变截面数据及管道原始横截面参数获得变截面的面积；步骤4，根据流体的流速和变截面的面积得到体积流量，或结合待测流体的密度获得质量流量。本专利技术提供的流体流量测量方法，在测量过程中，根据流量检测量程范围需要，通过变截面装置在线动态改变流体流经管道的横截面积，使得压差传感器的检测信号处于正常检测范围，从而扩展流量测量系统的量程比，满足流量测量系统在复杂环境下的测量需求，减少了检测管道及传感器的数量及测量控制系统的规模，同时大大缩小了安装空间，并降低安装、维护和检修成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1a为专利技术实施例一提出的流体流量测量方法中传感器测量原理优选实施例一的示意图；图1b为专利技术实施例一提出的流体流量测量方法中传感器测量原理优选实施例二的示意图；图1c为专利技术实施例一提出的流体流量测量方法中传感器测量原理优选实施例三的示意图；图2a为实施例一中信号传输流程图；图2b为流速变化随压差的变化曲线图；图3为本专利技术实施例中椭圆等效变截面数据计算原理图；图4为本专利技术实施例中扁圆等效变截面数据计算原理图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。实施例一如附图1-4所示，本专利技术实施例提供一种流体流量测量方法，包括以下步骤：步骤S1，采集待测流体的参量信号并获取流速数据；这里给出三种获取待测流体流量的具体方式：具体实施方式一，通过采集待测流体流经测量段的压差，通过计算获得流速。参见图1a，通常通过两个压力传感器(测量端分别安装在检测管道变截面部位测得P2和检测管道入口端P1)或压差传感器(两个测量端分别安装在检测管道变截面部位和检测管道入口端)能够获取待测流体内部的压差信号，这里的压差信号通常是电信号，例如是电压信号或电流信号，通过电量与压力的换算关系能够获得流体流经管道检测段两端的压差，上述换算计算关系为公知技术，现有的传感器均能输出压差数据。例如流体的压差为Δp＝P1-P2。这里的Δp在下面区间内：Δpmin～Δpmax，其中：Δpmin为压差传感器有效量程最小值，Δpmax为压差传感器有效量程最大值。检测段具体参见图1中变截面装置作用箭头之间的细长部分。这种方式适用于管道在变截面轴向长度较短的情景。根据压差数据获得流体的流速；根据伯努利方程，能获得流体的流速v：其中，公式(1)中C为流出系数、β为直径比(r/R，其中R为检测管道半径，r为检测管道收到挤压变形后等效为圆形的半径)、ε为可膨胀系数、ρ为流体密度、Δp为压差,Δp＝P1-P2。具体实施方式二，参见图1b，通过采集待测流体的总压P总和静压P静，获得压差Δp”＝P总-P静，进而通过压差计算获得流速。在变截面管道中沿径向安装总压/静压组合传感器，管道内的测压点位置随变截面参数的变化可以通过流道截面的流体速度分布加以修正。总压与静压之差即为压差，获得流速v：...

【技术保护点】
1.一种流体流量测量方法，其特征在于，用于变截面流量测量系统，所述变截面流量测量系统包括管道、测量端安装在所述管道内部的传感器、能够使得所述管道内部横截面产生变化的变截面装置；在待测流体流经管道内部时通过变截面装置的动作以改变待测流体的流动参数；包括以下步骤：/n步骤1，采集待测流体的参量信号并获取流速数据；/n步骤2，采集待测流体流经的管道的变截面信号并获取变截面数据；/n步骤3，根据所述变截面数据及管道原始横截面参数获得变截面的面积；/n步骤4，根据流体的流速和变截面的面积得到体积流量，或结合待测流体的密度获得质量流量。/n

【技术特征摘要】
1.一种流体流量测量方法，其特征在于，用于变截面流量测量系统，所述变截面流量测量系统包括管道、测量端安装在所述管道内部的传感器、能够使得所述管道内部横截面产生变化的变截面装置；在待测流体流经管道内部时通过变截面装置的动作以改变待测流体的流动参数；包括以下步骤：
步骤1，采集待测流体的参量信号并获取流速数据；
步骤2，采集待测流体流经的管道的变截面信号并获取变截面数据；
步骤3，根据所述变截面数据及管道原始横截面参数获得变截面的面积；
步骤4，根据流体的流速和变截面的面积得到体积流量，或结合待测流体的密度获得质量流量。


2.如权利要求1所述的流体流量测量方法，其特征在于，在步骤1中所述待测流体的参量信号包括压差数据或漩涡频率中任一个；
采集待测流体的参量信号之后还包括以下步骤：
在待测流体的压差数据小于压差有效量程下限值或漩涡频率小于频率有效量程下限时，驱动变截面装置动作以减小待测流体流经的管道的横截面积；直到待测流体压差数据在压差有效量程范围内或漩涡频率在频率有效量程范围内时，停止驱动变截面装置动作。


3.如权利要求1所述的流体流量测量方法，其特征在于，在步骤1中所述待测流体的参量信号包括压差数据或漩涡频率中任一个；
采集待测流体的参量信号之后还包括以下步骤：
在待测流体的压差数据大于压差有效量程上限值或漩涡频率大于频率有效量程上限时，驱动变截面装置动作以增加待测流体流经的管道的横截面积；直到待测流体压差数据在压差有效量程范围内或漩涡频率在频率有效量程范围内时，停止驱动变截面装置动作。


4.如权利要求1所述的流体流量测量方法，其特征在于，在步骤1中所述待测流体的参...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇清，姜春林，
申请(专利权)人：姜春林，
类型：发明
国别省市：湖南;43