一种超声波流量计误差评价及修正方法技术

本发明专利技术提供了一种超声波流量计误差评价及修正方法，所述方法包括(1)建立管道模型；(2)进行流速误差评价；(3)建立超声波流量计测量误差修正模型；(4)输出修正后的超声波流量计流量误差。本发明专利技术给出非标准测试条件相对标准测试条件下的流速校正系数，可用于用水管网中非标准测试条件下超声波流量计测量场合，此时不需要提供足够长的直管段，对空间和成本要求低，通过提供的误差修正模型可使流量计测量误差处于

【技术实现步骤摘要】
一种超声波流量计误差评价及修正方法


[0001]本申请属于管道流量测量
，尤其涉及一种超声波流量计误差评价及修正方法。

技术介绍

[0002]水平衡测试是节水优化分析的基础环节，为探索有效节水途径、制定针对性节水措施、提高设备设施用水效率提供重要依据。目前水平衡测试时普遍采用超声波流量计测量法进行流量测试，超声波流量计具有压损小、测量精确度高、不干扰被测介质等优点，但当管道中存在弯管、阀门、泵等阻流件时，会对流体流动产生干扰，流动出现各种流型变化，如二次流扰流，非对称的流场分布和流速径向分量使超声波传播的方向和速度都产生变化进而影响流量计量精度。为提高测量准确性，通常采用的方法包括：
[0003](1)采用严格的标准测试条件，要求现场测点具有足够长的直管段、流向水平或自下而上等严格的标准测试条件，以保证流体流动状态尽量不受影响。而炼化企业80％以上的测点不符合以上标准测试条件，这种方法对于空间和成本要求高、不适用于实际应用场景。
[0004](2)由于标准测试条件的局限性，加装整流器成为比较有效的手段。由于整流器的形状结构、安装方式直接影响整流器的工作性能，因而工程应用中的整流器经常需针对特定的场合进行设计，因此造成流动调整器结构及性能参差不齐。此外，不合理的形状结构、不规范的安装方式会导致整流器下游流场紊乱，达不到整流效果。
[0005](3)采用多声道超声波流量计进行测量，更好地适应流场形态变化，提高测量精度。然而对于小管径超声波流量计，由于空间的限制，采用多声道方案较为困难，大多数只能采用单声道布局。
[0006]目前，针对广泛应用的单声道布局超声波流量计的误差修正技术尚未发现相关报道。现有技术主要针对管道内流速分布、误差影响规律进行探讨。
[0007]申请内容
[0008]为了克服现有技术中的上述缺陷，本专利技术针对现有技术存在的问题，提出一种针对非标准测试条件下的超声波流量计误差评价及修正方法，该方法能够利用基于python的机理模型建立与有限元模型建立相结合的技术快速建立管道模型，能够适用管道中存在弯管、阀门、泵等复杂阻流件时的场合，实现超声波流量计测量误差的快速且准确地评价以及修正，从而提高流量测量的准确度。
[0009]本专利技术提出一种超声波流量计误差评价及修正方法，其改进之处在于，所述方法包括
[0010](1)建立管道模型；
[0011](2)进行流速误差评价；
[0012](3)建立超声波流量计测量误差修正模型；
[0013](4)输出修正后的超声波流量计流量误差。
[0014]优选的，所述步骤(1)包括
[0015]基于python的机理模型与有限元模型建立管道模型，其中，所述机理模型获取阻流件的流动特性，所述有限元模型包括阻流件和管道。
[0016]优选的，所述步骤(2)包括
[0017]2‑
1获取超声波传播路径上沿流体流动方向的平均速度和流体恢复到充分发展状态的速度稳定值，并根据超声波流量计未修正的误差计算公式计算得到超声波流量计流速误差；
[0018]2‑
2改变超声波流量计所在位置，获取超声波流量计测量的多个数据点；
[0019]2‑
3以超声波流量计与阻流件的距离为变量，获得超声波流量计误差曲线。
[0020]进一步的，所述超声波流量计未修正的流速误差计算公式表示为：
[0021][0022]v1＝k1×
v
x
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0023][0024]式中，ε1为超声波流量计未修正的流速误差；v1为超声波流量计流速测量值，单位：m/s；vs为流速设定值，单位：m/s；k1为针对模型的流速修正系数；vx为超声波传播路径上沿流体流动方向的平均速度，单位：m/s；vm为流速稳定值，单位：m/s。
[0025]优选的，所述步骤(3)包括
[0026]3‑
1根据超声波流量计流速测量值v1及流速设定值vs，定义流速设定值与超声波流量计流速测量值的比值为超声波流量计的流速修正系数k2；
[0027][0028]利用流速校正系数k2、流速测量值v1、管道横截面积S，计算得到修正后的流量；
[0029]q2＝k2×
v1×
S
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0030]3‑
2将流速修正系数k2与距离之间的关系进行数据拟合，获得超声波流量计流量误差修正模型。
[0031]其中，超声波流量计流量误差修正模型可表示为：
[0032]k2＝AZ5+BZ4+CZ3+DZ2+EZ+F
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0033]Y＝X
×
k2ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0034]式中，A、B、C、D、E、F为拟合参数；Y为超声波流量计修正后的流量值，Z为测量点与阻流件之间的距离，X为流量计的流量测量值。
[0035]进一步的，所述流速修正系数k2与距离之间的关系进行数据拟合中距离之间为测量点和阻流件之间的距离。
[0036]进一步的，所述Z为测量点与阻流件之间的距离中测量点为流量计沿管道轴线的中点。
[0037]优选的，所述步骤(4)包括利用超声波流量计误差修正模型得到修正后的流量值Y，进而得到修正后的超声波流量计流量误差；
[0038]流量误差计算公式为：
[0039][0040]式中，ε2为修正后超声波流量计的流量误差。
[0041]优选的，根据阻流件类型和超声波流量计安装位置的不同组合提供不同条件下的流量计误差修正模型。
[0042]进一步的，所述流量计上游和下游都为弯管，或所述流量计上游和下游都为阀门，或所述流量计上游为弯管、下游为阀门，或所述流量计上游为阀门、下游为弯管。
[0043]本专利技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0044]本专利技术提供了一种针对非标准测试条件下的超声波流量计误差评价及修正方法，给出非标准测试条件相对标准测试条件下的流速校正系数，可用于用水管网中非标准测试条件下超声波流量计测量场合，此时不需要提供足够长的直管段，对空间和成本要求低，通过提供的误差修正模型可使流量计测量误差处于
±
0.5％以内，准确度高。
[0045]本专利技术提供的超声波流量计误差评价以及修正方法适用场合包括流量计上游和下游都为弯管，流量计上游和下游都为阀门，流量计上游为弯管、下游为阀门，流量计上游为阀门、下游为弯管等，不受超声波流量计安装方式以及阻流件类型的影响，适用条件广。
[0046]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0047]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性具体实施方式所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0048]图1是根据本申请的一种超声波流量计误差评价本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波流量计误差评价及修正方法，其特征在于，所述方法包括(1)建立管道模型；(2)进行流速误差评价；(3)建立超声波流量计测量误差修正模型；(4)输出修正后的超声波流量计流量误差。2.根据权利要求1所述的一种超声波流量计误差评价及修正方法，其特征在于，所述步骤(1)包括基于python的机理模型与有限元模型建立管道模型，其中，所述机理模型获取阻流件的流动特性，所述有限元模型包括阻流件和管道。3.根据权利要求1所述的一种超声波流量计误差评价及修正方法，其特征在于，所述步骤(2)包括2
‑
1获取超声波传播路径上沿流体流动方向的平均速度和流体恢复到充分发展状态的速度稳定值，并根据超声波流量计未修正的误差计算公式计算得到超声波流量计流速误差；2
‑
2改变超声波流量计所在位置，获取超声波流量计测量的多个数据点；2
‑
3以超声波流量计与阻流件的距离为变量，获得超声波流量计误差曲线。4.根据权利要求2所述的一种超声波流量计误差评价及修正方法，其特征在于，所述超声波流量计未修正的流速误差计算公式表示为：v1＝k1×
v
x
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，ε1为超声波流量计未修正的流速误差；v1为超声波流量计流速测量值，单位：m/s；vs为流速设定值，单位：m/s；k1为针对模型的流速修正系数；vx为超声波传播路径上沿流体流动方向的平均速度，单位：m/s；vm为流速稳定值，单位：m/s。5.根据权利要求1所述的一种超声波流量计误差评价及修正方法，其特征在于，所述步骤(3)包括3
‑
1根据超声波流量计流速测量值v1及流速设定值vs，定义流速设定值与超声波流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩卓，张向农，孙鹏程，范路，李丹丹，焦云强，张杰，张晓菡，刘心颖，张欢欢，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司，
类型：发明
国别省市：