一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计制造技术

本实用新型专利技术属于压缩空气系统流量测量领域，实现了一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计。发明专利技术内容主要涉及一种利用在管道外部产生按周期变化温度场，根据该温度场受到气流传热影响后的变化量与气体流量的关系，从而测量出管道中气体流量的方法和对应装置。本实用新型专利技术通过安装在气体管道外壁的自适应脉冲加热器，产生按周期变化的温度场，该热信号沿管道轴向传播并主要受到管内气体流动的散热作用影响，根据加热器上游的管道外壁测量点的温度趋势，计算相对动态均值，由于相对动态均值与流量成正比，可测得流量。本实用新型专利技术为管外捆绑式安装方式，装配拆卸方便，采用变温度场测量方式，可有效的抑制外界环境的温度干扰，测量耗时少，准确可靠。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压缩空气系统流量测量领域，涉及一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计。
技术介绍
气体作为一种能源存在的形态或能量的载体，在工业中的应用愈来愈广，而在压缩机系统领域中，气体流量是系统中的重要参数，其测量是关键技术，气体流量计在许多工业生产场合使用广泛。市面上用于气体流量测量的流量计，绝大多数都是介入式设备，比如热式流量 计、差压式流量计、靶式流量计等，需串联接入管道，不仅操作复杂，安装时影响工业生产，而且有干扰流动，存在压力损失及污损探头等问题。非介入测量技术可以不拆卸原有管路进行流量测量避免以上缺点，还可以实现多点测量等优点。但目前已有的设备，如超声波式，价格昂贵且可靠性极差，实用性远不能达到工业现场要求。因此气体的非介入式测量技术难度较大，目前尚无成熟的技术和产品。该技术的研发对于工业发展和经济节能，具有重大意义。本专利技术提出一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计，使用时，直接在管外捆绑式安装，装配拆卸方便，对工业生产无任何干扰。另外，该专利技术所提及的变温度场测量方式，可有效的抑制外界环境的温度干扰，配合高效的自适应脉冲加热器及隔热罩，使得测量耗时少，测量结果准确可靠，符合工业现场对管道气体流量的测量要求。另外由于其硬件成本低，可大规模应用于工业现场，并实现多点检测，有助于工业生产的监控，达到优化生产、节能减排的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种应用于工业气体管道流量测量，安装方便、操作简单、测量可靠，低成本的气体流量测量装置。本专利技术的技术方案利用管道周期变化温度场的特性测量气体流量的方法，其测量原理如下a) 根据需要流量测量的管道，选择合适的测量点，并对管道表面进行简单的清洁处理。将仪器的加热面紧贴在被测面上，并用配套的捆绑带固定。仪器上电，根据被测管道的直径，设定加热脉冲的周期T，为使管道内壁充分加，加热脉冲的周期不能太短，该周期的数值由下式得到T二 λ其中，k是增益系数，C是管道材料的比热容，P是管道材料的密度，λ是管道材料的热导率，d是管道的公称直径。仪器根据输入的管道直径数据，自动搜索数据库中存储的工业管道标准资料，找到对应的管道材料的比热容、密度及热导率。增益系数由控制器自动给出参考值，该值决定了测量耗时及测量的准确度，值越小，测量越快，准确度较低，反之亦然。用户可根据该参考值自行设定。b) 测量时，由处理机(6)发送加热电信号给驱动电路(4)，驱动热流阀(14)为加热工位、加热器(11)工作、水冷式制冷器(13)卸载，热量从加热器(11)传导至管道外壁(I)，管道被加热；然后，处理机(6)发送制冷电信号给驱动电路(4)，切换热流阀(14)为制冷工位、加热器(11)卸载、水冷式制冷器(13)工作，热量从管道外壁(I)传导至加热器(11)，管道被冷却。这样，重复上述操作实现了沿管道轴向方向传播的连续热脉冲(即周期变化温度场)的产生。c) 位于自适应脉冲加热器(2)上游一点的温度传感器⑶测量温度，并将测量数据通过A/D转换器(7)，传送给处理机(6)。基于以上测量值，选择其中一段温度信号曲线作为有效段，包含三个温度变化周期，通过对有效段曲线做线性拟合可以得到反映温度场特征的温度趋势(17)，计算相对动态均值f， Ji —/ = ，其中 A=Ab+nAa (2) A)其中A为动态均值，A0为气体流量为O时的基准值。Ab为温度趋势基准值(18)，Aa为温度趋势增加值(19)，根据流量与f的关系，Q= β · f(3)进而解算被测对象的流量Q，其中β为流量修正系数，该系数修正由于选择不同温度信号测量段所带来的偏差。本专利技术的优点本专利技术针对工业现场气体流量测量问题，提出了一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计，其作为一种管外测量手段，与传统测量手段最大的不同在于流量计无需接入管道中，避免现今串联式仪表由于与流体直接接触而带来的所有问题；充分利用温度场的周期性变化，抑制环境温度的干扰，并且根据该温度场特征在较短的时间内解算出对应的流量数据；操作方便，硬件成本低，安装拆卸便捷。附图说明图I是本专利技术流量仪器的结构简图。I 一被测管道； 2—自适应脉冲加热器；3—隔热罩；4一驱动电路； 5 —显不面板； 6 —处理机；7— A/D转换器； 8—温度传感器；图2是本专利技术中提及的自适应脉冲加热器结构简图9一被测管道外壁；10 —内导热硅脂； 11一加热器；12—柔性机构； 13 —水冷式制冷器； 14一热流阀；15—外导热硅脂；图3是本专利技术中提及的温度信号(三个周期)参数说明简图16一实际测量温度一时间/18—温度趋势基准值；19 一温度趋势增加值；具体实施方式下面对本专利技术作进一步的说明。I.自适应脉冲加热器(2)，其特征在于主要由热流阀(14)、加热器(11)以及水冷式制冷器(13)构成。热流阀(14)主要是由帕尔贴半导体元件组成，加热器(11)为陶瓷加热器组件、水冷式制冷器(4)的制冷水管穿插在内导热硅脂(10 )中。该自适应脉冲加热器可按要求产生周期性变化的热信号。为加强贴合度，作为加热面的热流阀(14)下端，有外导热硅脂(15)作为涂层。2.温度传感器(8)，其特征在于由钼热电阻组成，并且安装在自适应脉冲加热器(2)的上游端，该处的相对动态均·值与流量成正比关系。3.控制器，其特征在于控制器由驱动电路(4)、处理机(6)、显示面板(5)以及A/D转换器(7)构成。仪器电源接通后，输入被测管道直径，设定加热周期(仪器提供预设值)，随后开始测量，处理机(6)发送电信号给驱动电路(4)，驱动热流阀(14)、加热器(11)、水冷式制冷器(13)工作，产生周期性变化的热信号，随后温度传感器(8)测量管壁外侧，由气流影响后的温度场，并将测量数据通过A/D转换器(7)，传送给处理机￠)，最后解算流量，并在显示面板(5)上显示测量过程与计算结果。权利要求1.一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计，其特征在于该测量装置捆绑安装在管道外壁，其主要由自适应脉冲加热器(2)，温度传感器(8)，控制器组成；温度传感器(8)安装在自适应脉冲加热器(2)的上游段，测量管道外壁处温度场，处理机￠)对所测温度随时间变化的曲线拾取温度特征，解算气体流量；自适应脉冲加热器(2)主要由加热器(11)、柔性机构(12)、水冷式制冷器(13)和热流阀(14)组成，其附着在管道外壁。2.根据权利要求I中所述的一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计，其特征在于自适应脉冲加热器(2)中的加热器(11)，通过柔性机构(12)，连接以热流阀(14)与管道外壁贴附；柔性机构(12)根据不同管径的管道外形，自动调节自适应脉冲加热器的贴合面，即加热面的弧度，使热流阀(14)紧密贴附在管道外壁上，保证了充分的传热。3.根据权利要求I中所述的一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计，其特征在于自适应脉冲加热器(2)产生周期变化的温度场是由处理机(6)发送加热电信号给驱动电路(4)，驱动热流阀(14)至加热工位、水冷式制冷器(13)卸载、同时线阵列式的加热器(11)以管道的轴向为传热方向对管道加热；然后，处理机(6)发送制冷电信号给·驱动电路(4)，切换热流阀(14)至制冷工位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可抗环境温度干扰的管外捆绑式热脉冲气体流量计，其特征在于：该测量装置捆绑安装在管道外壁，其主要由自适应脉冲加热器(2)，温度传感器(8)，控制器组成；温度传感器(8)安装在自适应脉冲加热器(2)的上游段，测量管道外壁处温度场，处理机(6)？对所测温度随时间变化的曲线拾取温度特征，解算气体流量；自适应脉冲加热器(2)主要由加热器(11)、柔性机构(12)、水冷式制冷器(13)和热流阀(14)组成，其附着在管道外壁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范子川，
申请(专利权)人：蔡茂林，
类型：实用新型
国别省市：