專利名稱：一種液體渦輪流量計(jì)及其流量計(jì)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體流量計(jì)及其流量計(jì)量方法，尤其涉及一種液體渦輪流 量計(jì)及其流量計(jì)量方法。
背景技術(shù)：
目前石油化工系統(tǒng)常用的流量計(jì)主要是容積式流量計(jì)和速度式流量計(jì)。 容積式流量計(jì)測(cè)量高粘度的流體時(shí)，具有較高的測(cè)量精度。其工作原理是 將流過管路中的流量，以具有標(biāo)準(zhǔn)容積的計(jì)量空間連續(xù)不斷的進(jìn)行測(cè)量，根據(jù) 該標(biāo)準(zhǔn)容積的容積值和連續(xù)測(cè)量的累積次數(shù)，得到通過該流量計(jì)的累積流量。 容積式流量計(jì)測(cè)量體積流量時(shí)，不受流體密度和粘度的影響，對(duì)流動(dòng)狀態(tài)和速 度分布無特殊要求。但是它對(duì)流體的潔凈度要求較高，由于它是用具有標(biāo)準(zhǔn)體 積的計(jì)量空間來測(cè)量流量的，因此體積比較龐大，不適用于大流量下的液體計(jì) 量。
常用的速度式流量計(jì)有渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流 量計(jì)等。渦輪流量計(jì)是利用流體流動(dòng)推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，流體的流速與葉輪的旋轉(zhuǎn) 角速度成正比，通過測(cè)量葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度，就可得到流體的流速，從而得到 管道內(nèi)流量。它具有體積小、重量輕、量程比寬、適應(yīng)性能強(qiáng)的特點(diǎn)。但現(xiàn)有 的渦輪流量計(jì)，整流體與流量計(jì)分體設(shè)置不能達(dá)到良好的穩(wěn)流效果，并且現(xiàn)有 的渦輪流量計(jì)沒有充分考慮客觀因素的影響，因而，流量計(jì)量不夠準(zhǔn)確。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種液體渦輪流量計(jì)及其流量計(jì)量方 法，整流器與流量計(jì)本體集成一體結(jié)構(gòu)，改變傳統(tǒng)整流器與流量計(jì)分離的方式， 并且設(shè)置實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償及多段非線性修正，使流量計(jì)量更精確。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，包
括流量計(jì)本體，具有液體入口、液體出口及檢出接口；
整流器，設(shè)置在所述流量計(jì)本體內(nèi)，包括多根細(xì)管，所述整流器具有液體 入口端及液體出口端，所述整流器的液體入口端位于所述流量計(jì)本體的液體入
口處；
渦輪流量計(jì)，固定設(shè)置在所述流量計(jì)本體內(nèi)并與所述整流器液體出口端相 對(duì)，所述渦輪流量計(jì)包括渦輪、傳感器，所述傳感器與所述檢出接口相對(duì)設(shè)置， 所述傳感器包括脈沖傳感器和溫度傳感器；
流量積算儀，設(shè)置在所述流量計(jì)本體外的所述檢出器接口上并連接所述傳 感器，接收傳感器采集的信號(hào)，所述流量積算儀又包括
流量運(yùn)算單元，接收所述脈沖傳感器的脈沖信號(hào)并運(yùn)算處理；
溫度補(bǔ)償單元，接收所述溫度傳感器的溫度信號(hào)并實(shí)時(shí)補(bǔ)償由于溫度引起 的變化量；
顯示裝置，連接所述流量積算儀并顯示監(jiān)測(cè)的或運(yùn)算的結(jié)果數(shù)據(jù)； 供電部，連接所述流量積算儀。
上述的液體渦輪流量計(jì)，其中，所述溫度補(bǔ)償單元又包括用于直接監(jiān)測(cè) 所述液體溫度的監(jiān)測(cè)模塊，以及用于根據(jù)不同液體溫度體積系數(shù)實(shí)時(shí)在線溫度 補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償模塊。
上述的液體渦輪流量計(jì)，其中，所述流量積算儀還包括信息傳輸單元，所 述信息傳輸單元又包括脈沖信號(hào)輸出端口、 4 20mA模擬信號(hào)輸出端口以及 RS-485通訊端口。
上述的液體渦輪流量計(jì)，其中，所述流量積算儀為TMCS-90S-D型系列 微功耗集成芯片。
上述的液體渦輪流量計(jì)，其中，所述流量積算儀還包括多段非線性修正單 元，用于修正所述渦輪流量計(jì)的誤差。
上述的液體渦輪流量計(jì)，其中，所述渦輪的轉(zhuǎn)子上設(shè)有6片螺旋葉片，葉 片傾角為35。，葉片重疊度為0.7 1.1之間。
上述的液體渦輪流量計(jì)，其中，所述整流器設(shè)置的多根細(xì)管為不銹鋼管， 其數(shù)量為19、 21、 35或42中之一。
上述的液體渦輪流量計(jì)，其中，所述供電部包括內(nèi)置3.6V鋰電池及外接 電源DC12 24V變壓器。上述的液體渦輪流量計(jì)，其中，所述流量計(jì)本體的頂部?jī)A斜安裝有保護(hù)罩， 所述流量積算儀、所述供電部固定設(shè)置在所述保護(hù)罩內(nèi)，所述顯示裝置設(shè)置在 所述保護(hù)罩上。
上述的液體渦輪流量計(jì)，其中，所述流量計(jì)本體為圓柱形殼體，兩端口處 分別設(shè)置有外連接槽，所述流量計(jì)本體底部設(shè)置有支腳，頂部設(shè)置有提手。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于上述的液體渦輪流量計(jì)的流 量計(jì)量方法，其特征在于，包括步驟
步驟100，輸送的液體經(jīng)所述整流器整流、所述整流體壓縮再經(jīng)過所述渦 輪流量計(jì)監(jiān)測(cè)后輸出；
步驟110,所述渦輪流量計(jì)上的脈沖傳感器將液體經(jīng)過產(chǎn)生的脈沖信號(hào)傳 送至所述積算儀微處理器；
步驟120，所述積算儀微處理器將接收到的脈沖信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、 計(jì)數(shù)后得出一初級(jí)流量信號(hào)；
步驟130，所述溫度傳感器將采集的溫度信號(hào)傳送至所述積算儀處理器；
步驟140，所述積算儀處理器將接收的溫度信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換，選取 不同的溫度補(bǔ)償模型，對(duì)所述初級(jí)流量信號(hào)進(jìn)行修正得到二級(jí)流量信號(hào)；
步驟160，輸出及儲(chǔ)存流量信號(hào)。
上述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，其中，所述步驟140之后還包括 步驟150，對(duì)所述二級(jí)流量信號(hào)進(jìn)行流量所在范圍區(qū)間的區(qū)間判斷，選取不同 的流量?jī)x表系數(shù)進(jìn)行二次修正。
上述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，其中，所述溫度補(bǔ)償模型包括 柴油、噴氣燃油以及汽油的溫度補(bǔ)償模型，所述溫度補(bǔ)償以2(TC為基準(zhǔn)進(jìn)行 換算，計(jì)算公式為K。-，-/(卜20)]
式中，K。為油品20'C體積；為油品t'C體積； /:為油品溫度體積系數(shù)；"為輸油實(shí)際溫度。
上述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，其中，所述流量?jī)x表系數(shù)用公式 表示為《=/^v
式^,《為比例系數(shù)稱為流量計(jì)的儀表系數(shù)； /:為渦輪流量計(jì)的脈沖頻率； 《"為通過流量計(jì)的流量。上述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，其中，還包括步驟170，顯示/
輸出運(yùn)算的結(jié)果或即時(shí)監(jiān)測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明液體渦輪流量計(jì)適應(yīng)溫度范圍比較寬，用 于輕質(zhì)油品的計(jì)量，整流器與流量計(jì)本體集成一體結(jié)構(gòu)，改變了現(xiàn)有整流器與 流量計(jì)分離的方式，結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠，體積小、重量輕，使用十分方便， 解決了輸送油品時(shí)復(fù)雜流態(tài)下準(zhǔn)確計(jì)量的問題。通過充分考慮了液體的體積溫 度變化規(guī)律和粘性對(duì)儀表系數(shù)的影響因素，建立了不同油品的溫度補(bǔ)償模型， 確定了溫度補(bǔ)償系數(shù)和多段非線性修正方法，保證了流量計(jì)計(jì)量的一致性和準(zhǔn) 確性。進(jìn)入流量計(jì)的液體，整流器對(duì)流態(tài)進(jìn)行平整，有效防止了流量波動(dòng)對(duì)流 量計(jì)的沖擊。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的 限定。
圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖； 圖2為圖1的側(cè)視圖3a為整流器第一種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3b為整流器第二種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3c為整流器第三種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3d為整流器第四種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明渦輪流量iH卜工fP流程圖。
其中，附圖標(biāo)記
1 流量計(jì)本體2整流器
21整流器細(xì)管3大隔套
4 左支承5長(zhǎng)軸
6 前隔套7渦輪
71渦輪葉片8中隔套
9 智能積算儀10檢出接口
11 右支承12支承架
13軸承14傳感器15外連接槽 16保護(hù)罩
17顯示器 18支腳
19提手 20表頭固定套
A 液體入口 B液體出口
C 信號(hào)輸出及儲(chǔ)存
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述 請(qǐng)參閱圖l、圖2本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
如圖所示的本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明揭示一種液體渦輪流量計(jì)，包
括流量計(jì)本體l、整流器2、渦輪流量計(jì)、流量積算儀9、顯示裝置17以及
供電部。
如圖1所示，流量計(jì)本體l，具有液體入口A、液體出口B及檢出器接口 10;整流器2，包括設(shè)置在流量計(jì)本體內(nèi)的多根細(xì)管21，整流器2具有液體入 口端及液體出口端，整流器的液體入口端位于流量計(jì)本體的液體入口 A處。 渦輪流量計(jì)，固定設(shè)置在流量計(jì)本體內(nèi)且相對(duì)于整流器液體出口端，渦輪流量 計(jì)包括渦輪7、傳感器14，傳感器14對(duì)應(yīng)檢出接口 10設(shè)置，傳感器14又包 括脈沖傳感器和溫度傳感器。流量積算儀9，設(shè)置在流量計(jì)本體外的檢出器接 口 10上，并連接傳感器14，接收傳感器14采集的信號(hào)，流量積算儀9采用 TMCS-90S-D型系列微功耗集成芯片，該微功耗集成芯片中包括流量運(yùn)算單 元、溫度補(bǔ)償單元及多段非線性修正單元，溫度補(bǔ)償單元又包括，用于直接監(jiān) 測(cè)液體溫度的監(jiān)測(cè)模塊，以及用于根據(jù)不同液體溫度體積系數(shù)實(shí)時(shí)在線溫度補(bǔ) 償?shù)臏囟妊a(bǔ)償模塊。顯示器17連接流量積算儀9用于顯示監(jiān)測(cè)的或運(yùn)算的結(jié) 果數(shù)據(jù)。
渦輪7的固定方式為，將左右支承4、 11分別通過多爪的支承架12固定 于流量計(jì)本體1的內(nèi)壁，將一長(zhǎng)軸5的兩端分別固定于左支承4與右支承11 上，渦輪7通過一對(duì)軸承13套裝于長(zhǎng)軸5上，左右軸承之間設(shè)置有中隔套8， 左軸承13的前端與左支承4之間還設(shè)置有前隔套6。
整流器2與左支承4之間的流量計(jì)本體內(nèi)壁上還設(shè)置有大隔套3。 液體經(jīng)過整流器2的多根細(xì)管整流，再經(jīng)過左支承4的支承架均勻的作用在葉輪上。
流量計(jì)轉(zhuǎn)子部分采用滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，渦輪7與長(zhǎng)軸5之間設(shè)置滾動(dòng)軸承13， 當(dāng)液體推動(dòng)渦輪葉片71旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)渦輪7和滾動(dòng)軸承13的外套旋轉(zhuǎn)，滾 動(dòng)軸承13的滾珠也轉(zhuǎn)動(dòng)，而滾動(dòng)軸承13的內(nèi)套靜止，從而保證長(zhǎng)軸5不轉(zhuǎn)動(dòng), 達(dá)到小摩擦的效果。
當(dāng)液體流經(jīng)傳感器時(shí)，在整流器導(dǎo)流體作用下得到整流并加速。由于渦輪 葉片與液體流向成一定角度，在加速流體作用下，葉輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，克服摩 擦力矩和流體阻力矩后，渦輪開始旋轉(zhuǎn)，在一定流量范圍內(nèi)，渦輪轉(zhuǎn)速與流體 體積流量成正比，葉輪旋轉(zhuǎn)切割磁力線，周期地改變線圈中的磁通量，使線圈 兩端感應(yīng)出與流體體積流量成正比的脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大、濾波、整形后 送入微功耗集成芯片的流量運(yùn)算單元進(jìn)行運(yùn)算處理，并顯示于顯示器17上。
溫度補(bǔ)償單元，接收傳感器的溫度信號(hào)并實(shí)時(shí)補(bǔ)償由于溫度引起的變化 量。流體的體積隨溫度的變化而變化， 一般來說，溫度升高，體積膨脹。流體 的這種屬性稱為熱膨脹性，用熱膨脹率表示。不同流體具有不同的膨脹率。
渦輪流量計(jì)的溫度傳感器采用高精度的Pt1000熱電偶，可精確測(cè)量輸送 液體的溫度。根據(jù)測(cè)得的溫度可連續(xù)進(jìn)行(每間隔4s)溫度補(bǔ)償。
輸油管線系統(tǒng)輸油的流體主要有汽油、噴氣燃料和柴油三種。當(dāng)輸送不同 流體時(shí)應(yīng)采用不同的體積溫度系數(shù)。
對(duì)于汽油，當(dāng)密度為0.710-0.730時(shí)，溫度體積系數(shù)為0.00123-0.00115。 計(jì)算時(shí)可取平均值0.00119。
對(duì)于噴氣燃料，當(dāng)密度為0.775-0.790時(shí)，溫度體積系數(shù)為 0.00099-0.00095，計(jì)算時(shí)可取平均值0.00097。
對(duì)于柴油，當(dāng)密度為0.800-0.830時(shí)，溫度體積系數(shù)為0.00089-0.00084。 計(jì)算時(shí)可取平均值0.000865 。
以2(TC為基準(zhǔn)進(jìn)行換算，計(jì)算公式:^。 = ^"Z(卜20)]
下面通過示例，計(jì)算不同液體當(dāng)溫度每升高rc時(shí)的體積變化率。
對(duì)于柴油，當(dāng)密度為0.83時(shí)，溫度體積系數(shù)為0.00084 ， H /(卜20)
F2。 1_/("2^，當(dāng)溫度升高TC時(shí)，體積變化率為0.84%。，若溫度變化 l(TC的話，將會(huì)引起0.84%的計(jì)量誤差。對(duì)于噴氣燃料，當(dāng)密度為0.780時(shí)，溫度體積系數(shù)為0.00098， H /(卜20)
「2。 1-/(卜20)，當(dāng)溫度升高rc時(shí)，體積變化率為0.981%。，若溫度變化 l(TC的話，將會(huì)引起0.981%的計(jì)量誤差。
對(duì)于汽油，當(dāng)密度為0.710時(shí)，溫度體積系數(shù)為0.00123 ， ^。 — /(卜20)
「2。
— 1-/(卜20)，當(dāng)溫度升高i'c時(shí)，體積變化率為1.232%。，若溫度變化
l(TC的話，將會(huì)引起1.232%的計(jì)量誤差。
從計(jì)算結(jié)果可看出，當(dāng)輸送汽油時(shí)，溫度對(duì)體積的影響很大，當(dāng)溫度變化 l(TC時(shí)，會(huì)引起1.232%的計(jì)量誤差，而一般流量計(jì)的計(jì)量精確都可達(dá)到0.5%， 現(xiàn)有的液體渦輪流量計(jì)，只從提高儀表的精度出發(fā)，而不考慮被測(cè)液體溫度的' 變化因而得到的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，不能滿足計(jì)量交接的要求。本發(fā)明溫度補(bǔ)償 的目的就是將實(shí)測(cè)油品的流量值轉(zhuǎn)換成可代計(jì)量交接的標(biāo)準(zhǔn)溫度條件(以20 'C為基準(zhǔn))下的流量值。具體來說，就是在微功耗集成芯片中內(nèi)置了汽油、噴 氣燃料和柴油的體積膨脹率，通過設(shè)置的切換開關(guān)，可對(duì)輸送不同油品時(shí)進(jìn)行 溫度補(bǔ)償。
本發(fā)明采用的微功耗集成芯片中采用了多段非線性修正，渦輪流量計(jì)屬于 速度式流量計(jì)，在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角 度與液體的流速成正比。渦輪流量計(jì)輸出的脈沖頻率與通過流量計(jì)的流量成正 比，其比例系數(shù)K稱為流量計(jì)的儀表系數(shù)，用公式表示為A>//《v。式^,/為 渦輪流量計(jì)的脈沖頻率，^為通過流量計(jì)的流量。本發(fā)明流量積算儀對(duì)非檢定 點(diǎn)的儀表系數(shù)進(jìn)行插值運(yùn)算，運(yùn)算時(shí)對(duì)不同工況下采用不同的儀表系數(shù)，提高 了計(jì)量的準(zhǔn)確性。
流量積算儀還包括信息傳輸單元，實(shí)現(xiàn)信息傳輸功能，信息傳輸單元包括 脈沖信號(hào)輸出端口 、 4 20mA模擬信號(hào)輸出端口以及RS-485通訊端口 。
供電部，可以采用內(nèi)置的3.6V鋰電池或者通過外接電源DC12 24V變壓 器連接外部電源。
如圖1、圖2所示，流量計(jì)本體1的頂部?jī)A斜安裝有保護(hù)罩16，流量積算 儀通過表頭固定套20固定于保護(hù)罩16及檢出接口 10上，供電部固定設(shè)置在 保護(hù)罩16內(nèi)，顯示裝置17設(shè)置在保護(hù)罩16上。流量計(jì)本體1為圓柱形殼體，兩端口處分別設(shè)置有外連接槽15，以便連 接被測(cè)液體的進(jìn)入及輸出管線，當(dāng)用于連接被測(cè)液體的進(jìn)入及輸出的管線為承
插式系統(tǒng)時(shí)，只需將流量計(jì)本體1兩端口處的外連接槽15分別連接一轉(zhuǎn)換承 插接頭即可，流量計(jì)本體1的底部設(shè)置有支腳18，頂部設(shè)置有提手19。
本發(fā)明的外形尺寸(長(zhǎng)X寬X高)mm: 600X220X380
重量kg: 38
PI徑mm: 150
額定壓力MPa: 4.0。
請(qǐng)參閱圖2，如圖所示，本發(fā)明的渦輪7由導(dǎo)磁不銹鋼材料制成，裝有螺 旋葉片71，葉片數(shù)為6片，葉片傾角為35。，葉片重疊度為0.7 1.1之間。
請(qǐng)參閱圖3a、圖3b、圖3c及圖3d為本發(fā)明整流器的不同實(shí)施方式結(jié)構(gòu) 示意圖。
渦輪流量計(jì)特性與管線系統(tǒng)的速度分布有很大的關(guān)系，因此保障進(jìn)入流量 計(jì)的流體具有均勻的速度分布，是提高計(jì)量準(zhǔn)確性的一個(gè)重要前提條件。本發(fā) 明提供的液體渦輪流量計(jì)內(nèi)置了由多根不銹鋼細(xì)管組成的整流器。 第一種實(shí)施方式，采用35根不銹鋼細(xì)管為一束的整流器。 第二種實(shí)施方式，采用21根不銹鋼細(xì)管為一束的整流器。 第三種實(shí)施方式，采用19根不銹鋼細(xì)管為一束的整流器。 第四種實(shí)施方式，采用42根不銹鋼細(xì)管為一束的整流器。 其中，以第四種實(shí)施方式為最佳，其整流束的長(zhǎng)度為100mm;整流束細(xì) 管的內(nèi)直徑d^6mm，整流器外徑D=150 mm。
綜上所述，本發(fā)明提供的液體渦輪流量計(jì)具有如下特點(diǎn)-
(1) 整流器與流量計(jì)本體集成一體結(jié)構(gòu)，改變了現(xiàn)有整流器與流量計(jì)分 離的方式，結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠，體積小、重量輕，使用十分方便，解決了輸 送油品時(shí)復(fù)雜流態(tài)下準(zhǔn)確計(jì)量的問題。
(2) 整流器內(nèi)部設(shè)置管狀整流束，消除了管線內(nèi)流速分布不均和管線內(nèi) 二次流對(duì)流量計(jì)量精度的影響，保證了計(jì)量的準(zhǔn)確度。
(3) 流量計(jì)轉(zhuǎn)子部分采用滾動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小了部件旋轉(zhuǎn)時(shí)的能量損失，解 決了小流量工況下液力不足引起的部件運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)的問題，擴(kuò)大了流量計(jì)的量 程范圍，有利于保證計(jì)量的精度和重復(fù)性。(4) 通過充分考慮了液體的體積溫度變化規(guī)律和粘性對(duì)儀表系數(shù)的影響 因素，建立了不同油品的溫度補(bǔ)償模型，確定了溫度補(bǔ)償系數(shù)和多段非線性修 正方法，保證了流量計(jì)計(jì)量的一致性和準(zhǔn)確性。
(5) 智能流量積算儀和溫度補(bǔ)償單元，可根據(jù)不同液體溫度體積系數(shù)， 實(shí)時(shí)在線溫度補(bǔ)償，又可直接監(jiān)測(cè)輸送液體的溫度。
請(qǐng)參閱圖4本發(fā)明渦輪流量計(jì)工作流程圖。
本發(fā)明還揭示一種應(yīng)用上述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，包括步
驟
步驟100，從液體入口 A輸送的液體經(jīng)所述整流器整流、所述整流體壓縮
再經(jīng)過所述渦輪流量計(jì)監(jiān)測(cè)后從液體出口 B輸出；
步驟110，所述渦輪流量計(jì)上的脈沖傳感器將液體經(jīng)過產(chǎn)生的脈沖信號(hào)傳 送至所述積算儀微處理器；
步驟120，所述積算儀微處理器將接收到的脈沖信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、 計(jì)數(shù)后得出一初級(jí)流量信號(hào)；
步驟130,所述溫度傳感器將采集的溫度信號(hào)傳送至所述積算儀處理器；
步驟140，所述積算儀處理器將接收的溫度信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換，選取 不同的溫度補(bǔ)償模型，對(duì)所述初級(jí)流量信號(hào)進(jìn)行修正得到二級(jí)流量信號(hào)；
步驟150，對(duì)所述二級(jí)流量信號(hào)進(jìn)行流量所在范圍區(qū)間的區(qū)間判斷，選取 不同的流量?jī)x表系數(shù)進(jìn)行二次修正。
步驟160，輸出及儲(chǔ)存流量信號(hào)C;
步驟no，顯示/輸出運(yùn)算的結(jié)果或即時(shí)監(jiān)測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)。
如前所述，溫度補(bǔ)償模型包括柴油、噴氣燃油以及汽油的溫度補(bǔ)償模型， 溫度補(bǔ)償以20'C為基準(zhǔn)進(jìn)行換算，計(jì)算公式為^-^[1-/(卜M)3
式中，
K。為油品20'C體積；F':為油品t'C體積； /:為油品溫度體積系數(shù)；^為輸油實(shí)際溫度。
流量?jī)x表系數(shù)用公式表示為《=//仏， 式A
《為比例系數(shù)稱為流量計(jì)的儀表系數(shù)； /:為渦輪流量計(jì)的脈沖頻率；《v:為通過流量計(jì)的流量。 綜上所述，本發(fā)明揭示的計(jì)量方法是將管線輸送時(shí)的輕質(zhì)燃油，通過整流 束管順展為穩(wěn)態(tài)流，經(jīng)前整流體壓縮并提高動(dòng)能后，均勻推動(dòng)多片葉輪，帶有 角度的葉輪將流速轉(zhuǎn)化為正比例轉(zhuǎn)速，輕質(zhì)燃油經(jīng)后支撐流出流量計(jì)。正比例 流速的旋轉(zhuǎn)葉輪切割傳感器磁力線，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)入積算儀微處理器處 理，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)，得出一初級(jí)流量信號(hào)；溫度傳感器測(cè)量的溫度 信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換，選用不同的溫度補(bǔ)償模型，對(duì)初級(jí)流量信號(hào)進(jìn)行修正， 得出二級(jí)流量信號(hào)；利用多段非線性修正方法，對(duì)流量信號(hào)區(qū)間進(jìn)行判斷，選
取不同的流量?jī)x表系數(shù)，進(jìn)行二次修正，得出最終的流量信號(hào)。
流量信號(hào)有三種輸出方式脈沖輸出、RS485輸出、4-20mA輸出。
本發(fā)明液體渦輪流量計(jì)適應(yīng)溫度范圍比較寬，用于輕質(zhì)油品的計(jì)量，整流 器與流量計(jì)本體集成一體結(jié)構(gòu)，改變了現(xiàn)有整流器與流量計(jì)分離的方式，結(jié)構(gòu) 緊湊、性能可靠，體積小、重量輕，使用十分方便，解決了輸送油品時(shí)復(fù)雜流 態(tài)下準(zhǔn)確計(jì)量的問題。通過充分考慮了液體的體積溫度變化規(guī)律和粘性對(duì)儀表 系數(shù)的影響因素，建立了不同油品的溫度補(bǔ)償模型，確定了溫度補(bǔ)償系數(shù)和多 段非線性修正方法，保證了流量計(jì)計(jì)量的一致性和準(zhǔn)確性。進(jìn)入流量計(jì)的液體， 整流器對(duì)流態(tài)進(jìn)行平整，有效防止了流量波動(dòng)對(duì)流量計(jì)的沖擊。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但 這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，包括流量計(jì)本體，具有液體入口、液體出口及檢出接口；整流器，設(shè)置在所述流量計(jì)本體內(nèi)，包括多根細(xì)管，所述整流器具有液體入口端及液體出口端，所述整流器的液體入口端位于所述流量計(jì)本體的液體入口處；渦輪流量計(jì)，固定設(shè)置在所述流量計(jì)本體內(nèi)并與所述整流器液體出口端相對(duì)，所述渦輪流量計(jì)包括渦輪、傳感器，所述傳感器與所述檢出接口相對(duì)設(shè)置，所述傳感器包括脈沖傳感器和溫度傳感器；流量積算儀，設(shè)置在所述流量計(jì)本體外的所述檢出器接口上并連接所述傳感器，接收傳感器采集的信號(hào)，所述流量積算儀又包括流量運(yùn)算單元，接收所述脈沖傳感器的脈沖信號(hào)并運(yùn)算處理；溫度補(bǔ)償單元，接收所述溫度傳感器的溫度信號(hào)并實(shí)時(shí)補(bǔ)償由于溫度引起的變化量；顯示裝置，連接所述流量積算儀并顯示監(jiān)測(cè)的或運(yùn)算的結(jié)果數(shù)據(jù)；供電部，連接所述流量積算儀。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償單元又包括用于直接監(jiān)測(cè)所述液體溫度的監(jiān)測(cè)模塊，以及用于根據(jù)不同液體溫度體積系數(shù)實(shí)時(shí)在線溫度補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，所述流量積算儀還包括信息傳輸單元，所述信息傳輸單元又包括脈沖信號(hào)輸出端口、 4 20mA模擬信號(hào)輸出端口以及RS-485通訊端口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，所述流量積算儀為TMCS-90S-D型系列微功耗集成芯片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，所述流量積算儀還包括多段非線性修正單元，用于修正所述渦輪流量計(jì)的誤差。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，所述渦輪的轉(zhuǎn)子上設(shè)有6片螺旋葉片，葉片傾角為35。，葉片重疊度為0.7 1.1之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，所述整流器設(shè)置的多根細(xì)管為不銹鋼管，其數(shù)量為19、 21、 35或42中之一。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，所述供電部包括內(nèi)置3.6V鋰電池及外接電源DC12 24V變壓器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，所述流量計(jì)本體的頂部?jī)A斜安裝有保護(hù)罩，所述流量積算儀、所述供電部固定設(shè)置在所述保護(hù)罩內(nèi)，所述顯示裝置設(shè)置在所述保護(hù)罩上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)，其特征在于，所述流量計(jì)本體為圓柱形殼體，兩端口處分別設(shè)置有外連接槽，所述流量計(jì)本體底部設(shè)置有支腳，頂部設(shè)置有提手。
11、 一種應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，其特征在于，包括步驟步驟100，輸送的液體經(jīng)所述整流器整流、所述整流體壓縮再經(jīng)過所述渦輪流量計(jì)監(jiān)測(cè)后輸出；步驟110，所述渦輪流量計(jì)上的脈沖傳感器將液體經(jīng)過產(chǎn)生的脈沖信號(hào)傳送至所述積算儀微處理器；步驟120，所述積算儀微處理器將接收到的脈沖信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)后得出一初級(jí)流量信號(hào)；步驟130，所述溫度傳感器將采集的溫度信號(hào)傳送至所述積算儀處理器；步驟140，所述積算儀處理器將接收的溫度信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換，選取不同的溫度補(bǔ)償模型，對(duì)所述初級(jí)流量信號(hào)進(jìn)行修正得到二級(jí)流量信號(hào)；步驟160，輸出及儲(chǔ)存流量信號(hào)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，其特征在于，所述步驟140之后還包括步驟150，對(duì)所述二級(jí)流量信號(hào)進(jìn)行流量所在范圍區(qū)間的區(qū)間判斷，選取不同的流量?jī)x表系數(shù)進(jìn)行二次修正。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償模型包括柴油、噴氣燃油以及汽油的溫度補(bǔ)償模型，所述溫度補(bǔ)償以2(TC為基準(zhǔn)進(jìn)行換算，計(jì)算公式為「2。 = ^[1-/(卜M)J式中，F(xiàn)2。為油品2(TC體積；、 為油品tt:體積；/:為油品溫度體積系數(shù)；,為輸油實(shí)際溫度。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，其特征在于，所述流量?jī)x表系數(shù)用公式表示為《=//^式^，《為比例系數(shù)稱為流量計(jì)的儀表系數(shù)；為渦輪流量計(jì)的脈沖頻率；《v:為通過流量計(jì)的流量。
15、根據(jù)權(quán)利要求11所述的液體渦輪流量計(jì)的流量計(jì)量方法，其特征在于，還包括步驟170，顯示/輸出運(yùn)算的結(jié)果或即時(shí)監(jiān)測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種液體渦輪流量計(jì)及其流量計(jì)量方法，液體渦輪流量計(jì)包括流量計(jì)本體，具有液體入口、出口及檢出接口；從液體入口依次設(shè)置在流量計(jì)本體內(nèi)的整流器、渦輪流量計(jì)，渦輪流量計(jì)包括渦輪、傳感器；設(shè)置在檢出器接口外并連接傳感器的流量積算儀及連接流量積算儀的顯示裝置、供電部。本發(fā)明提供的流量計(jì)量方法是將旋轉(zhuǎn)葉輪產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)入流量積算儀處理經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)，得出一初級(jí)流量信號(hào)；溫度傳感器測(cè)量的溫度信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換，選用不同的溫度補(bǔ)償模型對(duì)初級(jí)流量信號(hào)修正，得出二級(jí)流量信號(hào)；利用多段非線性修正方法進(jìn)行二次修正，得出最終的流量信號(hào)。本發(fā)明整流器與流量計(jì)本體集成一體結(jié)構(gòu)體積小并通過溫度補(bǔ)償保證了計(jì)量的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01F1/32GK101629837SQ20091015143
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者傅蘇紅, 張衛(wèi)華, 張津林, 曹廣軍, 李明杰, 李繼峰, 剛 陳 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總后勤部油料研究所;天津新科成套儀表有限公司