專利名稱：一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓縮空氣系統(tǒng)流量測量領(lǐng)域，涉及一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)。
背景技術(shù)：
氣體作為一種能源存在的形態(tài)或能量的載體，在工業(yè)中的應(yīng)用愈來愈廣，而在壓縮機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域中，氣體流量是系統(tǒng)中的重要參數(shù)，其測量是關(guān)鍵技術(shù)，氣體流量計(jì)在許多工業(yè)生產(chǎn)場合使用廣泛。市面上用于氣體流量測量的流量計(jì)，絕大多數(shù)都是介入式設(shè)備，比如熱式流量計(jì)、 差壓式流量計(jì)、靶式流量計(jì)等，需串聯(lián)接入管道，不僅操作復(fù)雜，安裝時影響工業(yè)生產(chǎn)，而且有干擾流動，存在壓力損失及污損探頭等問題。非介入測量技術(shù)可以不拆卸原有管路進(jìn)行流量測量避免以上缺點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量等優(yōu)點(diǎn)。但目前已有的設(shè)備，如超聲波式，價格昂貴且可靠性極差，實(shí)用性遠(yuǎn)不能達(dá)到工業(yè)現(xiàn)場要求。因此氣體的非介入式測量技術(shù)難度較大，目前尚無成熟的技術(shù)和產(chǎn)品。該技術(shù)的研發(fā)對于工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)節(jié)能，具有重大意義。本發(fā)明提出一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)，使用時，直接在管外捆綁式安裝，裝配拆卸方便，對工業(yè)生產(chǎn)無任何干擾。另外，該發(fā)明所提及的變溫度場測量方式，可有效的抑制外界環(huán)境的溫度干擾，配合高效的自適應(yīng)脈沖加熱器及隔熱罩，使得測量耗時少，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，符合工業(yè)現(xiàn)場對管道氣體流量的測量要求。另外由于其硬件成本低，可大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，并實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)檢測，有助于工業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)控， 達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)、節(jié)能減排的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種應(yīng)用于工業(yè)氣體管道流量測量，安裝方便、操作簡單、測量可靠，低成本的氣體流量測量裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案
利用管道周期變化溫度場的特性測量氣體流量的方法，其測量原理如下 a)根據(jù)需要流量測量的管道，選擇合適的測量點(diǎn)，并對管道表面進(jìn)行簡單的清潔處理。 將儀器的加熱面緊貼在被測面上，并用配套的捆綁帶固定。儀器上電，根據(jù)被測管道的直徑，設(shè)定加熱脈沖的周期r，為使管道內(nèi)壁充分加，加熱脈沖的周期不能太短，該周期的數(shù)值由下式得到
T k·^^ (1) 2
其中j是增益系數(shù)，C是管道材料的比熱容，P是管道材料的密度，7是管道材料的熱導(dǎo)率，J是管道的公稱直徑。
3
儀器根據(jù)輸入的管道直徑數(shù)據(jù)，自動搜索數(shù)據(jù)庫中存儲的工業(yè)管道標(biāo)準(zhǔn)資料，找到對應(yīng)的管道材料的比熱容、密度及熱導(dǎo)率。增益系數(shù)由控制器自動給出參考值，該值決定了測量耗時及測量的準(zhǔn)確度，值越小，測量越快，準(zhǔn)確度較低，反之亦然。用戶可根據(jù)該參考值自行設(shè)定。b)測量時，由處理機(jī)(6)發(fā)送加熱電信號給驅(qū)動電路，驅(qū)動熱流閥(14)為加熱工位、加熱器(11)工作、水冷式制冷器(1 卸載，熱量從加熱器(11)傳導(dǎo)至管道外壁
(I)，管道被加熱；然后，處理機(jī)(6)發(fā)送制冷電信號給驅(qū)動電路G)，切換熱流閥(14)為制冷工位、加熱器(11)卸載、水冷式制冷器(13)工作，熱量從管道外壁(1)傳導(dǎo)至加熱器
(II)，管道被冷卻。這樣，重復(fù)上述操作實(shí)現(xiàn)了沿管道軸向方向傳播的連續(xù)熱脈沖(即周期變化溫度場)的產(chǎn)生。c)位于自適應(yīng)脈沖加熱器(2)上游一點(diǎn)的溫度傳感器⑶測量溫度，并將測量數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器(7)，傳送給處理機(jī)(6)?；谝陨蠝y量值，選擇其中一段溫度信號曲線作為有效段，包含三個溫度變化周期，通過對有效段曲線做線性擬合可以得到反映溫度場特征的溫度趨勢(17)，計(jì)算相對動態(tài)均值/，
權(quán)利要求
1.一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)，其特征在于附著在管道外壁的自適應(yīng)脈沖加熱器O)以周期7’,在加熱器兩側(cè)的管道，產(chǎn)生按周期變化的溫度場，其中C是管道材料的比熱容、P是密度、7是熱導(dǎo)率、i/是公稱直徑；以加熱器上游一點(diǎn)為測量點(diǎn)，對測量點(diǎn)溫度隨時間變化的曲線做線性擬合，得到的線段定義為溫度趨勢，溫度趨勢起點(diǎn)的溫度值定義為溫度趨勢基準(zhǔn)值4，溫度趨勢終點(diǎn)溫度值與起點(diǎn)的差值定義為溫度趨勢增加值凡，氣體流量與相對動態(tài)均值/=ii^i成遞增關(guān)系，其中J==^+ !^ ,是考慮擬合誤差的修正值；位于加熱器上游段的溫度傳感器測量管道外壁處溫度，計(jì)算出相對動態(tài)均值，根據(jù)遞增關(guān)系，最后解算出對應(yīng)的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求ι中所述的一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)， 其特征在于柔性機(jī)構(gòu)(12)根據(jù)不同管徑的管道外形，自動調(diào)節(jié)加熱器的貼合面(加熱面) 弧度，使熱流閥(14)緊密貼附在管道外壁上，保證了充分的傳熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)， 其特征在于由處理機(jī)(6)發(fā)送加熱電信號給驅(qū)動電路G)，驅(qū)動熱流閥(14)至加熱工位、 水冷式制冷器(1 卸載、同時線陣列式加熱器(11)以管道的軸向?yàn)閭鳠岱较驅(qū)艿兰訜幔?然后，處理機(jī)(6)發(fā)送制冷電信號給驅(qū)動電路G)，切換熱流閥(14)至制冷工位、同時加熱器(11)卸載、水冷式制冷器(13)對管道進(jìn)行冷卻，此為一個循環(huán)，重復(fù)上述操作實(shí)現(xiàn)了按周期變化溫度場的產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明屬于壓縮空氣系統(tǒng)流量測量領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了一種可抗環(huán)境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計(jì)。發(fā)明內(nèi)容主要涉及一種利用在管道外部產(chǎn)生按周期變化溫度場，根據(jù)該溫度場受到氣流傳熱影響后的變化量與氣體流量的關(guān)系，從而測量出管道中氣體流量的方法和對應(yīng)裝置。本發(fā)明通過安裝在氣體管道外壁的自適應(yīng)脈沖加熱器，產(chǎn)生按周期變化的溫度場，該熱信號沿管道軸向傳播并主要受到管內(nèi)氣體流動的散熱作用影響，根據(jù)加熱器上游的管道外壁測量點(diǎn)的溫度趨勢，計(jì)算相對動態(tài)均值，由于相對動態(tài)均值與流量成正比，可測得流量。本發(fā)明為管外捆綁式安裝方式，裝配拆卸方便，采用變溫度場測量方式，可有效的抑制外界環(huán)境的溫度干擾，測量耗時少，準(zhǔn)確可靠。
文檔編號G01F1/86GK102538886SQ20121000318
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月7日
發(fā)明者范子川 申請人:蔡茂林