本發(fā)明屬于流量?jī)x表
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種天然氣渦輪流量計(jì)在線診斷系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代工業(yè)中，計(jì)量起到不可或缺的作用，而流量計(jì)量是計(jì)量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一，其與日益發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究等有密切的聯(lián)系。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)流量計(jì)是用于測(cè)量管道或明渠中流體流量的一種儀表。而在眾多流量計(jì)種類(lèi)中，有渦輪流量計(jì)，其是采用先進(jìn)的超低功耗單片微機(jī)技術(shù)研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表，具有機(jī)構(gòu)緊湊、讀數(shù)直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優(yōu)點(diǎn)。目前，隨著天然氣遍布工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活的方方面面，人們對(duì)天然氣的檢測(cè)也提出了更高的要求，在天然氣流量檢測(cè)領(lǐng)域中，現(xiàn)有流量計(jì)檢測(cè)技術(shù)需要將流量計(jì)從計(jì)量設(shè)施中拆除，影響用戶正常使用，且檢測(cè)周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。渦輪流量計(jì)屬于機(jī)械原理計(jì)量設(shè)備，隨著運(yùn)行時(shí)間推移性能下降。而由于天然氣檢測(cè)周期使然，大多數(shù)情況下還未到檢測(cè)期時(shí)，渦輪流量計(jì)就損壞或失效了，給用戶帶來(lái)極大不便。專(zhuān)利渦輪流量計(jì)檢測(cè)裝置，申請(qǐng)?zhí)?cn200910097534.x)，在殼體內(nèi)設(shè)置整流器、葉輪組件，磁敏傳感器和故障傳感器固定在殼體中，并與流量積算儀相連接。所述的磁敏傳感器、故障傳感器、整流器、葉輪組件設(shè)置于一個(gè)殼體中與流量積算儀組合成整體型。故障傳感器檢測(cè)到的故障信號(hào)和磁敏傳感器檢測(cè)到的流量信號(hào)分別顯示在流量積算儀的顯示屏上；故障傳感器和故障傳感器安裝位置與順序可根據(jù)殼體口徑的不同而調(diào)節(jié)。根據(jù)葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速的比例成一定的可視關(guān)系，解決了流量計(jì)的誤計(jì)量極小的技術(shù)問(wèn)題。但該裝置雖解決葉輪旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速的可視關(guān)系，但分析的數(shù)據(jù)維度有限，方式單一，不便攜，且數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)度有待提高。因此急需要一種多維度采集數(shù)據(jù)的、檢測(cè)結(jié)果精確度高的、裝置便攜的、成本低的天然氣渦輪流量計(jì)在線診斷系統(tǒng)及其方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是，提供一種天然氣渦輪流量計(jì)在線診斷系統(tǒng)及其方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)采集數(shù)據(jù)維度窄、分析不全面、效率低、準(zhǔn)確性不高、不夠便攜的問(wèn)題。本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：一種天然氣渦輪流量計(jì)在線診斷系統(tǒng)，包括渦輪流量計(jì)、流量計(jì)算機(jī)、渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具和檢測(cè)計(jì)算機(jī)；所述渦輪流量計(jì)分別連接所述流量計(jì)算機(jī)和所述渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具，所述渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具連接所述檢測(cè)計(jì)算機(jī)；所述渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具包括通訊模塊、ups供電模塊以及依次電性連接的脈沖采集單元、信號(hào)放大單元和高精度時(shí)間測(cè)量模塊；所述通訊模塊、所述脈沖采集單元、所述信號(hào)放大單元和所述高精度時(shí)間測(cè)量模塊分別電性連接所述ups供電模塊。優(yōu)選的，所述渦輪流量計(jì)包括渦輪葉片和高頻發(fā)生器，所述渦輪葉片設(shè)于所述渦輪流量計(jì)內(nèi)部，所述高頻發(fā)生器固定于所述渦輪流量計(jì)側(cè)面，且所述高頻發(fā)生器連接有一傳感器，所述傳感器朝向所述渦輪葉片設(shè)置，便于采集渦輪葉片的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。優(yōu)選的，所述傳感器連接所述脈沖采集單元，便于脈沖采集單元將高頻信號(hào)發(fā)生器中的傳感器信號(hào)放大后輸出，以提升檢測(cè)效果。優(yōu)選的，所述脈沖采集單元包括脈沖隔離整形單元，所述脈沖隔離整形單元連接所述信號(hào)放大單元，更有利于將傳感器傳輸?shù)奈⑷蹼娏餍盘?hào)轉(zhuǎn)換為放大后的電壓信號(hào)。優(yōu)選的，所述渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具包括一便攜式手提箱，所述便攜式手提箱包括互相鉸接的箱體和箱蓋，所述通訊模塊固定在所述箱蓋上，所述脈沖采集單元、所述信號(hào)放大單元、所述高精度時(shí)間測(cè)量模塊和所述ups供電模塊固定在所述箱體內(nèi)，所述便攜式手提箱側(cè)面還連通有一通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)有與所述通孔匹配的格蘭頭，便于對(duì)輸出連接線的固定，整體結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性強(qiáng)。優(yōu)選的，所述ups供電模塊采用24vdcups，確保整個(gè)診斷過(guò)程不受信號(hào)干擾。優(yōu)選的，所述渦輪流量計(jì)還包括進(jìn)氣口和出氣口，所述進(jìn)氣口和所述出氣口分別連通有天然氣管道，靠近所述出氣口一側(cè)的所述天然氣管道上還連通有一氣流排放口，便于在渦輪流量計(jì)兩端閥門(mén)關(guān)閉的情況下，通過(guò)放出天然氣驅(qū)動(dòng)渦輪流量計(jì)葉輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生脈沖，便于診斷。一種天然氣渦輪流量計(jì)在線診斷方法，包括如下步驟：s1:頻率采集，將渦輪葉片經(jīng)過(guò)高頻發(fā)生器內(nèi)傳感器時(shí)產(chǎn)生的電流脈沖放大為電壓脈沖，通過(guò)高精度時(shí)間測(cè)量模塊將該信號(hào)提供給檢測(cè)計(jì)算機(jī)；s2:數(shù)據(jù)處理，所述檢測(cè)計(jì)算機(jī)將s1中采集到的所述電壓脈沖進(jìn)行處理，生成相應(yīng)曲線圖像；s3:分析診斷，采用比較法，比較s2中不同時(shí)間點(diǎn)采集的曲線圖像的變化情況。優(yōu)選的，所述s2中包括如下處理方法：葉輪檢測(cè)，實(shí)時(shí)獲取頻率信號(hào)，生成渦輪葉片的運(yùn)行情況曲線，分析曲線的離散情況得出渦輪葉片的健康情況以及渦輪葉片的動(dòng)平衡狀態(tài)；誤差漂移分析，實(shí)時(shí)獲取頻率信號(hào)，生成誤差漂移曲線，比較實(shí)際曲線與理論曲線的差值，獲取誤差漂移情況；軸承狀態(tài)測(cè)試，針對(duì)不同流量，采集渦輪流量計(jì)的渦輪葉片運(yùn)行特征曲線，觀察曲線的脈動(dòng)及形狀，獲取軸承的狀態(tài)；實(shí)時(shí)誤差分析，實(shí)時(shí)獲取頻率信號(hào)，生成誤差曲線，比較實(shí)際曲線與理論曲線的差異，得出渦輪流量計(jì)整體的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。優(yōu)選的，所述葉輪檢測(cè)基于相同流量條件；所述誤差漂移分析基于渦輪流量計(jì)受摩擦力以及動(dòng)平衡影響量大的小流量條件；所述軸承狀態(tài)測(cè)試和所述實(shí)時(shí)誤差分析均基于相同時(shí)間條件，有利于提升所采集數(shù)據(jù)的參考價(jià)值。本發(fā)明的有益效果是：1、采用便攜式手提箱，將硬件系統(tǒng)部分納入，整體結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)固，且便于攜帶和使用；2、采用脈沖隔離整形單元配合信號(hào)放大單元，有利于提升信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性；3、利用比較法診斷，可操作性更強(qiáng)；4、結(jié)合葉輪檢測(cè)、誤差漂移分析、軸承狀態(tài)測(cè)試以及實(shí)時(shí)誤差分析，有利于對(duì)渦輪流量計(jì)的葉輪、高頻發(fā)生器、軸承以及潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行在線分析和診斷，全面掌握渦輪流量計(jì)的運(yùn)行狀態(tài)，便于及時(shí)維修和護(hù)理。附圖說(shuō)明附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖；圖2是便攜式手提箱立體示意圖；圖3是葉輪檢測(cè)分析結(jié)果波形圖；圖4是葉輪檢測(cè)3d分析頻譜圖；圖5是正常情況的葉輪檢測(cè)分析結(jié)果波形圖；圖6是誤差漂移分析結(jié)果波形圖；圖7是軸承狀態(tài)測(cè)試分析結(jié)果頻譜圖；圖8是實(shí)時(shí)誤差分析結(jié)果波形圖；圖9是流量測(cè)試數(shù)據(jù)折線圖。其中：1.渦輪流量計(jì)，2.渦輪葉片，3.高頻發(fā)生器，4.傳感器，5.天然氣管道，6.氣流排放口，7.箱蓋，8.箱體，9.通孔，10.流量計(jì)算機(jī)，11.渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具，12.通訊模塊，13.脈沖采集單元，14.脈沖隔離整形單元，15.信號(hào)放大單元，16.高精度時(shí)間測(cè)量模塊，17.ups供電模塊，18.檢測(cè)計(jì)算機(jī)。具體實(shí)施方式一種天然氣渦輪流量計(jì)在線診斷系統(tǒng)，包括渦輪流量計(jì)1、流量計(jì)算機(jī)10、渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具11和檢測(cè)計(jì)算機(jī)18；渦輪流量計(jì)1分別連接流量計(jì)算機(jī)10和渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具11，渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具11連接檢測(cè)計(jì)算機(jī)18；渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具11包括通訊模塊12、ups供電模塊17以及依次電性連接的脈沖采集單元13、信號(hào)放大單元15和高精度時(shí)間測(cè)量模塊16；通訊模塊12、脈沖采集單元13、信號(hào)放大單元15和高精度時(shí)間測(cè)量模塊16分別電性連接ups供電模塊17。渦輪流量計(jì)1包括渦輪葉片2和高頻發(fā)生器3，渦輪葉片2設(shè)于渦輪流量計(jì)1內(nèi)部，高頻發(fā)生器3固定于渦輪流量計(jì)1側(cè)面，且高頻發(fā)生器3連接有一傳感器4，傳感器4朝向渦輪葉片2設(shè)置，便于采集渦輪葉片2的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。傳感器4連接脈沖采集單元13，便于脈沖采集單元13將高頻信號(hào)發(fā)生器3中的傳感器4信號(hào)放大后輸出，以提升檢測(cè)效果。脈沖采集單元13包括脈沖隔離整形單元14，脈沖隔離整形單元14連接信號(hào)放大單元15，更有利于將傳感器4傳輸?shù)奈⑷蹼娏餍盘?hào)轉(zhuǎn)換為放大后的電壓信號(hào)。渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具11包括一便攜式手提箱，便攜式手提箱包括互相鉸接的箱體8和箱蓋7，通訊模塊12固定在箱蓋7上，脈沖采集單元13、信號(hào)放大單元15、高精度時(shí)間測(cè)量模塊16和ups供電模塊17固定在箱體8內(nèi)，便攜式手提箱側(cè)面還連通有一通孔9，通孔9內(nèi)設(shè)有與通孔9匹配的格蘭頭，便于對(duì)輸出連接線的固定，整體結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性強(qiáng)。ups供電模塊17采用24vdcups，確保整個(gè)診斷過(guò)程不受信號(hào)干擾。渦輪流量計(jì)1還包括進(jìn)氣口和出氣口，進(jìn)氣口和出氣口分別連通有天然氣管道5，靠近出氣口一側(cè)的天然氣管道5上還連通有一氣流排放口6，便于在渦輪流量計(jì)1兩端閥門(mén)關(guān)閉的情況下，通過(guò)放出天然氣驅(qū)動(dòng)渦輪葉片2旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生脈沖，便于診斷。一種天然氣渦輪流量計(jì)在線診斷方法，包括如下步驟：s1:頻率采集，將渦輪葉片2經(jīng)過(guò)高頻發(fā)生器3內(nèi)傳感器4時(shí)產(chǎn)生的電流脈沖放大為電壓脈沖，通過(guò)高精度時(shí)間測(cè)量模塊16將該信號(hào)提供給檢測(cè)計(jì)算機(jī)18；s2:數(shù)據(jù)處理，檢測(cè)計(jì)算機(jī)18將s1中采集到的電壓脈沖進(jìn)行處理，生成相應(yīng)曲線圖像；s3:分析診斷，采用比較法，比較s2中不同時(shí)間點(diǎn)采集的曲線圖像的變化情況。s2中包括如下處理方法：葉輪檢測(cè)，實(shí)時(shí)獲取頻率信號(hào)，生成渦輪葉片2的運(yùn)行情況曲線，分析曲線的離散情況得出渦輪葉片2的健康情況以及渦輪葉片2的動(dòng)平衡狀態(tài)；誤差漂移分析，實(shí)時(shí)獲取頻率信號(hào)，生成誤差漂移曲線，比較實(shí)際曲線與理論曲線的差值，獲取誤差漂移情況；軸承狀態(tài)測(cè)試，針對(duì)不同流量，采集渦輪流量計(jì)的渦輪葉片2運(yùn)行特征曲線，觀察曲線的脈動(dòng)及形狀，獲取軸承的狀態(tài)；實(shí)時(shí)誤差分析，實(shí)時(shí)獲取頻率信號(hào)，生成誤差曲線，比較實(shí)際曲線與理論曲線的差異，得出渦輪流量計(jì)1整體的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。葉輪檢測(cè)基于相同流量條件；誤差漂移分析基于渦輪流量計(jì)受摩擦力以及動(dòng)平衡影響量大的小流量條件；軸承狀態(tài)測(cè)試和實(shí)時(shí)誤差分析均基于相同時(shí)間條件，有利于提升所采集數(shù)據(jù)的參考價(jià)值。具體的，實(shí)際操作中，選擇渦輪流量計(jì)1，在接通ups供電模塊17的情況下，傳感器4檢測(cè)到渦輪葉片2的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)，通過(guò)高頻發(fā)生器3傳輸至渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具11中的脈沖采集單元13，脈沖采集單元13中的脈沖隔離整形單元14對(duì)該信號(hào)進(jìn)行隔離整形，再經(jīng)信號(hào)放大單元15放大，將該信號(hào)通過(guò)高精度時(shí)間測(cè)量模塊16經(jīng)由通孔9輸出，外接檢測(cè)計(jì)算機(jī)18，以實(shí)時(shí)檢測(cè)觀察天然氣渦輪流量計(jì)1的運(yùn)行狀態(tài)，且渦輪流量計(jì)檢測(cè)工具11為一便攜式手提箱，其箱蓋7上的通訊模塊12可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接上位計(jì)算機(jī)，以進(jìn)一步保障系統(tǒng)檢測(cè)的后臺(tái)穩(wěn)定性和整體可靠性。在剛投入使用時(shí)對(duì)該渦輪流量計(jì)進(jìn)行第一次檢測(cè)，運(yùn)行6個(gè)月后進(jìn)行第二次檢測(cè)，并且分別在最小流量、20％最大流量、40％最大流量以及最大流量的條件下測(cè)試，得出數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以綜合得出運(yùn)行后6個(gè)月渦輪流量計(jì)的流量下滑情況，具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。分類(lèi)qmin20％qmax40％qmaxqmax第一次檢測(cè)0.730.680.790.94運(yùn)行6個(gè)月后-0.440.250.550.57運(yùn)行后下滑1.170.430.240.37表1表2如表2所示，表2是通過(guò)表1數(shù)據(jù)得出的折線圖，判斷法為比較法，更直觀的體現(xiàn)出天然氣渦輪流量計(jì)隨著時(shí)間推移，流量下滑的趨勢(shì)，從而診斷流量計(jì)性能變化情況。通過(guò)該組測(cè)試數(shù)據(jù)可得，天然氣渦輪流量計(jì)在使用6個(gè)月后，其性能平均下降55％，最大性能下降117％，對(duì)于年用氣量107nm3的用戶，核算后雙方存在5.5×104nm3的流量差，會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此采用本發(fā)明，意在盡快發(fā)現(xiàn)天然氣渦輪流量計(jì)的流量變化，抑制或阻止該現(xiàn)象的發(fā)生。在天然氣渦輪流量計(jì)在線診斷方法中，“葉輪檢測(cè)”、“誤差漂移分析”、“軸承狀態(tài)測(cè)試”、“實(shí)時(shí)誤差分析”是指用同一組測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的數(shù)學(xué)處理得到不同方向的分析結(jié)果，以下闡述詳細(xì)分析過(guò)程：葉輪檢測(cè)是在氣體渦輪流量計(jì)流量相對(duì)穩(wěn)定的情況下，通過(guò)分析實(shí)時(shí)獲取的頻率信號(hào)，得到渦輪流量計(jì)每個(gè)葉輪的運(yùn)行情況，通過(guò)精細(xì)分析后的曲線，可以清晰的反應(yīng)渦輪流量計(jì)葉輪中每一片葉片的健康情況，以及葉輪的動(dòng)平衡狀態(tài)。如圖3的波形和圖4的3d分析結(jié)果所示，其渦輪葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率顯示出明顯的離散，說(shuō)明渦輪葉輪或渦輪的軸發(fā)生了異常，即需要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和修理。經(jīng)過(guò)維修護(hù)理后，再次測(cè)試渦輪葉片的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，得出以上波形圖，顯示出很高的轉(zhuǎn)動(dòng)一致性，表明渦輪葉片運(yùn)動(dòng)狀態(tài)正常。誤差漂移分析主要分析了渦輪流量計(jì)在受到摩擦力和動(dòng)平衡影響量較大的小流量條件下誤差的漂移情況，如圖6所示，上方的曲線為理論曲線，下方的曲線為理論曲線，理論曲線與實(shí)際曲線越接近說(shuō)明流量計(jì)性能越好。軸承狀態(tài)測(cè)試，是在相同時(shí)間范圍內(nèi)，針對(duì)不同流量，采集渦輪流量計(jì)的特征曲線，觀察曲線的脈動(dòng)及形狀，獲取軸承的狀態(tài)，如圖7所示的三維頻譜中，不同流量下渦輪的特征曲線可以非常明顯的看見(jiàn)，通常在20％qmax左右，隨著流量上升而逐步消失；安裝和結(jié)構(gòu)脈動(dòng)曲線為傾斜弧狀的過(guò)渡曲線，通常伴隨著管道內(nèi)的較大的脈動(dòng)；傳動(dòng)方面的特征為比較明顯的脈沖式圖形，表明葉輪軸承或者軸存在問(wèn)題。實(shí)時(shí)誤差分析通過(guò)分析不同時(shí)間點(diǎn)上渦輪流量計(jì)的截?cái)嗔髁糠e分值，如圖8所示，尤其是理論值、首次安裝測(cè)試值和使用一段時(shí)間后的測(cè)試值之間的比較，可以清晰的反映出渦輪流量計(jì)的誤差漂移情況。圖8中，上方的曲線代表理想曲線，下方的曲線是天然氣渦輪流量計(jì)受到摩擦力影響較大時(shí)的實(shí)際流量曲線，此時(shí)觀察實(shí)際流量曲線與理想曲線之間的差值是否大于預(yù)設(shè)合理差值，若超出，則表明需要維護(hù)修理。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12