低壓損檢漏型差壓式流量檢測裝置及標(biāo)定方法和測量方法
【專利摘要】低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置及標(biāo)定方法和測量方法，包括截斷閥門、兩只壓力傳感器、控制電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器和控制系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)編碼器與控制電機(jī)的電機(jī)軸相連接或與截斷閥門啟閉件相連接，壓力傳感器、控制電機(jī)和旋轉(zhuǎn)編碼器均與控制系統(tǒng)相連接，在控制系統(tǒng)內(nèi)儲存有啟閉件處于不同開度時所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)編碼器位置值、截斷閥門兩側(cè)最大壓差值和最小壓差值，控制系統(tǒng)能夠根據(jù)其內(nèi)部存儲的相應(yīng)啟閉件開度狀態(tài)下壓力傳感器測得的壓差與流量之間的關(guān)系計算出流量值；控制系統(tǒng)設(shè)有用于接收流體管路下游閥門動作信號的接口。本發(fā)明能在流量測量的同時進(jìn)行泄漏檢測，不僅拓展了普通流量測量裝置的功能，而且壓損小，節(jié)能，大大降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】低壓損檢漏型差壓式流量檢測裝置及標(biāo)定方法和測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流量測量裝置，特別是一種低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置及其標(biāo)定方法和測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]差壓式流量測量裝置大量的在工業(yè)流量測量領(lǐng)域使用，是工業(yè)生產(chǎn)用來測量氣體、液體流量的最常用的一種流量儀表。
[0003]現(xiàn)在使用的差壓式流量測量裝置的“壓損”與量程比有一定的關(guān)系，量程比越大，當(dāng)流量接近該流量測量裝置的計量上限時，壓損就越大。
[0004]壓損是表示一個裝置消耗能量大小的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，顯然，對計量儀器來說，盡量的減少壓損是非常必要的。
[0005]另外能在流量測量的同時對所測量的流量系統(tǒng)進(jìn)行泄漏檢測也是現(xiàn)有的差壓式流量計技術(shù)中所沒有的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種能滿足:在確定了最大計量流量Qllax和最小計量流量Qmn時，可將壓差Λ P控制在要求的較低壓損范圍內(nèi)，并同時具有檢測流體系統(tǒng)泄漏功能的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置，并提供標(biāo)定該低壓損差檢漏型壓式流量測量裝置的方法，和利用該低壓損檢漏型差壓式流量檢測裝置進(jìn)行流量測量的方法。
[0007]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是:低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置，包括截斷閥門、兩只壓力傳感器、用于驅(qū)動截斷閥門啟閉件的控制電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器和控制系統(tǒng)，所述的兩只壓力傳感器為分別接在截斷閥門進(jìn)氣口側(cè)取壓口和出氣口側(cè)取壓口的兩個表壓式壓力傳感器，或者其中一個為接在截斷閥門一側(cè)取壓口的表壓式壓力傳感器，另一個為同時連接截斷閥門兩側(cè)取壓口的差壓式壓力傳感器；旋轉(zhuǎn)編碼器與控制電機(jī)的電機(jī)軸相連接或與截斷閥門啟閉件相連接，兩只壓力傳感器、控制電機(jī)和旋轉(zhuǎn)編碼器均與控制系統(tǒng)相連接，控制系統(tǒng)連接有顯示器，在控制系統(tǒng)內(nèi)儲存有啟閉件處于不同開度時所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)編碼器位置值、截斷閥門兩側(cè)最大壓差值和最小壓差值，控制系統(tǒng)能夠通過控制電機(jī)調(diào)整啟閉件的開度，從而將壓力傳感器測得的壓差調(diào)整至此開度對應(yīng)的最大壓差和最小壓差之間，并根據(jù)其內(nèi)部存儲的該狀態(tài)下壓力傳感器測得的壓差與流量之間的關(guān)系計算出流量值；所述的控制系統(tǒng)還設(shè)有用于接收流體管路下游閥門動作信號的接口。
[0008]進(jìn)一步地，還包括一個減速器，減速器的輸入端通過聯(lián)軸器II與電機(jī)軸連接，減速器的輸出端通過聯(lián)軸器III與截斷閥門啟閉件相連接。
[0009]進(jìn)一步地，在控制電機(jī)驅(qū)動啟閉件運(yùn)行的行程范圍內(nèi)，設(shè)置有兩個分別與啟閉件全開啟位置和全關(guān)閉位置對應(yīng)的行程開關(guān)。
[0010]進(jìn)一步地，所述的截斷閥門為截止閥或球閥或旋塞閥。[0011 ] 進(jìn)一步地，所述的截斷閥門的啟閉件為陶瓷片閥芯。
[0012]低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的標(biāo)定方法，包括以下步驟:
一、確定該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置要計量的最大流量Qmax和最小流量Qmin，確定該流量測量裝置要計量的流體系統(tǒng)中，流體壓力P的最大值Pmax和最小值Pmin，并限定該流量測量裝置兩側(cè)的最大壓差值為C ；
二、利用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行標(biāo)定，具體方法如下:
1)、將標(biāo)準(zhǔn)流量表與流量調(diào)節(jié)閥以及待標(biāo)定的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置串聯(lián)，再接通介質(zhì)源；
2)、使待標(biāo)定的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置啟閉件的開度處于全開啟的位置，此時旋轉(zhuǎn)編碼器也位于一個相應(yīng)的位置，然后調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，使得標(biāo)準(zhǔn)流量表測到的流量是最大流量Qmax，若此時壓力傳感器測得的截斷閥門兩側(cè)壓差Λ P沒有在(0.95-1)C的范圍內(nèi)，則啟動控制電機(jī)，使得啟閉件向開度減小的方向運(yùn)動，直至壓差Λ P增加到(0.95-1) C區(qū)間內(nèi)，控制電機(jī)停止，保持啟閉件這個開度，記為:開度I，該壓差Λ P值即為開度I時的最大壓差值，記為:Λ Pmaxl，此時，旋轉(zhuǎn)編碼器位于一個相應(yīng)的位置；
3)、控制系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流量表測得的最大流量Qmax的種類，將其值以及壓力傳感器檢測到的壓差Λ P的最大值Λ Pmaxl代入公式
A0 = Qm / (2 X P X Λ P)1/2——(I')
或 Ac/ =Qv/ (2Χ ΔΡ/p)172——(2,)，
計算得到Atl或Ac/的值，記為Atll或Atl/，
公式中，&、Ac/為當(dāng)量通孔面積，P為流體密度，Qv為體積流量，Qm為質(zhì)量流量；
4)、在保持啟閉件開度I不變的條件下，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，使流量Q逐漸減小，壓差ΛP也會逐漸減小，當(dāng)壓差Λ P減小到(0.05-0.DC區(qū)間內(nèi)時，停止調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，此時壓力傳感器測得的壓差值即為啟閉件位于開度I時的最小壓差值，記為:Λ Pminl ；
5)、將步驟3)得到的啟閉件位于開度I時的旋轉(zhuǎn)編碼器位置、最大壓差值ΛPmaxl、當(dāng)量通孔面積值A(chǔ)tll或Atl/，以及步驟4)得到的最小壓差值Λ P mini存儲到控制系統(tǒng)中，并相互關(guān)聯(lián)；
6)、保持流量調(diào)節(jié)閥不變，啟動控制電機(jī)，使得啟閉件向減小“開度”的方向運(yùn)動，當(dāng)壓差Λ P增大到(0.95-l)C區(qū)間時，控制電機(jī)停止，保持啟閉件這個開度，記為:開度II，此時，旋轉(zhuǎn)編碼器對應(yīng)一個新的位置，該壓差Λ P即為開度II時的最大壓差，記為:APmax2 ；
將此時標(biāo)準(zhǔn)流量表測得的流量值Q和壓力傳感器檢測到的啟閉件在開度II時的壓差ΛΡ的最大值A(chǔ)Pmax2代入公式(I')或(2')，計算得到開度II時當(dāng)量通孔面積Atl或Ac/的值，記為Atl2或Atl2'；
7)、在保持啟閉件在開度II不變的條件下，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，使流量Q逐漸減小，壓差Δ P也會逐漸減小，當(dāng)壓差Λ P值減小到(0.05-0.DC區(qū)間內(nèi)時，停止調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，此時壓力傳感器檢測到的壓差Λ P即為啟閉件位于開度II時的最小壓差記為:APmin2 ；
8)、將步驟6)得到的啟閉件位于開度II時的旋轉(zhuǎn)編碼器位置、最大壓差值ΛPmax2、當(dāng)量通孔面積值A(chǔ)tl2或Atl2'，以及步驟7)得到的最小壓差值Λ P min2存儲到控制系統(tǒng)中，并相互關(guān)聯(lián)；
9)按照上述步驟6)-8)的方法重復(fù)操作并記錄數(shù)據(jù)，直至標(biāo)準(zhǔn)流量表測得的流量Q為該低壓損差壓式流量測量裝置的最小流量Qmin。
[0013]上述低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的標(biāo)定方法，步驟一中，C / Pmin彡0.04。
[0014]利用低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置進(jìn)行流量測量的方法，包括以下步驟:
一、將所述低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置安裝在所要測量的流體系統(tǒng)的管道中，并接通控制電源；
二、控制系統(tǒng)調(diào)出該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的最小流量Qmin所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)編碼器位置，并由控制電機(jī)驅(qū)動啟閉件運(yùn)行至該位置；
三、當(dāng)管道中產(chǎn)生流量，該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置開始進(jìn)行測量:如果壓力傳感器檢測到的壓差Λ P不在此開度時對應(yīng)的最小壓差和最大壓差之間，控制系統(tǒng)則通過控制電機(jī)調(diào)整啟閉件的開度，當(dāng)調(diào)整至一個已經(jīng)儲存的旋轉(zhuǎn)編碼器位置點(diǎn)時，檢測啟閉件在對應(yīng)開度時的壓差Λ P，如果壓差Λ P仍不在相應(yīng)開度所對應(yīng)的最小壓差和最大壓差之間，則繼續(xù)調(diào)整啟閉件的開度；直至壓差Λ P處于相應(yīng)開度所對應(yīng)的最小壓差和最大壓差之間后，由控制系統(tǒng)將此時的旋轉(zhuǎn)編碼器位置所關(guān)聯(lián)的當(dāng)量通孔面積值A(chǔ)tl或^'，以及檢測到的壓差Λ P 值，代入公式 Qm = AtlX (2Χ P X ΛΡ)1/2 或 Qv = Ac/ X (2X ΛΡ/ρ)1/2，從而得到此時的流量Qm或Qv，并通過顯示器進(jìn)行顯示，其中P為流體密度。
[0015]有益效果:
1、使用本發(fā)明中的標(biāo)定方法對本低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置進(jìn)行標(biāo)定后，可使得該檢漏型差壓式流量測量裝置“壓力損失”大為減小，起到節(jié)能的效果。
[0016]2、優(yōu)選(ΛΡ/ P ) ^ 0.04，可壓縮系數(shù)(ε )的變化可忽略，使得本低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置計量的準(zhǔn)確性進(jìn)一步的提高。
[0017]3、本裝置能在流量測量的同時對所測量的流量系統(tǒng)進(jìn)行泄漏檢測，拓展了普通流量測量裝置的功能，大大簡化了流量系統(tǒng)中檢測裝置的安裝，降低了生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)部分的第一種實(shí)施例示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)部分的第二種實(shí)施例示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)部分的第三種實(shí)施例示意圖。
[0021]圖中，1、旋轉(zhuǎn)編碼器，2、聯(lián)軸器I，3、控制電機(jī)，4、聯(lián)軸器11，5、減速器，6、聯(lián)軸器111，7、截斷閥門，8、進(jìn)氣口，9、表壓式壓力傳感器I，10、表壓式壓力傳感器11，11、出氣口，
12、控制系統(tǒng)，13、旋轉(zhuǎn)操作桿。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步具體詳細(xì)的說明。
[0023]實(shí)施例一:
如圖1所示，一種低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置，包括截斷閥門7、表壓式壓力傳感器I 9、表壓式壓力傳感器II 10、用于驅(qū)動截斷閥門啟閉件的控制電機(jī)3、旋轉(zhuǎn)編碼器I和控制系統(tǒng)12，兩只表壓式壓力傳感器的兩個接口分別與截斷閥門進(jìn)氣口 8 —側(cè)的取壓口和出氣口 11 一側(cè)的取壓口相連通，旋轉(zhuǎn)編碼器I與控制電機(jī)3的電機(jī)軸通過聯(lián)軸器I 2相連接。
[0024]兩只表壓式壓力傳感器、控制電機(jī)3和旋轉(zhuǎn)編碼器I均與控制系統(tǒng)12相連接，控制系統(tǒng)12連接有顯示器(圖中未顯示)，在控制系統(tǒng)12內(nèi)儲存有啟閉件處于不同開度時所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)編碼器位置值、最大壓差值和最小壓差值，控制系統(tǒng)12能夠通過控制電機(jī)調(diào)整啟閉件的開度，從而將兩只壓力傳感器測得的壓差調(diào)整至此開度對應(yīng)的最大壓差和最小壓差之間，并根據(jù)其內(nèi)部存儲的該狀態(tài)下兩只表壓式壓力傳感器測得的壓差與流量之間的關(guān)系計算出流量值。
[0025]本低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置可以將控制電機(jī)3直接通過聯(lián)軸器與截斷閥門7的啟閉件直接相連接，也可以經(jīng)過一個減速器5與啟閉件相連接，如圖所示減速器5的輸入端通過聯(lián)軸器II 4與電機(jī)軸連接，減速器5的輸出端通過聯(lián)軸器III 6與截斷閥門7的啟閉件的旋轉(zhuǎn)操作桿13相連接。
[0026]為了進(jìn)一步對旋轉(zhuǎn)編碼器定位，并避免控制電機(jī)過載，在控制電機(jī)3驅(qū)動啟閉件運(yùn)行的行程范圍內(nèi)，設(shè)置有兩個分別與啟閉件全開啟位置和全關(guān)閉位置對應(yīng)的行程開關(guān)。
[0027]所述的控制系統(tǒng)還設(shè)有用于接收流體管路下游流體使用處閥門動作信號的接口。
[0028]所述的控制系統(tǒng)設(shè)有數(shù)據(jù)處理器，所述的表壓式壓力傳感器I 9和表壓式壓力傳感器II 10分別與數(shù)據(jù)處理器相連接，所述的控制系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)處理器對兩只壓力傳感器檢測到的流體壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對于一個截斷閥門當(dāng)量開啟口和流體用具的開啟口都確定的流體系統(tǒng)，如果出現(xiàn)流量的變化，控制系統(tǒng)可以通過兩只壓力傳感器檢測到的壓力值的變化量的不同，并根據(jù)流體管路下游閥門的“聯(lián)機(jī)系統(tǒng)”(此聯(lián)機(jī)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)所設(shè)置的用于接收流體管路下游閥門動作信號的接口相連接)傳遞過來的動作信號來判別:是流體源壓力變化還是截斷閥后管道流量變化，其辨別方法如下:
I)、當(dāng)截斷閥前壓力傳感器(本實(shí)施例為表壓式壓力傳感器I 9)壓力值的變化量大于截斷閥后壓力傳感器壓力值(本實(shí)施例為表壓式壓力傳感器II 10)的變化量時，是流體源壓力引起的，為正常狀態(tài)，無流體泄漏。
[0029]2)、當(dāng)截斷閥后壓力傳感器(本實(shí)施例為表壓式壓力傳感器II 10)壓力值的變化量大于截斷閥前壓力傳感器(本實(shí)施例為表壓式壓力傳感器I 9)壓力值的變化量時，是閥后管道流量變化引起的，有如下兩種情況:
2.1)、如果截斷閥后壓力值變大，就是用戶調(diào)小了流體使用量或關(guān)閉其中的流體用閥門，屬于正常狀態(tài)，此時，“聯(lián)機(jī)系統(tǒng)”也會將“下游閥門關(guān)小”的信號傳遞給控制系統(tǒng)；
2.2)、如果閥后壓力值變小，就是增加了流體使用量或產(chǎn)生了泄漏，控制系統(tǒng)根據(jù)是否接到“聯(lián)機(jī)系統(tǒng)”傳遞過來“下游閥門開大”的信號進(jìn)行判別:如果控制系統(tǒng)有接到“聯(lián)機(jī)系統(tǒng)”傳遞過來的“下游閥門開大”的信號，則判斷屬于正常的流量變化；如果控制系統(tǒng)沒有接到“聯(lián)機(jī)系統(tǒng)”傳遞過來的“下游閥門開大”的信號則判斷為產(chǎn)生泄漏，并關(guān)閉截斷閥門。
[0030]實(shí)施例二:
本實(shí)施例中，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)編碼器I通過與減速器5的輸出軸通過聯(lián)軸器I而固定連接，即在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)編碼器I通過直接檢測截斷閥門7的啟閉件的位置，并將該檢測信號傳遞給控制系統(tǒng)11，從而構(gòu)成閉環(huán)檢測。
[0031]本實(shí)施例的其余部分與實(shí)施例1大致相同，此處不再贅述。
[0032]實(shí)施例三:
本實(shí)施例如圖3所示，與實(shí)施例一相比，除了兩只壓力傳感器分別為表壓式壓力傳感器9'和差壓式壓力傳感器10'以外，其余部分都與實(shí)施例一相同。
[0033]本實(shí)施例中的旋轉(zhuǎn)編碼器I也可通過與減速器5的輸出軸通過聯(lián)軸器I而固定連接，即旋轉(zhuǎn)編碼器I通過直接檢測截斷閥門7的啟閉件的位置，并將該檢測信號傳遞給控制系統(tǒng)11，從而構(gòu)成閉環(huán)檢測，如實(shí)施例二所示的那樣。
[0034]本實(shí)施例中，所述的表壓式壓力傳感器9'是安裝在截斷閥門出氣口 11 一側(cè)的取壓口，在這種安裝方式中，則進(jìn)氣口一端的表壓值等于該處表壓值加上差壓式壓力傳感器10'所測得的“差壓值”，實(shí)際應(yīng)用中，表壓式壓力傳感器也可安裝在截斷閥門進(jìn)氣口 8 —側(cè)的取壓口，此時則出氣口的表壓值等于該處表壓值減去“差壓值”。
[0035]本實(shí)施例中的差壓值可以由差壓式壓力傳感器測出，此差壓值可用于流量測量的過程中；表壓式壓力傳感器的作用是測量位于截斷閥一側(cè)的壓力值，根據(jù)此壓力值和差壓值可得出另一側(cè)的壓力值，控制系統(tǒng)可根據(jù)這兩側(cè)壓力值的變化判斷系統(tǒng)是否存在泄漏(如實(shí)施例一中所述，此處不再贅述。)
對實(shí)施例一所示的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置進(jìn)行標(biāo)定的方法，如下:
一、確定該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置要計量的最大流量Qmax和最小流量Qmin，確定該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置要計量的流體系統(tǒng)中，流體壓力P的最大值Pmax和最小值Pmin，并限定該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置兩側(cè)的最大壓差值為C ;為了使本低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，優(yōu)選地，C /Pmin ^ 0.04。
[0036]二、利用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行標(biāo)定，具體方法如下:
1、將標(biāo)準(zhǔn)流量表與流量調(diào)節(jié)閥以及待標(biāo)定的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置串聯(lián)，再接通介質(zhì)源；
2、使待標(biāo)定的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置啟閉件的開度處于全開啟的位置，此時旋轉(zhuǎn)編碼器也位于一個相應(yīng)的位置，然后調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，使得標(biāo)準(zhǔn)流量表測到的流量是最大流量Qmax。
[0037]因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中，壓差是不可能為零的，又因?yàn)楸镜蛪簱p檢漏型差壓式流量測量裝置預(yù)先限定了壓差的最大值為C，因此本標(biāo)定方法，將壓差Λ P限制在閉區(qū)間[(0.05-0.1 ) C，(0.95-1) C ]內(nèi)。
[0038]若此時兩只壓力傳感器測得的壓差Λ P沒有在(0.95-1) C的范圍內(nèi)，則啟動控制電機(jī)，使得啟閉件向開度減小的方向運(yùn)動，直至壓差Λ P增加到(0.95-1) C區(qū)間內(nèi)，控制電機(jī)停止，保持啟閉件這個開度，記為:開度I，該壓差Λ P值即為開度I時的最大壓差值，記為:Λ Pmaxl，此時，旋轉(zhuǎn)編碼器位于一個相應(yīng)的位置；
3、控制系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流量表測得的最大流量Qmax的種類，將其值以及兩只壓力傳感器檢測到的壓差Λ P的最大值Λ Pmaxl代入公式
A0 = Qm / (2 X P X Λ P)1/2——(I')
或 Ac/ =Qv/ (2Χ ΔΡ/p)172——(2,)，
計算得到Atl或Ac/的值，記為Atll或Atl/，
公式中，A0, A01為當(dāng)量通孔面積，P為流體密度，Qv為體積流量，Qm為質(zhì)量流量；A0' =A0= a X ε XA, α為流量系數(shù)，ε為可壓縮系數(shù)，A為截斷閥門位于某一開度時的通孔面積。
[0039]4、在保持啟閉件開度I不變的條件下，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，使流量Q逐漸減小，壓差Δ P也會逐漸減小，當(dāng)壓差Λ P減小到(0.05-0.DC區(qū)間內(nèi)時，停止調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，此時兩只壓力傳感器測得的壓差值即為啟閉件位于開度I時的最小壓差值，記為:Λ Pminl ；
5、將步驟3得到的啟閉件位于開度I時的旋轉(zhuǎn)編碼器位置、最大壓差值ΛPmaxl、當(dāng)量通孔面積值A(chǔ)tll或Atl/，以及步驟4得到的最小壓差值Λ P mini存儲到控制系統(tǒng)中，并相互關(guān)聯(lián)；
6、保持流量調(diào)節(jié)閥不變，啟動控制電機(jī)，使得啟閉件向減小“開度”的方向運(yùn)動，當(dāng)壓差ΛΡ增大到(0.95-l)C區(qū)間時，控制電機(jī)停止，保持啟閉件這個開度，記為:開度II，此時，旋轉(zhuǎn)編碼器對應(yīng)一個新的位置，該壓差Λ P即為開度II時的最大壓差，記為:APmax2 ；
將此時標(biāo)準(zhǔn)流量表測得的流量值Q和兩只壓力傳感器檢測到的啟閉件在開度II時的壓差ΛΡ的最大值A(chǔ)Pmax2代入公式(I')或(2')，計算得到開度II時當(dāng)量通孔面積Atl或A0'的值,記為A02或A02'；
7、在保持啟閉件在開度II不變的條件下，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，使流量Q逐漸減小，壓差Δ P也會逐漸減小，當(dāng)壓差Λ P值減小到(0.05-0.DC區(qū)間內(nèi)時，停止調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，此時兩只壓力傳感器檢測到的壓差Λ P即為啟閉件位于開度II時的最小壓差記為:Λ Pmin2?
8、將步驟6得到的啟閉件位于開度II時的旋轉(zhuǎn)編碼器位置、最大壓差值ΛPmax2、當(dāng)量通孔面積值A(chǔ)tl2或Atl2'，以及步驟7得到的最小壓差值Λ P min2存儲到控制系統(tǒng)中，并相互關(guān)聯(lián)；
9、按照上述步驟6—8的方法重復(fù)操作并記錄數(shù)據(jù)，直至標(biāo)準(zhǔn)流量表測得的流量Q為該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的最小流量Qmin。
[0040]如:當(dāng)需要計量的流體系統(tǒng)中，最大流量Qmax =2.5 m3/h、最小流量Qmin=0.025 m3/h，流體壓力P的最大值Pmax=1500帕，和最小值Pmin=800帕，使用優(yōu)選方案使該流量測量裝置兩側(cè)的最大壓差值C滿足C / Pmin彡0.04，得到C值為32帕，從而區(qū)間[(0.05-0.1 )C，(0.95-l)C ]即為[(1.6—3.2)帕，(30.4-32)帕]然后使用本發(fā)明所述的標(biāo)定方法即可得到最大壓損為32帕的流量計，與現(xiàn)有技術(shù)中同類規(guī)格的流量計(最大壓差為200帕左右)相比，最大壓差小了很多，大大地節(jié)約了能源。
[0041]利用上述標(biāo)定過的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置進(jìn)行流量計量的方法，包括以下步驟:
一、將所述低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置安裝在所要測量的流體系統(tǒng)的管道中，并接通控制電源；
二、控制系統(tǒng)調(diào)出該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的最小流量Qmin所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)編碼器位置，并由控制電機(jī)驅(qū)動啟閉件運(yùn)行至該位置；
三、當(dāng)管道中產(chǎn)生流量，該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置開始進(jìn)行測量:如果兩只壓力傳感器檢測到的壓差Λ P不在此開度時對應(yīng)的最小壓差和最大壓差之間，控制系統(tǒng)則通過控制電機(jī)調(diào)整啟閉件的開度，當(dāng)調(diào)整至一個已經(jīng)儲存的旋轉(zhuǎn)編碼器位置點(diǎn)時，檢測啟閉件在對應(yīng)開度時的壓差Λ P，如果壓差Λ P仍不在相應(yīng)開度所對應(yīng)的最小壓差和最大壓差之間，則繼續(xù)調(diào)整啟閉件的開度；直至壓差Λ P處于相應(yīng)開度所對應(yīng)的最小壓差和最大壓差之間后，由控制系統(tǒng)將此時的旋轉(zhuǎn)編碼器位置所關(guān)聯(lián)的當(dāng)量通孔面積值A(chǔ)tl或^'，以及檢測到的壓差 Λ P 值，代入公式 Qm = AtlX (2Χ P X ΛΡ)1/2或 Qv = Ac/ X (2 X ΔΡ/ρ)1/2,從而得到此時的流量Qm或Qv，并通過顯示器進(jìn)行顯示，其中P為流體密度。顯示器可以既顯示此刻的流量(L/S)又顯示流量總量(L)。
[0042]根據(jù)上述低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的測量過程，對啟閉件的某一個“開度”，若流量變化較大，導(dǎo)致壓差Λ P的值相應(yīng)變化，當(dāng)超出所關(guān)聯(lián)對應(yīng)的最大壓差值和最小壓差時，需要花費(fèi)一段時間“尋找”已經(jīng)儲存的對應(yīng)的啟閉件開度(即對應(yīng)的已儲存的旋轉(zhuǎn)編碼器“位置”)，一直到檢測到的壓差Λ P的值，處于對應(yīng)啟閉件開度下的最大壓差值和最小壓差之間，這樣就延緩了計量與顯示的時間，從而會產(chǎn)生計量誤差。
[0043]為減少由此產(chǎn)生的測量誤差，可在機(jī)械方面和數(shù)據(jù)處理方面進(jìn)行彌補(bǔ)。
[0044]結(jié)構(gòu)方面:實(shí)施例二中，采用旋轉(zhuǎn)編碼器直接與啟閉件的驅(qū)動件連接的方式可以達(dá)到減少測量誤差的目的。
[0045]另外，在減速器的應(yīng)用中，也可通過采用無間隙減速器的方式來進(jìn)一步減少測量誤差。使用無間隙減速器可以截斷閥門的啟閉件在當(dāng)前位置直接順時針或逆時針的轉(zhuǎn)動以調(diào)整截斷閥門啟閉件的開度，而不需要為了消除減速器的回程間隙而重新返回至啟閉件的起始位(可稱為零位)，從而進(jìn)一步加快了“尋找并確定”所測得的壓差ΛΡ位于某一開度(對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)編碼器的一個位置)所對應(yīng)的最大壓差值和最小壓差之間的速度。
[0046]數(shù)據(jù)處理方面:當(dāng)流量Q變化后，直到“找到”滿足壓差Λ P在某個開度對應(yīng)的最大壓差值和最小壓差之間時的這段時間的流量總量(一段時間內(nèi)流經(jīng)管道某一截面的流體的數(shù)量)，可按照啟閉件在這個開度(或者說旋轉(zhuǎn)編碼器在這個“位置”)計算得到的流量值和找到這個“位置”所用的這段時間的“乘積”或“乘積的二分之一”進(jìn)行計算，累加到“總計流量總量”之中。
[0047]可根據(jù)下游流體用具所用的啟閉方式，確定流量變化是“陡然升起或下降”的形式還是“逐漸升起或下降”的形式，以選擇進(jìn)行該數(shù)據(jù)的處理方法。
[0048]如果下游流體用具所用的開關(guān)閥門是電磁閥，就可以認(rèn)為流量變化是“陡然升起或下降”形式，流量總量可取現(xiàn)在的“流量”與“尋找的時間”的“乘積”。
[0049]如果下游流體用具所用的開關(guān)閥門是手動閥，就認(rèn)為是“逐漸升起或下降”的形式，流量總量就取現(xiàn)在的“流量”與“尋找的時間”的“乘積的二分之一”。
[0050]其它方面，如:溫度變化(可以用溫度傳感器進(jìn)行檢測)，引起密度的變化以及介質(zhì)變換(引起的密度變化)的數(shù)據(jù)處理等，均同一般的差壓式流量計的處理方法。
[0051]本發(fā)明尤其適用于流體系統(tǒng)中管道流暈變化范圍很大的工況，控制系統(tǒng)可根據(jù)不同的流量——變換截斷閥門的開度，采用這樣的方法，可使得流量測量裝置的“壓力損失”大為減小，從而起到節(jié)能的效果。
【權(quán)利要求】
1.低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置，其特征在于:包括截斷閥門(7)、兩只壓力傳感器、用于驅(qū)動截斷閥門啟閉件的控制電機(jī)(3)、旋轉(zhuǎn)編碼器(I)和控制系統(tǒng)(12)，所述的兩只壓力傳感器為分別接在截斷閥門進(jìn)氣口(8)側(cè)取壓口和出氣口( 10)側(cè)取壓口的兩個表壓式壓力傳感器，或者其中一個為接在截斷閥門一側(cè)取壓口的表壓式壓力傳感器，另一個為同時連接截斷閥門兩側(cè)取壓口的差壓式壓力傳感器；旋轉(zhuǎn)編碼器(I)與控制電機(jī)(3)的電機(jī)軸相連接或與截斷閥門啟閉件相連接，兩只壓力傳感器、控制電機(jī)(3)和旋轉(zhuǎn)編碼器(I)均與控制系統(tǒng)(12)相連接，控制系統(tǒng)(12)連接有顯示器，在控制系統(tǒng)(12)內(nèi)儲存有啟閉件處于不同開度時所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)編碼器位置值、截斷閥門兩側(cè)最大壓差值和最小壓差值，控制系統(tǒng)(12)能夠通過控制電機(jī)調(diào)整啟閉件的開度，從而將壓力傳感器測得的壓差調(diào)整至此開度對應(yīng)的最大壓差和最小壓差之間，并根據(jù)其內(nèi)部存儲的該狀態(tài)下壓力傳感器測得的壓差與流量之間的關(guān)系計算出流量值；所述的控制系統(tǒng)還設(shè)有用于接收流體管路下游閥門動作信號的接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置，其特征在于:還包括一個減速器(5 )，減速器(5 )的輸入端通過聯(lián)軸器II (4 )與電機(jī)軸連接，減速器(5 )的輸出端通過聯(lián)軸器111(6)與截斷閥門啟閉件相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置，其特征在于:在控制電機(jī)驅(qū)動啟閉件運(yùn)行的行程范圍內(nèi)，設(shè)置有兩個分別與啟閉件全開啟位置和全關(guān)閉位置對應(yīng)的行程開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置，其特征在于:所述的截斷閥門(7)為截止閥或球閥或旋塞閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置，其特征在于:所述的截斷閥門(7)的啟閉件為陶瓷片閥芯。
6.權(quán)利要求1所述的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟: 一、確定該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置要計量的最大流量Qmax和最小流量Qmin，確定該流量測量裝置要計量的流體系統(tǒng)中，流體壓力P的最大值Pmax和最小值Pmin，并限定該流量測量裝置兩側(cè)的最大壓差值為C ； 二、利用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行標(biāo)定，具體方法如下: 1)、將標(biāo)準(zhǔn)流量表與流量調(diào)節(jié)閥以及待標(biāo)定的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置串聯(lián)，再接通介質(zhì)源； 2)、使待標(biāo)定的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置啟閉件的開度處于全開啟的位置，此時旋轉(zhuǎn)編碼器也位于一個相應(yīng)的位置，然后調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，使得標(biāo)準(zhǔn)流量表測到的流量是最大流量Qmax，若此時壓力傳感器測得的截斷閥門兩側(cè)壓差Λ P沒有在(0.95-1)C的范圍內(nèi)，則啟動控制電機(jī)，使得啟閉件向開度減小的方向運(yùn)動，直至壓差Λ P增加到(0.95-1) C區(qū)間內(nèi)，控制電機(jī)停止，保持啟閉件這個開度，記為:開度I，該壓差Λ P值即為開度I時的最大壓差值，記為:Λ Pmaxl，此時，旋轉(zhuǎn)編碼器位于一個相應(yīng)的位置； 3)、控制系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流量表測得的最大流量Qmax的種類，將其值以及壓力傳感器檢測到的壓差Λ P的最大值Λ Pmaxl代入公式
A0 = Qm / (2 X P X Λ P)1/2——(I') 或 k0' = Qv / (2X ΔΡ/ρ)1/2——(2')， 計算得到Atl或Ac/的值，記為Atll或Atl/， 公式中，&、Ac/為當(dāng)量通孔面積，P為流體密度，Qv為體積流量，Qm為質(zhì)量流量； 4)、在保持啟閉件開度I不變的條件下，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，使流量Q逐漸減小，壓差ΛP也會逐漸減小，當(dāng)壓差Λ P減小到(0.05-0.DC區(qū)間內(nèi)時，停止調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，此時壓力傳感器測得的壓差值即為啟閉件位于開度I時的最小壓差值，記為:Λ Pminl ； 5)、將步驟3)得到的啟閉件位于開度I時的旋轉(zhuǎn)編碼器位置、最大壓差值ΛPmaxl、i量通孔面積值A(chǔ)tll或Atl/，以及步驟4)得到的最小壓差值Λ P mini存儲到控制系統(tǒng)中，并相互關(guān)聯(lián)； 6)、保持流量調(diào)節(jié)閥不變，啟動控制電機(jī)，使得啟閉件向減小“開度”的方向運(yùn)動，當(dāng)壓差Λ P增大到(0.95-l)C區(qū)間時，控制電機(jī)停止，保持啟閉件這個開度，記為:開度II，此時，旋轉(zhuǎn)編碼器對應(yīng)一個新的位置，該壓差Λ P即為開度II時的最大壓差，記為:APmax2 ； 將此時標(biāo)準(zhǔn)流量表測得的流量值Q和壓力傳感器檢測到的啟閉件在開度II時的壓差ΛΡ的最大值A(chǔ)Pmax2代入公式(I')或(2')，計算得到開度II時當(dāng)量通孔面積Atl或Ac/的值，記為Atl2或Atl2'； 7)、在保持啟閉件在開度II不變的條件下，調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，使流量Q逐漸減小，壓差Δ P也會逐漸減小，當(dāng)壓差Λ P值減小到(0.05-0.DC區(qū)間內(nèi)時，停止調(diào)整流量調(diào)節(jié)閥，此時壓力傳感器檢測到的壓差Λ P即為啟閉件位于開度II時的最小壓差記為:APmin2 ； 8)、將步驟6)得到的啟閉件位于開度II時的旋轉(zhuǎn)編碼器位置、最大壓差值ΛPmax2、當(dāng)量通孔面積值A(chǔ)tl2或Atl2'，以及步驟7)得到的最小壓差值Λ P min2存儲到控制系統(tǒng)中，并相互關(guān)聯(lián)； 9)按照上述步驟6)-8)的方法重復(fù)操作并記錄數(shù)據(jù)，直至標(biāo)準(zhǔn)流量表測得的流量Q為該低壓損差壓式流量檢測裝置的最小流量Qmin。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的標(biāo)定方法，其特征在于:步驟一中，C / Pmin彡0.04。
8.利用權(quán)利要求1所述的低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置進(jìn)行流量測量的方法，其特征在于，包括以下步驟: 一、將所述低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置安裝在所要測量的流體系統(tǒng)的管道中，并接通控制電源； 二、控制系統(tǒng)調(diào)出該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置的最小流量Qmin所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)編碼器位置，并由控制電機(jī)驅(qū)動啟閉件運(yùn)行至該位置； 三、當(dāng)管道中產(chǎn)生流量，該低壓損檢漏型差壓式流量測量裝置開始進(jìn)行測量:如果壓力傳感器檢測到的壓差Λ P不在此開度時對應(yīng)的最小壓差和最大壓差之間，控制系統(tǒng)則通過控制電機(jī)調(diào)整啟閉件的開度，當(dāng)調(diào)整至一個已經(jīng)儲存的旋轉(zhuǎn)編碼器位置點(diǎn)時，檢測啟閉件在對應(yīng)開度時的壓差Λ P，如果壓差Λ P仍不在相應(yīng)開度所對應(yīng)的最小壓差和最大壓差之間，則繼續(xù)調(diào)整啟閉件的開度；直至壓差Λ P處于相應(yīng)開度所對應(yīng)的最小壓差和最大壓差之間后，由控制系統(tǒng)將此時的旋轉(zhuǎn)編碼器位置所關(guān)聯(lián)的當(dāng)量通孔面積值A(chǔ)tl或^'，以及檢測到的壓差Λ P 值，代入公式 Qm = AtlX (2Χ P X ΛΡ)1/2 或 Qv = Ac/ X (2X ΛΡ/ρ)1/2，從而得到此時的流量Qm或Qv，并通過顯示器進(jìn)行顯示，其中P為流體密度。
【文檔編號】G01M3/26GK104197998SQ201410430339
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】胡嘉林, 錢立, 彭珊珊, 胡科 申請人:洛陽市明偉機(jī)械科技有限公司