本發(fā)明屬于流量儀表
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)展的國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、科學(xué)研究等有密切的聯(lián)系。簡單來說流量計(jì)是用于測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，人們對天然氣的檢測也提出了更高的要求，在天然氣流量檢測領(lǐng)域中，現(xiàn)有流量計(jì)檢測技術(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，且檢測周期長，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)行時間推移性能下降。而由于天然氣檢測周期使然，大多數(shù)情況下還未到檢測期時，渦輪流量計(jì)就損壞或失效了，給用戶帶來極大不便。專利渦輪流量計(jì)檢測裝置，申請?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)置于一個殼體中與流量積算儀組合成整體型。故障傳感器檢測到的故障信號和磁敏傳感器檢測到的流量信號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)檢測工具和檢測計(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)檢測工具，所述渦輪流量計(jì)檢測工具連接所述檢測計(jì)算機(jī)；所述渦輪流量計(jì)檢測工具包括通訊模塊、ups供電模塊以及依次電性連接的脈沖采集單元、信號放大單元和高精度時間測量模塊；所述通訊模塊、所述脈沖采集單元、所述信號放大單元和所述高精度時間測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發(fā)生器中的傳感器信號放大后輸出，以提升檢測效果。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放大單元，更有利于將傳感器傳輸?shù)奈⑷蹼娏餍盘栟D(zhuǎn)換為放大后的電壓信號。優(yōu)選的，所述渦輪流量計(jì)檢測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、所述信號放大單元、所述高精度時間測量模塊和所述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，確保整個診斷過程不受信號干擾。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)兩端閥門關(guān)閉的情況下，通過放出天然氣驅(qū)動渦輪流量計(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)過高頻發(fā)生器內(nèi)傳感器時產(chǎn)生的電流脈沖放大為電壓脈沖，通過高精度時間測量模塊將該信號提供給檢測計(jì)算機(jī)；s2:數(shù)據(jù)處理，所述檢測計(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，實(shí)時獲取頻率信號，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平衡狀態(tài)；誤差漂移分析，實(shí)時獲取頻率信號，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)測試，針對不同流量，采集渦輪流量計(jì)的渦輪葉片運(yùn)行特征曲線，觀察曲線的脈動及形狀，獲取軸承的狀態(tài)；實(shí)時誤差分析，實(shí)時獲取頻率信號，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)時運(yùn)行狀態(tài)。優(yōu)選的，所述葉輪檢測基于相同流量條件；所述誤差漂移分析基于渦輪流量計(jì)受摩擦力以及動平衡影響量大的小流量條件；所述軸承狀態(tài)測試和所述實(shí)時誤差分析均基于相同時間條件，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放大單元，有利于提升信號傳輸?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、誤差漂移分析、軸承狀態(tài)測試以及實(shí)時誤差分析，有利于對渦輪流量計(jì)的葉輪、高頻發(fā)生器、軸承以及潤滑系統(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)，便于及時維修和護(hù)理。附圖說明附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，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是葉輪檢測分析結(jié)果波形圖；圖4是葉輪檢測3d分析頻譜圖；圖5是正常情況的葉輪檢測分析結(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)測試分析結(jié)果頻譜圖；圖8是實(shí)時誤差分析結(jié)果波形圖；圖9是流量測試數(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.信號放大單元，16.高精度時間測量模塊，17.ups供電模塊，18.檢測計(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)檢測工具11和檢測計(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)檢測工具11，渦輪流量計(jì)檢測工具11連接檢測計(jì)算機(jī)18；渦輪流量計(jì)檢測工具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、信號放大單元15和高精度時間測量模塊16；通訊模塊12、脈沖采集單元13、信號放大單元15和高精度時間測量模塊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將高頻信號發(fā)生器3中的傳感器4信號放大后輸出，以提升檢測效果。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連接信號放大單元15，更有利于將傳感器4傳輸?shù)奈⑷蹼娏餍盘栟D(zhuǎn)換為放大后的電壓信號。渦輪流量計(jì)檢測工具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、信號放大單元15、高精度時間測量模塊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，確保整個診斷過程不受信號干擾。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)1兩端閥門關(guān)閉的情況下，通過放出天然氣驅(qū)動渦輪葉片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)過高頻發(fā)生器3內(nèi)傳感器4時產(chǎn)生的電流脈沖放大為電壓脈沖，通過高精度時間測量模塊16將該信號提供給檢測計(jì)算機(jī)18；s2:數(shù)據(jù)處理，檢測計(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，實(shí)時獲取頻率信號，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的動平衡狀態(tài)；誤差漂移分析，實(shí)時獲取頻率信號，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)測試，針對不同流量，采集渦輪流量計(jì)的渦輪葉片2運(yùn)行特征曲線，觀察曲線的脈動及形狀，獲取軸承的狀態(tài)；實(shí)時誤差分析，實(shí)時獲取頻率信號，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)時運(yùn)行狀態(tài)。葉輪檢測基于相同流量條件；誤差漂移分析基于渦輪流量計(jì)受摩擦力以及動平衡影響量大的小流量條件；軸承狀態(tài)測試和實(shí)時誤差分析均基于相同時間條件，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檢測到渦輪葉片2的轉(zhuǎn)動參數(shù)，通過高頻發(fā)生器3傳輸至渦輪流量計(jì)檢測工具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對該信號進(jìn)行隔離整形，再經(jīng)信號放大單元15放大，將該信號通過高精度時間測量模塊16經(jīng)由通孔9輸出，外接檢測計(jì)算機(jī)18，以實(shí)時檢測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)檢測的后臺穩(wěn)定性和整體可靠性。在剛投入使用時對該渦輪流量計(jì)進(jìn)行第一次檢測，運(yùn)行6個月后進(jìn)行第二次檢測，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試，得出數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以綜合得出運(yùn)行后6個月渦輪流量計(jì)的流量下滑情況，具體測試數(shù)據(jù)見表1。分類qmin20％qmax40％qmaxqmax第一次檢測0.730.680.790.94運(yùn)行6個月后-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)隨著時間推移，流量下滑的趨勢，從而診斷流量計(jì)性能變化情況。通過該組測試數(shù)據(jù)可得，天然氣渦輪流量計(jì)在使用6個月后，其性能平均下降55％，最大性能下降117％，對于年用氣量107nm3的用戶，核算后雙方存在5.5×104nm3的流量差，會造成巨大的經(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”、“誤差漂移分析”、“軸承狀態(tài)測試”、“實(shí)時誤差分析”是指用同一組測量數(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)分析過程：葉輪檢測是在氣體渦輪流量計(jì)流量相對穩(wěn)定的情況下，通過分析實(shí)時獲取的頻率信號，得到渦輪流量計(jì)每個葉輪的運(yùn)行情況，通過精細(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)動頻率顯示出明顯的離散，說明渦輪葉輪或渦輪的軸發(fā)生了異常，即需要及時進(jìn)行維護(hù)和修理。經(jīng)過維修護(hù)理后，再次測試渦輪葉片的動態(tài)數(shù)據(jù)，得出以上波形圖，顯示出很高的轉(zhuǎn)動一致性，表明渦輪葉片運(yùn)動狀態(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)際曲線越接近說明流量計(jì)性能越好。軸承狀態(tài)測試，是在相同時間范圍內(nèi)，針對不同流量，采集渦輪流量計(jì)的特征曲線，觀察曲線的脈動及形狀，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，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)脈動曲線為傾斜弧狀的過渡曲線，通常伴隨著管道內(nèi)的較大的脈動；傳動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題。實(shí)時誤差分析通過分析不同時間點(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、首次安裝測試值和使用一段時間后的測試值之間的比較，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的實(shí)際流量曲線，此時觀察實(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)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(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12