[發明專利]一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計

有效

• 申請號: 201210003187.1
• 申請日: 2012-01-07
• 公開（公告）號: CN102538886A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 范子川
• 申請（專利權）人: 蔡茂林
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于壓縮空氣系統流量測量領域，涉及一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計。

背景技術

氣體作為一種能源存在的形態或能量的載體，在工業中的應用愈來愈廣，而在壓縮機系統領域中，氣體流量是系統中的重要參數，其測量是關鍵技術，氣體流量計在許多工業生產場合使用廣泛。

市面上用于氣體流量測量的流量計，絕大多數都是介入式設備，比如熱式流量計、差壓式流量計、靶式流量計等，需串聯接入管道，不僅操作復雜，安裝時影響工業生產，而且有干擾流動，存在壓力損失及污損探頭等問題。非介入測量技術可以不拆卸原有管路進行流量測量避免以上缺點，還可以實現多點測量等優點。但目前已有的設備，如超聲波式，價格昂貴且可靠性極差，實用性遠不能達到工業現場要求。因此氣體的非介入式測量技術難度較大，目前尚無成熟的技術和產品。該技術的研發對于工業發展和經濟節能，具有重大意義。

本發明提出一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計，使用時，直接在管外捆綁式安裝，裝配拆卸方便，對工業生產無任何干擾。另外，該發明所提及的變溫度場測量方式，可有效的抑制外界環境的溫度干擾，配合高效的自適應脈沖加熱器及隔熱罩，使得測量耗時少，測量結果準確可靠，符合工業現場對管道氣體流量的測量要求。另外由于其硬件成本低，可大規模應用于工業現場，并實現多點檢測，有助于工業生產的監控，達到優化生產、節能減排的目的。

發明內容

本發明的目的：提供一種應用于工業氣體管道流量測量，安裝方便、操作簡單、測量可靠，低成本的氣體流量測量裝置。

本發明的技術方案：

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)??根據需要流量測量的管道，選擇合適的測量點，并對管道表面進行簡單的清潔處理。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，根據被測管道的直徑，設定加熱脈沖的周期T，為使管道內壁充分加，加熱脈沖的周期不能太短，該周期的數值由下式得到：

?（1）

其中，k是增益系數，C是管道材料的比熱容，ρ是管道材料的密度，l是管道材料的熱導率，d是管道的公稱直徑。

儀器根據輸入的管道直徑數據，自動搜索數據庫中存儲的工業管道標準資料，找到對應的管道材料的比熱容、密度及熱導率。增益系數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確度，值越小，測量越快，準確度較低，反之亦然。用戶可根據該參考值自行設定。

b)??測量時，由處理機(6)發送加熱電信號給驅動電路(4)，驅動熱流閥(14)為加熱工位、加熱器(11)工作、水冷式制冷器(13)卸載，熱量從加熱器(11)傳導至管道外壁(1)，管道被加熱；然后，處理機(6)發送制冷電信號給驅動電路(4)，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)傳導至加熱器(11)，管道被冷卻。這樣，重復上述操作實現了沿管道軸向方向傳播的連續熱脈沖（即周期變化溫度場）的產生。

c)??位于自適應脈沖加熱器(2)上游一點的溫度傳感器(8)測量溫度，并將測量數據通過A/D轉換器(7)，傳送給處理機(6)。

基于以上測量值，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），計算相對動態均值f，

，其中???????（2）

其中：A為動態均值，A₀為氣體流量為0時的基準值。A_b為溫度趨勢基準值（18），A_a為溫度趨勢增加值（19），根據流量與f的關系，

?????????????????????????????????（3）

進而解算被測對象的流量Q，其中b為流量修正系數，該系數修正由于選擇不同溫度信號測量段所帶來的偏差。

本發明的優點：