CN100405021C - 一种用于检测流量参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流量计量的检测方法，特别涉及一种适用于玻璃转子流量计和金属管转子流量计用于检测流量参数的方法。本方法根据数学关系式见右下式，需要检测出浮子流量计的出口压力，然后求出流量系数K值，并将K值及其它有关参数设定在流量积算仪中，流量积算仪即可显示出瞬时流量和累计流量。采用本方法提高了测量精度和测量效率，其精确度可达0.5～1.5级，由于本方法适用于不同口径的流量计而扩宽了测量范围，从而解决了普遍使用的浮子流量计实现远传、累计、通讯的技术改造问题，因此可广泛应用到浮子流量计的标定以及工业化生产中。

Description

一种用于检测流量参数的方法

技术领域

本发明涉及一种流量计量的检测方法，特别涉及一种适用于玻璃转子流量计和金属管转子流量计用于检测流量参数的方法。

背景技术

目前，国内外生产的玻璃转子流量计或金属管转子流量计实现远传、累计、通讯均为磁浮子采取磁传导的联动或磁耦合方式。国产的玻璃转子流量计测量流量一般是将若干个干簧管排列而成，由于干簧管本身的磁性开关性能直接影响测量精度，必须严格筛选干簧管。由于随流量而变化的磁浮子的位置使处于该位置的干簧管开或关变成电阻的变化，这样可检测出流量的变化。进口的玻璃转子流量计也是磁浮子采取磁传导联动方式使精密线性的电位器的滑块上下移动，得出随流量变化而变化的电阻值，由于该直线电位器的摩擦力必须很小，因此造价很高。金属管转子流量计是锥形浮子在带孔板的金属管中随流量变化而上下移动，浮子的位置是以磁耦合的方式传递给指示器，使指针借助凸轮板或其它机构，指示其流量值的大小，并通过旋转的精密电位器得出电阻的变化，然后转换成标准的电流信号进行显示、远传、累计、通讯。但由于锥形浮子的位移小，其测量精度低、误差大。

以上能实现远传、累计、通讯的转子流量计的口径均在DN10以上，而DN10以下小流量的转子流量计还无法制造。因此，为解决普遍使用的玻璃转子流量计和金属管转子流量能够实现远传、累计、通讯而需要进行技术改造问题，必须探索一种新的检测流量的方法。

发明内容

综上所述，为提高测量精度，杜绝磁力耦合的误差以及机械摩擦的误差，扩宽测量范围，解决普遍使用的浮子流量计实现远传、累计、通讯的技术改造问题，提高工业化水平，特提供一种用于检测流量参数的方法。

本发明用于检测流量参数的方法，包括如下步骤：

一、取一支已标定的设有基准点的浮子流量计，或者是取一支已标定的普通浮子流量计，首先检查浮子流量计的流量范围，介质类别、公称通径、使用压力及精度，然后将其安装在管道上，“浮子流量计的进口连接流量调节阀，其出口通过三通连接压力变送器和压力调节阀，压力变送器的输出连接流量积算仪；或者浮子流量计的出口连接流量调节阀，流量调节阀通过三通连接压力变送器和压力调节阀，压力变送器的输出连接流量积算仪；或者浮子流量计的进口连接流量调节阀，其出口连接压力变送器，压力变送器的输出连接流量积算仪；或者浮子流量计的出口连接流量调节阀，流量调节阀只连接压力变送器，压力变送器的输出连接流量积算仪；安装完毕，按浮子流量计中的介质类别通入介质，同时接通电源；

二、如果采用已标定的设有基准点的浮子流量计，首先确定基准点流量值，交替调节压力调节阀和流量调节阀，没有压力调节阀，只调节流量调节阀，使浮子稳定在基准点的中限量程刻度上，压力变速器的输出值在

且

范围内；此时，将浮子流量计基准点量程值及压力变送器的输出值记录下来，如果设有基准点的浮子流量计带有压力调节阀，则固定压力调节阀；如果采用已标定的普通浮子流量计，首先确定上限、中限和下限三个流量值，然后交替调节压力调节阀和流量调节阀，没有连接压力调节阀，只调节流量调节阀，使浮子稳定在上限值刻度上，压力变送器的输出值在

且

范围内，此时将普通浮子流量计的量程上限值及压力变送器的输出值记录下来，如果普通浮子流量计带有压力调节阀，则固定压力调节阀，再调节流量调节阀，使浮子稳定在中限值刻度上，此时，将压力变送器输出值记录下来；然后再调节流量调节阀，使浮子稳定在下限值刻度上，此时，将压力变送器输出值记录下来；

三、将步骤二中记录下来的已标定的浮子流量计中的基准点流量值Q及相应的压力变送器输出值P代入数学关系式： $K=\frac{Q}{\sqrt{P}}$ ，解出该关系式中的流量系数K值；

或者将步骤二中记录下来的已标定的普通浮子流量计中的上限、中限、下限流量值即Q1、Q2、Q3及相应的压力变送器输出值P1、P2、P3分别代入数学关系式： $K=\frac{Q}{\sqrt{P}}$ ，分别解出该关系式中流量系数K1、K2、K3，然后求出平均流量系数K；

四、将步骤三中设有基准点的浮子流量计流量系数K值，或者是采用已标定的普通浮子流量计平均流量系数K值及流量积算仪所要求的其它有关参数设定在流量积算仪中，即可投入使用；

五、根据工艺要求再调节流量调节阀，即显示实际瞬时流量和累计流量。

经过多次计算和模拟检测发现，玻璃转子流量计和金属管转子流量计在测量范围内的流量与出口压力(压力变送器输出值与压力变送器输出范围下限值之差)的数学模型如下：

在设备不变的情况下，其流量计出口压力的开方值与流量成正比，这个比值即流量系数用K表示：

$K=\frac{Q}{\sqrt{P}}$ $Q=K\sqrt{P}$

式中：Q——流量(量程) 单位：m³/h

      P——出口压力   单位：Pa(压力变送器输出值与压力变送器输出范围下限值之差)

      K——流量系数

从上述关系式中可以看出：流量Q即是流量计的体积流量，是已知的参数，如果求流量系数K值，必须测出流量计的出口压力P，流量系数K值是流量积算仪所需要设定的参数，其它有关参数均为已知的，只有K值是个未知数，因此，只要求出K值，并将K值及其它有关参数设定在流量积算仪中，流量积算仪就会显示出瞬时流量和累计流量。因此上述关系式的成立是本方法的关键。

在检测标定的设有基准点的浮子流量计的出口压力时，或者在检测标定的普通浮子流量计中的浮子稳定在量程上限值时的出口压力时，其压力变送器的输出值范围也是根据 $K=\frac{Q}{\sqrt{P}}$ 关系式进行推导出来的，并经多次计算验证其准确性。其中设有基准点的浮子流量计的压力变送器的输出值范围：

普通浮子流量计的压力变送器的输出值范围：

式中：Q_基准——浮子流量计基准点流量刻度值   P_上限值——压力变送器输出范围上限值

      Q_检测——浮子流量计任意点流量刻度值

      Q_上限值——浮子流量计流量上限刻度值   P_下限值——压力变送器输出范围下限值

为选择系数

当压力变送器的输出值不符合上述输出范围时，可重新选择压力变送器的测量范围，更换压力变送器其测量范围选择应根据下式：

式中：P_测上——被更换的压力变送器的测量范围上限

      P_测出——被更换的压力变送器的输出值

      Q_检测——浮子流量计任意点流量刻度值

采用本方法测量流量参数的原理如下：

当流体自下而上的流经锥管时，由于受到流体的冲击，浮子要向上运动，浮子与锥形流通面积增大，流速减低，直到浮子在流体中的重量与流体作用在浮子上的力相平衡，浮子停留在某一高度上维持平衡。此时，通过流体具有一定的压力，该压力通过连接在浮子流量计出口的压力变送器可以检测出，即流量计的出口压力，经变送、积算可以得到瞬时流量和累计流量，当流量变化时，浮子将移到新的位置达到新的平衡，流量计的出口压力将发生变化，将变化的压力值经变送、积算，可以得到新的瞬时流量和累计流量。

本发明产生的有益效果是：提高了测量精度和测量效率，其精确度可达0.5～1.5级，扩宽了测量范围，解决了普遍使用的浮子流量计实现远传、累计、通讯的技术改造问题，从而提高了工业化水平。

附图说明

图1是实施本发明所采用的检测装置(流量计前调节)连接示意图并作为摘要附图；

图2是图1中不连接压力调节阀的示意图；

图3是实施本发明所采用的检测装置(流量计后调节)连接示意图；

图4是图3中不连接压力调节阀的示意图。

上述图中检测装置连接方式的区别是根据使用的不同要求而设置的，无论是哪一种都能应用本方法。

具体实施方式

实施例一、取一支标定的普通浮子流量计，量程为0.25～2.5m³/h，介质类别为空气，公称通径为DN15mm，使用压力为0.4Mpa，精度为1.5级。然后将其安装在管道上，浮子流量计的进口连接流量调节阀，其出口通过三通连接压力变送器和压力调节阀，或不连接压力调节阀，压力变送器的输出连接流量积算仪，或者将流量调节阀连接在浮子流量计的出口，流量调节阀通过三通连接压力变送器和压力调节阀，或不连接压力调节阀，压力变送器的输出连接流量积算仪，安装完毕，按浮子流量计中的介质类别通入空气，同时接通电源。其中压力变送器电流值输出范围为4～20mA，压力测量范围0～20kpa，流量积算仪则选用带有流量公式有 $Q=K{(P\×P)}^{\frac{1}{2}}$ 的积算仪。

首先确定流量计上的三个流量值：上限为2.5m³/h、中限为1.5m³/h、下限为0.5m³/h，然后交替调节压力调节阀和流量调节阀，在没有压力调节阀时，只调节流量调节阀，使流量计中的浮子稳定在2.5m³/h量程刻度上，压力变送器的输出电流值为19mA，此时将该电流值记录下来，然后固定压力调节阀；再调节流量调节阀，使浮子稳定在1.5m³/h量程刻度上，压力变送器的输出电流值为9.53mA，此时将该电流值记录下来；然后再调节流量调节阀，使浮子稳定在0.5m³/h量程刻度上，压力变送器的输出电流值为4.62mA，此时将该电流值记录下来。将上述数值分别代入数学关系式 $K=\frac{Q}{\sqrt{P}}$ 后，分别求出流量系数：

$K_1=\frac{Q_1}{\sqrt{P_1}}=\frac{2.5}{\sqrt{19-4}}=0.6455$

$K_2=\frac{Q_2}{\sqrt{P_2}}=\frac{1.5}{\sqrt{9.53-4}}=0.6378$

$K_3=\frac{Q_3}{\sqrt{P_3}}=\frac{0.5}{\sqrt{4.62-4}}=0.6350$

然后求出平均流量系数 $\stackrel{\‾}{K}=\frac{K_1+K_2+K_3}{3}=0.6394$

将求出的平均流量系数K＝0.6394及积算仪要求设定的其它有关参数如：压力变送器测量上限20kpa、下限0、压力变送器类型为III型、密度ρ值为1，设定在流量积算仪中投入使用。根据工艺要求再调节流量调节阀，使浮子流量计的浮子稳定在2m³/h刻度值上，此时流量积算仪瞬时流量显示为：2m³/h，误差±0.0375m³/h，经0.5h(h为小时)后，累计流量显示1m³，误差±0.018m³。

实施例二，为了提高测量精度和提高测量效率，在流量计应设有测量基准点(可在刻度上标出来作为测量的校准点)基准点应设在量程中限值上，使其测量精度达到0.5级。因此，取一支标定的设有基准点的浮子流量计，量程为0.25～2.5m³/h，介质类别：水，公称通径为DN40mm，使用压力为0.4Mpa，精度为0.5级，然后将其安装在管道上，浮子流量计的进口连接流量调节阀；其出口通过三通连接压力变送器和压力调节阀或不连接压力调节阀；压力变送器的输出连接流量积算仪；或者将流量调节阀连接在浮子流量计的出口，流量调节阀通过三通连接压力变送器和压力调节阀或不连接压力调节阀，压力变送器的输出连接流量积算仪，安装完毕，按浮子流量计中的介质类别通入水，同时接通电源。压力变送器电流值输出范围为4～20mA，压力变送器的测量范围为0～100kpa，精度为0.25级，流量积算仪则选用带有流量公式有 $Q=K{(P\×P)}^{\frac{1}{2}}$ 的积算仪。

首先确定流量计上的测量基准点为1.2m³/h，然后交替调节压力调节阀和流量调节阀，在没有压力调节阀时只调节流量调节阀，使流量计中的浮子稳定在1.2m³/h刻度上，压力变送器的输出值为5.25mA，根据压力变送器的输出范围公式求出的范围，该输出值不符合＞5.84mA且＜7.68mA的要求，压力变送器的测量范围过大，需更换压力变送器的测量范围，按照更换压力变送器测量范围的选择公式，求出压力变送器的测量范围上限≤67.9kpa，且≥33.9kpa，因此，更换压力变送器的测量范围为0～50kpa，其输出为4～20mA，精度为0.25的压力变送器。

更换压力变送器后，首先确定流量计上的测量基准点为1.2m³/h，然后交替调节压力调节阀和流量调节阀，在没有压力调节阀时只调节流量调节阀，使流量计中的浮子稳定在1.2m³/h刻度上，压力变送器的输出电流值为6.5mA，符合5.84mA＜6.5mA＜7.68mA要求，将该电流值记录下来，然后固定压力调节阀。将上述数值代入数学关系式 $K=\frac{Q}{\sqrt{P}}$ 后，求出K＝0.7589。

将求出的流量系数K值及积算仪要求设定的其它有关参数如：压力变送器测量上限50kpa、下限0、压力变送器类型III型，密度ρ值为1，设定在流量积算仪中，即可投入使用，还可以用于标定浮子流量计其它流量的刻度值，再根据工艺要求调节流量调节阀，当浮子流量计浮子稳定在1.5m³/h，流量积算仪瞬时流量显示为1.5m³/h，误差为±0.0125m³/h，经10min后，查看累计流量显示为0.25m³，误差值±0.0021m³/h。

从上述两个实施例可以看出：本方法既适用于普通的浮子流量计对流量的检测，也适用于高精度的浮子流量计对流量的检测，由于本方法适用不同口径的流量计，而扩大了测量范围，因此可广泛应用到浮子流量计的标定以及工业化生产中。

Claims (1)

1.一种用于检测流量参数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

一、取一支已标定的设有基准点的浮子流量计，或者是取一支已标定的普通浮子流量计，首先检查浮子流量计的流量范围，介质类别、公称通径、使用压力及精度，然后将其安装在管道上，浮子流量计的进口连接流量调节阀，其出口通过三通连接压力变送器和压力调节阀，或者不连接压力调节阀，压力变送器的输出连接流量积算仪，或者将流量调节阀连接在浮子流量计的出口，流量调节阀通过三通连接压力变送器和压力调节阀，或者不连接压力调节阀，压力变送器的输出连接流量积算仪，安装完毕，按浮子流量计中的介质类别通入介质，同时接通电源；

二、如果采用已标定的设有基准点的浮子流量计，首先确定基准点流量值，交替调节压力调节阀和流量调节阀，没有压力调节阀，只调节流量调节阀，使浮子稳定在基准点的中限量程刻度上，压力变速器的输出值在

且

范围内；此时，将浮子流量计基准点量程值及压力变送器的输出值记录下来，如果设有基准点的浮子流量计带有压力调节阀，则固定压力调节阀；如果采用已标定的普通浮子流量计，首先确定上限、中限和下限三个流量值，然后交替调节压力调节阀和流量调节阀，没有连接压力调节阀，只调节流量调节阀，使浮子稳定在上限值刻度上，压力变送器的输出值在

且

范围内，此时将普通浮子流量计的量程上限值及压力变送器的输出值记录下来，如果普通浮子流量计带有压力调节阀，则固定压力调节阀，再调节流量调节阀，使浮子稳定在中限值刻度上，此时，将压力变送器输出值记录下来；然后再调节流量调节阀，使浮子稳定在下限值刻度上，此时，将压力变送器输出值记录下来；

三、将步骤二中记录下来的已标定的浮子流量计中的基准点流量值Q及相应的压力变送器输出值P代入数学关系式： $K=\frac{Q}{\sqrt{P}},$ 解出其流量系数K值；

或者将步骤二中记录下来的已标定的普通浮子流量计中的上限、中限、下限流量值即Q1、Q2、Q3及相应的压力变送器输出值P1、P2、P3分别代入数学关系式： $K=\frac{Q}{\sqrt{P}},$ 分别解出

其流量系数K1、K2、K3，然后求出平均流量系数K；

四、将步骤三中设有基准点的浮子流量计流量系数K值，或者是采用标定的普通浮子流量计平均流量系数K值及流量积算仪所要求的其它有关参数设定在流量积算仪中，即可投入使用；

 五、根据工艺要求再调节流量调节阀，即可以显示实际瞬时流量和累计流量。

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