CN104236680B - 流量计的计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流量计及其计量方法。该流量计包括筒状管道、转轴、叶轮和感测组件，所述叶轮安装于所述筒状管道内部并绕设置于所述筒状管道的轴线处的所述转轴而旋转，所述感测组件能够测得所述叶轮在液体作用下的旋转次数以获得对应的流量值，所述流量计还包括以设定的转速来调整被测液体流速的电泵。该计量方法包括校准过程和计量过程。本发明的流量计及其计量方法，针对各种不同粘滞系数的液体均可方便快捷且准确地计量出其流量。

Description

流量计的计量方法

技术领域

本发明涉及流量计及其计量方法。

背景技术

现有的速度型流量计，即根据液体的流速来计算该液体的流量的流量计，均是利用液体在以一定流速通过管道时其流量与流速呈线性关系这一原理来设计的，即其中，Q为流量，D为管道直径，v为液体流速。如果要上述线性关系成立，必须保证液体的雷诺数Re足够大。其中，雷诺数Re＝v·D/r，r为待测液体的粘滞系数。

雷诺数Re为表征液体流动情况的无量纲数。雷诺数Re小，表示液体流动时各质点间的粘性力占主要地位，液体各质点平行于筒状管道内壁有规则地流动，呈层流流动状态，此时液体的流量与流速并无线性关系。雷诺数Re大，表示液体流动时惯性力占主要地位，液体呈紊流流动状态，此时液体的流量与流速才能保证为线性关系。

速度型流量计能够保证比较精确的计量的前提是，其限制了筒状管道内的最大压力和最小压力，即间接限制了被测液体的最大流速和最小流速，以使得被测液体的流速与其流量呈线性关系，从而完成较为准确的计量。

参照图1，为现有的速度型流量计的结构示意图。该速度型流量计1包括筒状管道10，该筒状管道10的两端设置有供被测液体流入和流出的入口101和出口102。在该测试管道10的腔体内，设置有束流片20、转轴60、固定设置于转轴60上的叶轮50、以及感测组件。其中，叶轮50可以是旋翼叶轮也可以是螺翼叶轮。感测组件包括固定设置于筒状管道10的内壁上的磁阻传感器40、以及圆周对称地固定设置于转轴60的外壁上的多个小磁铁30。

计量时，使得被测液体从筒状管道10的入口101进入并以合适的流速通过筒状管道10。液体经过束流片20后被整流为比较均匀的流体。当液体经过叶轮50时，叶轮50转动，从而带动转轴60转动，固定设置在转轴60的外壁上的多个小磁铁30也随之转到。多个小磁铁30依次循环通过磁阻传感器40的感应区。流量计1可以根据对磁阻传感器40感应的信号个数的计数，即可计算出被测液体的流速v，从而计算出被测液体的流量Q。

由于速度型流量计的上述特性，需要在流量计出厂校准时对其待测的液体的流速进行调准，使其雷诺数足够大，以保证液体流动时惯性力占主要地位，从而利用流量与流速之间的线性关系确定液体的流量。但由于不同液体的粘滞系数不同，根据雷诺数的计算公式可知，在流量计的管道直径不变的情况下，会导致对于测量不同液体时所需要的液体流速不同。

因此，在现有技术中，流量计在出厂校准时只能针对一种液体在某一个流速范围内进行调准。一旦出厂前完成校准，该流量计在后来的应用中就只能针对该特定种类的液体进行计量，比如，水表中的流量计用来测量水的流量、油表中的流量计用来测量油的流量。

但在一些应用场景中，需要流量计能够测量多种液体的流量，或者测量粘滞系数未知的液体的流量。例如，需要用水表中的流量计来测量油的流量。这种应用需求是现有的流量计不能满足的。

发明内容

为此，本发明提供了一种流量计，包括筒状管道、转轴、叶轮和感测组件，所述叶轮安装于所述筒状管道内部并绕设置于所述筒状管道的轴线处的所述转轴而旋转，所述感测组件能够测得所述叶轮在液体作用下的旋转次数以获得对应的流量值，所述流量计还包括以设定的转速来调整被测液体流速的电泵。

优选地，所述筒状管道的管壁上设置有带有体积刻度的视窗，所述体积刻度的最大值设置于靠近所述筒状管道的入口侧处。

优选地，还包括控制部件和设置于靠近所述筒状管道的出口侧处的球阀。

优选地，还包括操作面板，所述操作面板接收用户输入的所述电泵的转速。

优选地，还包括束流片，其形成为具有多个通孔的圆片状，并设置在所述筒状管道中的比所述叶轮更靠近所述筒状管道的入口侧处。

优选地，所述流量计具有电池和USB双路供电的电源结构。

本发明还提供了一种流量计的计量方法，所述计量方法包括校准过程，所述校准过程包括：S71.将所述电泵的转速设置为v；S72.关闭所述筒状管道的出口，向所述筒状管道内注入体积为V的待测液体；S73.启动所述流量计的所述感测组件，同时打开所述筒状管道的出口；S74.待所述待测液体全部流出所述筒状管道后，比较所述流量计测得的流量值Q与所述体积V：如果误差在预定范围内，则将当前转速v指定为所述待测液体的匹配转速，所述校准过程结束，否则执行S75；S75.将所述电泵的转速设置为另一转速，并执行S72-S74。

优选地，所述计量方法还包括计量过程：将所述电泵的转速设置为所述匹配转速，使所述待测液体流过所述筒状管道，同时启动所述流量计的所述感测组件以对流量进行计量。

优选地，所述计量方法还包括：多次重复所述校准过程，将多次进行所述校准过程所各得到的匹配转速进行平均以得到最终的匹配转速。

本发明还提供了一种流量计的计量方法，所述计量方法包括校准过程，所述校准过程包括：S101.根据通过所述操作面板输入的转速，将所述电泵的转速设置为v；S102.控制所述球阀关闭，并获得注入所述筒状管道内的待测液体的体积刻度值V；S103.启动所述流量计的所述感测组件，同时控制所述球阀打开；S104.待所述待测液体全部流出所述筒状管道后，比较所述流量计测得的流量值Q与所述刻度值V：如果误差在预定范围内，则当前转速v指定为所述待测液体的匹配转速，所述校准过程结束，否则执行S105；S105.将所述电泵的转速设置为不同转速，并执行S102-S104。

本发明的流量计及其计量方法，通过设置电泵的转速来改变筒状管道内待测液体的流速，使用校准方法能够找到适用于不同液体的使其液体流量与流速呈线性关系的电泵的转速，从而方便快捷且准确地完成各种液体的流量的计量。

附图说明

图1为现有的速度型流量计的结构示意图；

图2为本发明的流量计的结构示意图；

图3为本发明的流量计的模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的流量计及其计量方法作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明的流量计，如图2所示，该流量计1包括筒状管道10、转轴60、叶轮50和感测组件。该转轴60设置于筒状管道10的轴线处，该叶轮50安装于筒状管道10内部并绕转轴60旋转。感测组件包括磁阻传感器40和多个小磁铁30，感测组件能够测得叶轮50在液体作用下的旋转次数以获得对应的流量值。本发明的关键特征在于，流量计1还包括以设定的转速来调整被测液体流速的电泵70。对于这种流量计的计量使用，本发明提供了一种计量方法，包括校准过程和计量过程。

在需要对某一种液体的流量进行计量之前，为了计量准确，需要先进行校准过程。该校准过程包括：S71.将电泵70的转速设置为v；S72.关闭筒状管道10的出口102，向筒状管道10内注入体积为V的待测液体；S73.开启流量计1的计量功能，同时打开筒状管道10的出口102；S74.待该待测液体全部流出筒状管道10后，比较流量计1测得的流量值Q与实际注入的体积值V：如果这两个值的误差在可接受的预定范围内，则说明当前设置的转速v对于该待测液体是匹配转速，可以结束该校准过程，否则，将当前设置的转速v记录为该待测液体的非匹配转速，并接着执行S75；S75.将电泵70的转速设置为不同于已记录的非匹配转速的其他转速值，并执行S72，直到找到匹配转速即可结束该校准过程。当然，为了得到更加精确的校准结果，可以通过多次执行该校准过程，然后将每次得到的匹配转速值进行平均，得到最终的校准值。

校准过程结束后，将电泵70的转速设置为校准过程得到的匹配转速，就可以进行计量过程，该计量过程与现有技术中的计量过程相同，即，使待测液体流过筒状管道10，同时开启流量计1的计量功能，从而计量得到该液体的流量。

进一步地，继续参照图2，该流量计1还包括：设置于筒状管道10的管壁上的带有刻度的视窗103、设置于筒状管道10的出口处的球阀80、设置于筒状管道10的外壁上的操作面板90、以及控制部件(图中未示出)。其中，当筒状管道10竖直放置且刻度的最大值朝上时，与筒状管道10内的液体的液面齐平的刻度对应的数值为筒状管道10当前所容纳的液体的体积。用户可以通过操作面板90对电泵70的转速进行设置，该操作面板90是通过控制部件实现对电泵70的转速设置的。另外，控制部件还能够控制球阀80的打开和关闭，从而来控制筒状管道10的出口102的打开和关闭。

对于这种流量计的使用，本发明也提供了一种计量方法，包括校准过程和计量过程。计量过程与现有技术的计量过程相同，因此，下文仅对校准过程进行描述。

该校准过程包括：S101.通过操作面板90将电泵70的转速设置为v；S102.控制球阀80关闭，向筒状管道10内注入待测液体，读取与该待测液体的液面齐平的刻度值V，该刻度值即为注入该流量计的该待测液体的体积；S103.开启流量计1的计量功能，同时控制球阀80打开；S104.待该待测液体全部流出筒状管道10后，比较流量计测得的流量值Q与该刻度值V：如果误差在可以接收的预定范围内，则说明当前设置的转速v为该待测液体的匹配转速，该校准过程结束，否则，将当前设置的转速v记录为该待测液体的非匹配转速，并执行S105；S105.将电泵70的转速设置为不同于已记录的非匹配转速的其他转速，并重复执行S102，直到找到该待测液体的匹配转速从而结束该校准过程。

其中，对球阀80的打开和关闭的控制，可以由用户手动完成，也可以通过操作面板90从而通过控制部件来完成。

进一步地，该控制部件还可以配置为：在计量功能开启时，当流量计1计量出的流量值Q达到预定值时，该控制部件控制球阀80关闭。如此，该流量计1就可以用来定量取液。用户可以通过操作面板90对该预定值进行设置，即需要取出的液体的体积，然后开启该流量计1的计量功能，当流过该流量计1的液体的体积达到用户设定的值时，控制部件控制球阀80关闭，从而实现定量取液的功能。

如图3所示，为本发明的流量计的模块结构示意图。用户可通过操作面板对该流量计进行一些操作，如设置电泵的转速、打开和关闭球阀等，同时，也可以通过操作面板来控制流量计的操作模式，比如开启流量计的校准功能、开启流量计的计量功能等。操作面板将来自用户的操作信息发送给控制部件，控制部件再对各个实体部件进行控制，从而完成各项操作与功能。图中的测量模块是指感测组件，即图2中的小磁铁30以及磁阻传感器40。另外，电源模块对流量计的控制部件、电泵、球阀、测量模块等进行供电。优选地，电源模块采用电池供电和USB供电并用的双路供电结构，以保证无论使用电池还是USB都能够正常供电，方便用户携带和使用。

以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种流量计的计量方法，所述流量计包括筒状管道、转轴、叶轮和感测组件，所述叶轮安装于所述筒状管道内部并绕设置于所述筒状管道的轴线处的所述转轴而旋转，所述感测组件能够测得所述叶轮在液体作用下的旋转次数以获得对应的流量值，所述流量计还包括以设定的转速来调整被测液体流速的电泵，

所述计量方法特征在于，包括转速校准过程，所述转速校准过程包括：

S71.将所述电泵的转速设置为v；

S72.关闭所述筒状管道的出口，向所述筒状管道内注入体积为V的待测液体；

S73.启动所述流量计的所述感测组件，同时打开所述筒状管道的出口；

S74.待所述待测液体全部流出所述筒状管道后，比较所述流量计测得的流量值Q与所述体积V：如果所述流量值与Q所述体积V的差值在预定范围内，则将当前转速v指定为所述待测液体的匹配转速，所述校准过程结束，否则执行S75；

S75.将所述电泵的转速设置为另一转速，并执行S72-S74。

2.根据权利要求1所述的计量方法，其特征在于，所述筒状管道的管壁上设置有带有体积刻度的视窗，所述体积刻度的最大值设置于靠近所述筒状管道的入口侧处。

3.根据权利要求1所述的计量方法，其特征在于，所述流量计还包括控制部件和设置于靠近所述筒状管道的出口侧处的球阀。

4.根据权利要求1所述的计量方法，其特征在于，所述流量计还包括操作面板，所述操作面板接收用户输入的所述电泵的转速。

5.根据权利要求1所述的计量方法，其特征在于，所述流量计还包括束流片，其形成为具有多个通孔的圆片状，并设置在所述筒状管道中的比所述叶轮更靠近所述筒状管道的入口侧处。

6.根据权利要求1所述的计量方法，其特征在于，所述流量计具有电池和USB双路供电的电源结构。

7.根据权利要求1所述的计量方法，其特征在于，所述计量方法还包括计量过程：将所述电泵的转速设置为所述匹配转速，使所述待测液体流过所述筒状管道，同时启动所述流量计的所述感测组件以对流量进行计量。

8.根据权利要求1所述的计量方法，其特征在于，所述计量方法还包括：多次重复所述校准过程，将多次进行所述校准过程所各得到的匹配转速进行平均以得到最终的匹配转速。