CN107631765B - 一种差压流量计水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种差压流量计水处理方法，该方法包括以下步骤：步骤一：安装两通电磁阀，将两通电磁阀分别与排气通道和取压通道相连；步骤二：将差压流量计安装在压缩空气管道内进行测量；步骤三：对差压流量计检测到的差压值数据进行分析，若数据正常则进入步骤五，若数据异常则判定为水干扰并进入步骤四；步骤四：控制两通电磁阀进行清理，清理结束后进入步骤五；步骤五：将采集到的差压值数据作为有效数据参与流量计算。本发明可以有效的解决因测量介质中的水汽导致流量测量不准的问题，避免了测量数据的异常波动，保证了管道内流量测量的准确性，可应用在任何水干扰的压缩空气测量场合，适用范围更加广泛，具有良好的使用与推广价值。
Description
技术领域
本发明属于流量测量领域，尤其涉及一种差压流量计水处理方法。
背景技术
随着科技的发展，自动化生产的应用越来越广，压缩空气作为自动化生产的主要动力来源，在行业中的应用逐渐扩大，同时现阶段国家正在大力推行节能减排，实现资源合理化利用，作为压缩空气的制造设备，空压机在工厂中的耗能占比很大，导致对压缩空气的流量监测就会越来越重要，可是在大部分压缩空气使用场合都含水汽。普通的皮托管差压流量计在使用过程中，水汽会在取压管内壁凝结成水珠，随着凝结的水越来越多，会在取压管内形成水膜，一旦形成水膜，导致皮托管的静压和动压都无法正确测量，此时差压值会出现异常波动，导致测量的不准确。因此一般的皮托管流量计只适用于在干燥性能好的干燥器后端的压缩空气测量，对于有水汽的环境根本无法准确测量。
以上的描述只是针对于空压机行业，同样在其他的含水量比较大气体测量中也会出现水汽较大的问题而导致测量误差，针对于这样的现状提出适用于差压流量计的水处理方法，可以有效的解决因测量介质中的水汽导致流量测量不准的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种差压流量计水处理方法，可以有效的解决因测量介质中的水汽导致流量测量不准的问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种差压流量计水处理方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：安装两通电磁阀，将两通电磁阀分别与排气通道和取压通道相连；
步骤二：将差压流量计安装在压缩空气管道内进行测量；
步骤三：对差压流量计检测到的差压值数据进行分析，若数据正常则进入步骤五，若数据异常则判定为水干扰并进入步骤四；
步骤四：控制两通电磁阀进行清理，清理结束后进入步骤五；
步骤五：将采集到的差压值数据作为有效数据参与流量计算。
进一步地，所述步骤三中对差压值数据进行分析的具体步骤如下：当管道内压力大于0.1Mpa时，若出现负的差压值则判定为数据异常，否则判定为数据正常。
进一步地，所述步骤三中对差压值数据进行分析的具体步骤如下：设定差压变化阈值并根据管道的差压值和差压感应膜片的响应特性计算管道内最大的差压变化值，若此差压变化值超过变化阈值则判定为数据异常，否则判定为数据正常。
进一步地，所述步骤三中对差压值数据进行分析的具体步骤如下：设定差压值的波动周期阈值，若差压值的波动周期超过波动周期阈值则判定为数据异常，否则判定为数据正常。
进一步地，所述步骤三中对差压值数据进行分析的具体步骤如下：
S301：当管道内压力大于0.1Mpa时，若出现负的差压值则判定为数据异常，否则进入步骤S302；
S302：设定差压值的波动周期阈值，若差压值的波动周期超过波动周期阈值则判定为数据异常，否则进入步骤S303；
S303：设定差压值的波动周期阈值，若差压值的波动周期超过波动周期阈值则判定为数据异常，否则判定为数据正常。
进一步地，所述步骤四中两通电磁阀采用脉冲吹扫的方式进行清理，清理的具体步骤为：先打开两通电磁阀3秒钟，然后关闭两通电磁阀1秒钟，循环进行5次。
进一步地，所述步骤五中的差压值采集时间与步骤四中清理结束的时间间隔超过3秒钟。
本发明的有益效果是：
本发明可以有效的解决因测量介质中的水汽导致流量测量不准的问题，避免了测量数据的异常波动，保证了管道内流量测量的准确性，可应用在任何水干扰的压缩空气测量场合，适用范围更加广泛，具有良好的使用与推广价值。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明中差压流量计的结构示意图；
图3是普通皮托管差压流量计在水干扰场合测量出的总瞬时流量和总功率对照曲线图；
图4是本发明中的差压流量计在水干扰场合测量出的瞬时流量与功率对照曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，为差压流量计的局部结构示意图，差压变送器1底部安装有底座2，底座2前端安装有两通电磁阀3，底座2内部设有排气通道21和取压通道22，排气通道21一端与两通电磁阀3相连，排气通道21另一端与外界相通，取压通道22为三通结构，取压通道22一端与两通电磁阀3相连，取压通道22另一端与探杆内的毛细管4相连，取压通道22中间与差压变送器1的差压感应膜片23相连，有效排出了毛细管4内的水膜，两通电磁阀3采用电信号控制电磁阀的开关。
实施例1：
如图1所示的一种差压流量计水处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：安装两通电磁阀，将两通电磁阀分别与排气通道和取压通道相连；
步骤二：将差压流量计安装在压缩空气管道内进行测量；
步骤三：对差压流量计检测到的差压值数据进行分析，对差压值数据进行分析的具体步骤如下：当管道内压力大于0.1Mpa时，若出现负的差压值则判定为数据异常，否则判定为数据正常；
若数据正常则进入步骤五，若数据异常则判定为水干扰并进入步骤四；
步骤四：控制两通电磁阀采用脉冲吹扫的方式进行清理，清理的具体步骤为：先打开两通电磁阀3秒钟，然后关闭两通电磁阀1秒钟，循环进行5次，清理结束后进入步骤五；
步骤五：将采集到的差压值数据作为有效数据参与流量计算，差压值采集时间与步骤四中清理结束的时间间隔超过3秒钟。
实施例2：
如图1所示的一种差压流量计水处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：安装两通电磁阀，将两通电磁阀分别与排气通道和取压通道相连；
步骤二：将差压流量计安装在压缩空气管道内进行测量；
步骤三：对差压流量计检测到的差压值数据进行分析，对差压值数据进行分析的具体步骤如下：设定差压变化阈值并根据管道的差压值和差压感应膜片的响应特性计算管道内最大的差压变化值，若此差压变化值超过变化阈值则判定为数据异常，否则判定为数据正常；
若数据正常则进入步骤五，若数据异常则判定为水干扰并进入步骤四；
步骤四：控制两通电磁阀采用脉冲吹扫的方式进行清理，清理的具体步骤为：先打开两通电磁阀3秒钟，然后关闭两通电磁阀1秒钟，循环进行5次，清理结束后进入步骤五；
步骤五：将采集到的差压值数据作为有效数据参与流量计算，差压值采集时间与步骤四中清理结束的时间间隔超过3秒钟。
实施例3：
如图1所示的一种差压流量计水处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：安装两通电磁阀，将两通电磁阀分别与排气通道和取压通道相连；
步骤二：将差压流量计安装在压缩空气管道内进行测量；
步骤三：对差压流量计检测到的差压值数据进行分析，对差压值数据进行分析的具体步骤如下：设定差压值的波动周期阈值，若差压值的波动周期超过波动周期阈值则判定为数据异常，否则判定为数据正常；
若数据正常则进入步骤五，若数据异常则判定为水干扰并进入步骤四；
步骤四：控制两通电磁阀采用脉冲吹扫的方式进行清理，清理的具体步骤为：先打开两通电磁阀3秒钟，然后关闭两通电磁阀1秒钟，循环进行5次，清理结束后进入步骤五；
步骤五：将采集到的差压值数据作为有效数据参与流量计算，差压值采集时间与步骤四中清理结束的时间间隔超过3秒钟。
实施例4：
如图1所示的一种差压流量计水处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：安装两通电磁阀，将两通电磁阀分别与排气通道和取压通道相连；
步骤二：将差压流量计安装在压缩空气管道内进行测量；
步骤三：对差压流量计检测到的差压值数据进行分析，对差压值数据进行分析的具体步骤如下：
S301：当管道内压力大于0.1Mpa时，若出现负的差压值则判定为数据异常，否则进入步骤S302；
S302：设定差压值的波动周期阈值，若差压值的波动周期超过波动周期阈值则判定为数据异常，否则进入步骤S303；
S303：设定差压值的波动周期阈值，若差压值的波动周期超过波动周期阈值则判定为数据异常，否则判定为数据正常；
若数据正常则进入步骤五，若数据异常则判定为水干扰并进入步骤四；
步骤四：控制两通电磁阀采用脉冲吹扫的方式进行清理，清理的具体步骤为：先打开两通电磁阀3秒钟，然后关闭两通电磁阀1秒钟，循环进行5次，清理结束后进入步骤五；
步骤五：将采集到的差压值数据作为有效数据参与流量计算，差压值采集时间与步骤四中清理结束的时间间隔超过3秒钟。
本发明的相关原理解释说明：
在空气被压缩的过程中，所含的水蒸汽一同被压缩，导致了压缩后的空气具有相对较高的大气露点。当气体进入到皮托管两个取压毛细管(取压细管相对于介质温度，温度较低)，会产生结露。在取压毛细管内壁周围产生水珠，由于液体表面张力的作用。受到内部分子的吸引，液体表面分子有被拉入内部的趋势，随着时间的推移水珠越结越多，超过一定量过后水珠会形成一道水膜。
表面张力产生的一个重要现象是毛细现象。毛细现象是液体表面对固体表面的吸引力。毛细管插入浸润液体中，管内液面上升。表面张力对液体的作用好像增加了一个垂直于球面的压强，称为附加压强。
假设没有形成水膜时的取压毛细管内压力为Pin(进气口毛细管内压力)和Pout(出气口毛细管压力)，水膜的张力为Min(进气口毛细管水膜)和Mout(出气口毛细管水膜)。取压毛细管横截面面积为S，由于水膜张力的作用，导致差压感应膜片感应到的压力产生变化，此时感应到的压力为：
P′in＝(PinS-Min)/S
P′out＝(PoutS-Mout)/S
ΔP′＝(Pin-Pout)-(Min-Mout)/S
以上公式为静态分析水干扰对差压采集的影响，在实际使用过程中由于Min和Mout呈现无规律的变化，因此一旦前后取压细管产生水膜，此时采集的差压数据已经完成没有任何参考意义。
对于这样的现状，本发明的一种差压流量计水处理方法，采用在差压流量计的结构中加入了电磁阀设计，可用于排出皮托管中的水膜，同时引入了水干扰识别方法，当判定为水干扰时，系统对电磁阀进行智能操作，排出水膜，保证流量测量的精确度。
在直径为100mm，压力为0.78MPa，流量为8Nm3/min的圆形管道内使用普通的皮托管差压流量计做有水干扰和无水干扰两种实验，得到如下的差压值数据：
下表为无水干扰得到的差压值数据：
| 283.6 | 283.6 | 283.6 | 286.0 | 286.0 | 286.0 | 287.3 | 287.3 | 287.3 | 283.8 |
| 283.8 | 283.8 | 283.8 | 279.0 | 279.0 | 279.0 | 287.3 | 287.3 | 287.3 | 287.1 |
| 287.1 | 287.1 | 287.1 | 284.5 | 284.5 | 284.5 | 286.7 | 286.7 | 286.7 | 288.9 |
| 288.9 | 288.9 | 288.9 | 289.0 | 289.0 | 289.0 | 290.4 | 290.4 | 290.4 | 289.2 |
| 288.0 | 288.4 | 288.4 | 288.4 | 288.4 | 285.0 | 285.0 | 285.0 | 287.0 | 287.0 |
| 287.0 | 287.0 | 285.0 | 285.0 | 285.0 | 277.2 | 277.2 | 277.2 | 272.8 | 272.8 |
| 272.8 | 272.8 | 278.3 | 278.3 | 278.3 | 276.5 | 276.5 | 276.5 | 281.2 | 281.2 |
| 281.2 | 281.2 | 280.2 | 280.2 | 283.9 | 283.9 | 283.9 | 287.0 | 287.0 | 290.3 |
| 288.0 | 288.4 | 288.4 | 288.4 | 288.4 | 285.0 | 285.0 | 285.0 | 287.0 | 287.0 |
下表为无水干扰得到的差压值数据：
| 72.5 | 78.3 | 146.9 | 0.37 | 7.5 | 171.2 | 287.3 | 46.8 | 56.8 | 263.8 |
| 274.8 | 5.5 | 6.6 | 279.6 | -7.1 | -7.2 | -96.8 | -3.3 | -60.2 | 277.1 |
| 277.1 | 25.1 | 62.8 | -170.2 | -171.2 | -133.5 | -393.5 | -468.5 | 30.2 | 107.5 |
| 208.9 | 188.9 | 28.9 | 28.0 | 67.0 | 79.0 | 26.4 | 29.4 | 29.4 | 289.2 |
| 288.0 | 146.4 | 638.4 | 455.4 | 284.4 | 285.0 | 283.0 | 455.0 | 601.0 | -50.0 |
| -144.0 | -114 | -138.0 | 255.0 | 224.0 | -277.2 | -67.2 | 95.2 | -294.8 | -272.8 |
| -58.8 | -97.8 | -145.3 | -185.3 | -254.3 | -241.5 | -587.3 | -954.2 | -78.2 | 104.5 |
| 145.3 | 149.6 | 284.1 | 280.2 | 278.2 | 294.7 | -0.2 | -287.3 | -58.3 | 0.4 |
| 0.9 | 287.3 | 278.6 | -78.4 | -15.3 | -45.2 | 123.4 | 27.8 | 29.6 | 456.8 |
差压数据的采样率为1，选取90组数据进行数据分析：
| 最大值 | 最小值 | 平均值 | 方差 | |
| 无水 | 290.4 | 272.8 | 285.7 | 3.7 |
| 有水 | 638.4 | -954.2 | 47.2 | 241.5 |
由上表格数据可见，无水干扰时数据波动较小，稳定在285.7左右，有水干扰时差压值数据是杂乱无章的，没有规律可循，并且会出现负的差压值。
两通电磁阀初始处于关闭状态，压力膜片通过毛细管直接采集管道内的压力。当两通电磁阀打开时，管道内压缩空气直接和大气相通，由于管道内正压的存在压缩空气会流向大气，采用脉冲吹扫方式控制电磁阀的打开和关闭，毛细管经过吹扫过后可将凝结的水珠和水膜吹扫干净。完成吹扫过后电磁阀恢复初始关闭状态，此时膜片能够感应有效的差压值。
在水汽较大的压缩空气管道内安装此差压流量计，一旦形成水膜，此时水干扰的识别算法起作用，算法判定为水干扰信号，自动打开两通电磁阀，由于管道内存在正压，压缩空气会向外冲出，采用脉冲吹扫的方式可以将水膜打破。在进行脉冲吹扫的过程中，采用历史差压数据进行流量的计算，脉冲吹扫结束3秒钟之后此时采集的差压为有效差压数据参与流量的计算。
根据水结膜形成的原理，如果毛细管越细越容易形成结膜，扩大毛细管的直径为4mm。在水汽含量很大的压缩空气场合通过大量实验，平均一天只需要进行一次脉冲吹扫，这样也延长了电磁阀的使用寿命。
以下为本发明中的差压流量计在水汽含量大的圆形管道(直径为100mm，压力为0.78MPa，流量为8Nm3/min)内的差压值试验数据：
| 293.3 | 293.3 | 290.9 | 290.9 | 290.9 | 281.5 | 281.5 | 281.5 | 283.3 | 283.3 |
| 283.3 | 283.3 | 290.0 | 290.0 | 290.0 | 289.6 | 289.6 | 289.6 | 277.3 | 277.3 |
| 277.3 | 277.3 | 294.5 | 294.5 | 294.5 | 289.7 | 289.7 | 289.7 | 294.6 | 294.6 |
| 297.3 | 297.3 | 296.8 | 296.8 | 298.7 | 282.9 | 282.9 | 281.5 | 281.5 | 288.5 |
| 298.4 | 298.4 | 293.2 | 293.2 | 293.2 | 291.5 | 291.5 | 291.5 | 292.7 | 292.7 |
| 292.7 | 296.5 | 296.5 | 296.5 | 291.1 | 291.1 | 301.8 | 301.8 | 301.8 | 295.3 |
| 295.3 | 295.3 | 295.3 | 283.6 | 283.6 | 289.8 | 289.8 | 289.8 | 288.7 | 288.1 |
| 284.1 | 279.0 | 281.3 | 281.3 | 280.7 | 280.7 | 291.0 | 285.5 | 291.2 | 287.1 |
| 289.3 | 289.0 | 295.1 | 294.8 | 296.2 | 296.2 | 281.8 | 292.9 | 291.5 | 291.5 |
以下为数据分析：
| 最大值 | 最小值 | 平均值 | 方差 |
| 301.8 | 277.3 | 289.91 | 6.107355311 |
从分析数据可以看出此时的差压值在289.9上下波动，并且数据稳定，无负的差压值出现。在普通皮托管已经无法正常测量的情况下，本发明依然可以提供±1％RD±0.5％FS的测量精度。
如图3所示，为普通皮托管差压流量计在水干扰场合测量出的总瞬时流量和总功率对照曲线图，从图3中可以看出普通的皮托管流量计在测量过程中，流量在异常波动，并且会出现变成0的现象；如图4所示，为本发明中的差压流量计在水干扰场合测量出的瞬时流量与功率对照曲线图，带水处理方法的差压流量计在测量过程中，测量数据不会异常波动，能够准确测量管道内的流量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (1)
1.一种差压流量计水处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：安装两通电磁阀，将两通电磁阀分别与排气通道和取压通道相连；步骤二：将差压流量计安装在压缩空气管道内进行测量；步骤三：对差压流量计检测到的差压值数据进行分析，若数据正常则进入步骤五，若数据异常则判定为水干扰并进入步骤四；步骤四：控制两通电磁阀进行清理，清理结束后进入步骤五；步骤五：将采集到的差压值数据作为有效数据参与流量计算；
所述步骤一中取压通道为三通结构，取压通道一端与两通电磁阀相连，取压通道另一端与探杆内的毛细管相连，取压通道中间与差压变送器的差压感应膜片相连；
所述步骤三中对差压值数据进行分析的具体步骤如下：S301：当管道内压力大于0.1Mpa时，若出现负的差压值则判定为数据异常，否则进入步骤S302；S302：设定差压值的波动周期阈值，若差压值的波动周期超过波动周期阈值则判定为数据异常，否则进入步骤S303；S303：设定差压值的波动周期阈值，若差压值的波动周期超过波动周期阈值则判定为数据异常，否则判定为数据正常；
所述步骤四中两通电磁阀采用脉冲吹扫的方式进行清理，清理的具体步骤为：先打开两通电磁阀3秒钟，然后关闭两通电磁阀1秒钟，循环进行5次；
所述步骤五中的差压值采集时间与步骤四中清理结束的时间间隔超过3秒钟；
所述步骤三中对差压值数据进行分析的具体步骤如下：当管道内压力大于0.1Mpa时，若出现负的差压值则判定为数据异常，否则判定为数据正常；
所述步骤三中对差压值数据进行分析的具体步骤如下：设定差压变化阈值并根据管道的差压值和差压感应膜片的响应特性计算管道内最大的差压变化值，若此差压变化值超过变化阈值则判定为数据异常，否则判定为数据正常；
所述步骤三中对差压值数据进行分析的具体步骤如下：设定差压值的波动周期阈值，若差压值的波动周期超过波动周期阈值则判定为数据异常，否则判定为数据正常；
在空气被压缩的过程中，所含的水蒸汽一同被压缩，当气体进入到皮托管两个毛细管产生结露并在毛细管内壁周围产生水珠，液体表面分子被拉入内部，随着时间的推移水珠越结越多，超过一定量过后水珠形成一道水膜，当判定为水干扰时，系统对电磁阀进行智能操作，排出水膜；
两通电磁阀初始处于关闭状态，差压感应膜片通过毛细管直接采集管道内的压力，当两通电磁阀打开时，管道内压缩空气直接和大气相通并流向大气，采用脉冲吹扫方式控制电磁阀的打开和关闭，毛细管经过吹扫过后将凝结的水珠和水膜吹扫干净，完成吹扫过后电磁阀恢复初始关闭状态，此时差压感应膜片感应有效的差压值；
在水汽较大的压缩空气管道内安装此差压流量计，形成水膜后算法判定为水干扰信号，自动打开两通电磁阀采用脉冲吹扫的方式将水膜打破，在进行脉冲吹扫的过程中，采用历史差压数据进行流量的计算，脉冲吹扫结束3秒钟之后此时采集的差压为有效差压数据参与流量的计算，差压值的波动周期数据稳定，无负的差压值出现，在普通皮托管已经无法正常测量的情况下，该处理方法提供±1％RD±0.5％FS的测量精度。
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