CN109238381B - 一种用户燃气设备流量的监测方法 - Google Patents

一种用户燃气设备流量的监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用户燃气设备流量的监测方法，包括准备工作、建立“典型流量‑典型进口压力‑典型出口压力‑典型阀口开度”数据库、以及利用插值公式计算数据库中没有记载的流量状态的流量值。本发明与传统公式计算得到的结果相比，在调压器的进口压力和出口压力不是很大时误差很小。本发明的测量方法所得的结果更加精确，提高了企业的经济效益，同时保障了用户的利益。而且不要求每位用户安装流量计，显著节省了安装流量计所需的空间及昂贵的费用。

Description

一种用户燃气设备流量的监测方法
技术领域
本发明涉及流量的测量方法，尤其涉及一种用户燃气设备流量的监测方法。
背景技术
天然气计量是天然气生产、输送和销售的重要环节，天然气计量是天然气产业的重要制约因素，对于企业的经济效益和用户利益具有重要意义。
目前通常利用传统的流量计算公式进行流量计算或者需要安装流量计实现燃气设备流量的检测。但是传统的流量计量公式只能对流量做一个粗略计算，特别是在调压器入口和出口压力不是特别大时，传统的流量计算公式得出的计算结果与实际情况有较大差别。另外，安装流量计也需要占用较大空间、耗费较大成本，安装起来也比较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用户燃气设备流量的监测方法，以解决传统流量计量公式计算精度不高，特别是在调压器入口和出口压力不是特别大时，传统的流量计算公式得出的计算结果与实际情况有较大差别；安装流量计也需要占用较大空间、耗费较大成本，安装起来也比较繁琐的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用户燃气设备流量的监测方法，其特征在于包括以下步骤：
其特征在于包括以下步骤，
步骤一、准备工作：
在调压器上安装阀位指示器，并且将调压器安装在管线上，测得阀口开度kd；在调压器的上游管线上安装第一压力变送器，分别测得进口压力Pin；在调压器的下游管线上安装第二压力变送器，测得出口压力Pout；阀位指示器、第一压力变送器和第二压力变送器分别将阀口开度kd、进口压力Pin和出口压力Pout上传给远端控制中心；
步骤二、建立“典型流量-典型进口压力-典型出口压力-典型阀口开度”数据库：
在调压器运行工况范围内选取若干个典型工况(包括不同的阀口开度、进口压力和出口压力)，对各典型工况下的流场进行仿真计算，并获得对应的典型流量Qt，从而建立“典型流量-典型进口压力-典型出口压力-典型阀口开度”数据库；
步骤三、根据待测状态的阀口开度kd、进口压力Pin和出口压力Pout，从数据库中选取相应的流量数据，如果数据库中没有对应的流量数据，则通过步骤四的方法计算得到流量值；
步骤四、通过插值公式获得待测状态的流量大小：
采用三维拉格朗日插值方法得到待测状态的流量结果，插值顺序为首先对出口压力pout插值，然后对入口压力Pin插值，最后对阀口开度kd插值；具体方法为，首先采用式(1)对出口压力Pout插值：
Figure BDA0001800251760000021
其中Lp_out为出口压力的拉格朗日算子，pout为待测状态的出口压力，Pout1、Pout2、Pout3和Pout4分别为典型出口压力，
Figure BDA0001800251760000022
为数据库中kdi、p_inj、p_outk状态下的流量值，i＝1,2,3,4，j＝1,2,3，k＝1,2,3,4；
然后以式(1)插值得到的
Figure BDA0001800251760000023
值为基础，采用式(2)对进口压力Pin插值：
Figure BDA0001800251760000024
其中，Lp_in为进口压力的拉格朗日算子，pin为待测状态的进口压力，Pin1、Pin2和Pin3分别为典型进口压力，
Figure BDA0001800251760000025
分别为根据式(1)插值得到的流量值；
最后以式(2)插值得到的Qkdi值为基础，采用式(3)对阀口开度kd插值，得到未知状态下的流量，进而实现对用户燃气设备流量的监测：
Figure BDA0001800251760000031
其中，Q为待测状态下的流量，Lkd为有关阀口开度的拉格朗日算子，kd为待测状态的阀口开度，kd1和kd2是数据库中比kd小且与kd最接近的两个阀口开度，kd3和kd4是数据库中比kd大且与kd最接近的两个阀口开度，Qkd1,Qkd2,Qkd3,Qkd4分别为根据式(2)插值得到的流量值。
优选地，式(1)中的Pout1、Pout2、Pout3和Pout4分别为5kPa、20kPa、30kPa和40kPa。
优选地，式(2)中的Pin1、Pin2和Pin3分别为100kPa、250kPa和400kPa。
优选地，所述步骤二中采用商业流体解算器Fluent软件对各典型工况下的流场进行仿真计算。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：
(1)本发明的用户燃气设备流量的监测方法利用商业流体解算器Fluent软件对各典型工况下的流场进行仿真计算，建立“典型流量-典型进口压力-典型出口压力-典型阀口开度”数据库，对于待测状态下的流量，先从数据库中查找相应的流量数据，如果数据库中没有对应的流量数据，则通过插值公式计算获得待测状态的流量大小。根据插值公式计算得到的流量大小与流量计测得的标准流量进行校对，与传统公式计算得到的结果相比，在调压器的进口压力和出口压力的插值不是很大时误差很小。本发明的测量方法所得的结果更加精确，提高了企业的经济效益，同时保障了用户的利益。
(2)本发明的用户燃气设备流量的监测方法通过建立数据库和利用插值公式计算的方式，代替了以往需要在每个用户的调压器上安装流量计来测的流量的做法，显著节省了安装流量计所需的空间及昂贵的费用。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本发明为一种用户燃气设备流量的监测方法，包括以下步骤，
步骤一、准备工作：
在调压器上安装阀位指示器，并且将调压器安装在管线上，测得阀口开度kd；在调压器的上游管线上安装第一压力变送器，分别测得进口压力Pin；在调压器的下游管线上安装第二压力变送器，测得出口压力Pout；阀位指示器、第一压力变送器和第二压力变送器分别将阀口开度kd、进口压力Pin和出口压力Pout上传给远端控制中心。
步骤二、建立“典型流量-典型进口压力-典型出口压力-典型阀口开度”数据库：
在调压器运行工况范围内选取若干个典型工况(包括不同的阀口开度、进口压力和出口压力)，采用商业流体解算器Fluent软件对各典型工况下的流场进行仿真计算，并获得对应的典型流量Qt，从而建立“典型流量-典型进口压力-典型出口压力-典型阀口开度”数据库。
步骤三、根据待测状态的阀口开度kd、进口压力Pin和出口压力Pout，从数据库中选取相应的流量数据，如果数据库中没有对应的流量数据，则通过步骤四的方法计算得到流量值。
步骤四、通过插值公式获得待测状态的流量大小：
采用三维拉格朗日插值方法得到待测状态的流量结果，插值顺序为首先对出口压力pout插值，然后对入口压力Pin插值，最后对阀口开度kd插值。具体方法为，首先采用式(1)对出口压力Pout插值：
Figure BDA0001800251760000051
其中Lp_out为出口压力的拉格朗日算子，pout为待测状态的出口压力，Pout1、Pout2、Pout3和Pout4分别为5kPa、20kPa、30kPa和40kPa，
Figure BDA0001800251760000052
为数据库中kdi、p_inj、p_outk状态下的流量值，i＝1,2,3,4，j＝1,2,3，k＝1,2,3,4。
然后以式(1)插值得到的
Figure BDA0001800251760000053
值为基础，采用式(2)对进口压力Pin插值：
Figure BDA0001800251760000054
其中，Lp_in为进口压力的拉格朗日算子，pin为待测状态的进口压力，Pin1、Pin2和Pin3分别为100kPa、250kPa和400kPa，
Figure BDA0001800251760000055
分别为根据式(1)插值得到的流量值。
最后以式(2)插值得到的Qkdi值为基础，采用式(3)对阀口开度kd插值，得到未知状态下的流量，进而实现对用户燃气设备流量的监测：
Figure BDA0001800251760000056
其中，Q为待测状态下的流量，Lkd为有关阀口开度的拉格朗日算子，kd为待测状态的阀口开度，kd1和kd2是数据库中比kd小且与kd最接近的两个阀口开度，kd3和kd4是数据库中比kd大且与kd最接近的两个阀口开度，Qkd1,Qkd2,Qkd3,Qkd4分别为根据式(2)插值得到的流量值。
本发明需要使用到的设备名称和型号为：阀位指示器(HG-C1050)、第一压力变送器(3051系列，G1/2)、流量计(Elster G1000 DN150 PN16)、第二压力变送器(3051系列，G1/2)。
本发明的流量计算模型与流量计测得的值相比，误差较小。与利用传统公式计算得到的流量值相比，结果更加准确。传统计算公式为：
Figure BDA0001800251760000061
其中ε为修正系数，C为与开度有关的常数，Δp为进出口压差，ρ1为进口侧密度。
以下为某典型工况的流量计算结果，该状态环境运行温度为27℃，阀口开度3mm，进口压力0.1MPa，出口压力20kPa。具体如下：
表1.流量结果对比
Figure BDA0001800251760000062
根据表1不难看出，利用本发明的流量模拟模型计算得出的流量相对于真实的流量值误差较小，相较于传统的流量计算公式，准确性更高。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用户燃气设备流量的监测方法，其特征在于包括以下步骤，
步骤一、准备工作：
在调压器上安装阀位指示器，并且将调压器安装在管线上，测得阀口开度kd；在调压器的上游管线上安装第一压力变送器，分别测得进口压力Pin；在调压器的下游管线上安装第二压力变送器，测得出口压力Pout；阀位指示器、第一压力变送器和第二压力变送器分别将阀口开度kd、进口压力Pin和出口压力Pout上传给远端控制中心；
步骤二、建立“典型流量-典型进口压力-典型出口压力-典型阀口开度”数据库：
在调压器运行工况范围内选取若干个典型工况(包括不同的阀口开度、进口压力和出口压力)，对各典型工况下的流场进行仿真计算，并获得对应的典型流量Qt，从而建立“典型流量-典型进口压力-典型出口压力-典型阀口开度”数据库；
步骤三、根据待测状态的阀口开度kd、进口压力Pin和出口压力Pout，从数据库中选取相应的流量数据，如果数据库中没有对应的流量数据，则通过步骤四的方法计算得到流量值；
步骤四、通过插值公式获得待测状态的流量大小：
采用三维拉格朗日插值方法得到待测状态的流量结果，插值顺序为首先对出口压力pout插值，然后对入口压力Pin插值，最后对阀口开度kd插值；具体方法为，首先采用式(1)对出口压力Pout插值：
Figure FDA0001800251750000011
其中Lp_out为出口压力的拉格朗日算子，pout为待测状态的出口压力，Pout1、Pout2、Pout3和Pout4分别为典型出口压力，
Figure FDA0001800251750000012
为数据库中kdi、p_inj、p_outk状态下的流量值，i＝1,2,3,4，j＝1,2,3，k＝1,2,3,4；
然后以式(1)插值得到的
Figure FDA0001800251750000021
值为基础，采用式(2)对进口压力Pin插值：
Figure FDA0001800251750000022
其中，Lp_in为进口压力的拉格朗日算子，pin为待测状态的进口压力，Pin1、Pin2和Pin3分别为典型进口压力，
Figure FDA0001800251750000023
分别为根据式(1)插值得到的流量值；
最后以式(2)插值得到的Qkdi值为基础，采用式(3)对阀口开度kd插值，得到未知状态下的流量，进而实现对用户燃气设备流量的监测：
Figure FDA0001800251750000024
其中，Q为待测状态下的流量，Lkd为有关阀口开度的拉格朗日算子，kd为待测状态的阀口开度，kd1和kd2是数据库中比kd小且与kd最接近的两个阀口开度，kd3和kd4是数据库中比kd大且与kd最接近的两个阀口开度，Qkd1,Qkd2,Qkd3,Qkd4分别为根据式(2)插值得到的流量值。
2.根据权利要求1所述的一种用户燃气设备流量的监测方法，其特征在于：式(1)中的Pout1、Pout2、Pout3和Pout4分别为5kPa、20kPa、30kPa和40kPa。
3.根据权利要求1所述的一种用户燃气设备流量的监测方法，其特征在于：式(2)中的Pin1、Pin2和Pin3分别为100kPa、250kPa和400kPa。
4.根据权利要求1所述的一种用户燃气设备流量的监测方法，其特征在于：所述步骤二中采用商业流体解算器Fluent软件对各典型工况下的流场进行仿真计算。
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