CN111024170A - 一种孔板流量计 - Google Patents

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CN111024170A CN201911309119.6A CN201911309119A CN111024170A CN 111024170 A CN111024170 A CN 111024170A CN 201911309119 A CN201911309119 A CN 201911309119A CN 111024170 A CN111024170 A CN 111024170A
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Abstract

本发明公开了一种孔板流量计，涉及流体流量检测技术领域，为解决现有技术中测试精度差的问题而发明。主要包括：孔板、固定连接孔板与管道的上游法兰盘和下游法兰盘；在上游法兰盘上设置第一压力传感器和第二压力传感器；在下游法兰盘上安装有第三压力传感器和第四压力传感器；第一压力传感器和第三压力传感器以孔板的纵向截面为对称面设置，第二压力传感器和第四压力传感器以孔板的纵向截面为对称面设置；控制器与第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器连接，用于计算孔板两侧的实时差压；控制器还用于根据实时差压，检测孔板的实时质量流量。本发明主要应用于检测管道内流体流量过程中。

Description

一种孔板流量计
技术领域
本发明涉及一种流体流量检测技术领域，特别是涉及一种孔板流量计。
背景技术
流量计量广泛应用于工农业生产、国防建设、科学研究以及人民生活的各个领域中，对保证产品质量、提供生产效率、促进科学技术的发展都具有重要作用。孔板是安装在圆形截面管道中的圆形穿孔金属薄板。通过流体流经管道时，由于孔板内径小于管道内径，根据伯努利原理，孔板两侧会产生压差。通过测量孔板前后的压差，可以检测通过孔板的流体的流量值。
在实际应用中，流体的雷诺数、密度等状态参数往往偏离孔板的设计值，虽然已经公开了流出系数和膨胀系数的修正方法，但是涉及到的流体物性的实时计算和状态参数的迭代计算，很难在实际应用中实时进行修正，导致流体流量的测试精度差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种孔板流量计，主要目的在于解决现有技术中测试精度差的问题。
依据本发明一个方面，提供了一种孔板流量计，包括：孔板、固定连接所述孔板与管道的上游法兰盘和下游法兰盘，还包括：
在所述上游法兰盘上设置第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器与所述上游法兰盘中心的连线的夹角为90度，所述第一压力传感器用于检测所述管道内所述上游法兰盘侧的第一压力值，所述第二压力传感器用于检测所述管道内所述上游法兰盘侧的第二压力值；
在所述下游法兰盘上安装有第三压力传感器和第四压力传感器，所述第三压力传感器和所述第四压力传感器与所述下游法兰盘中心的连线的夹角为90度，所述第三压力传感器用于检测所述管道内所述下游法兰盘侧的第三压力值，所述第四压力传感器用于检测所述管道内所述下游法兰盘侧的第四压力值；
所述第一压力传感器和所述第三压力传感器以所述孔板的纵向截面为对称面设置，所述第二压力传感器和所述第四压力传感器以所述孔板的纵向截面为对称面设置；
所述控制器与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器和第四压力传感器连接，用于根据所述第一压力值、所述第二压力值、所述第三压力值和所述第四压力值，计算所述孔板两侧的实时差压；
所述控制器还用于根据所述实时差压，检测所述孔板的实时质量流量。
进一步地，所述第一压力传感器与所述第三压力传感器设置在以所述上游法兰盘中心为圆心的同一圆周上；所述第三压力传感器与所述第四压力传感器设置在以所述下游法兰盘中心为圆心的同一圆周上。
进一步地，所述根据所述第一压力值、所述第二压力值、所述第三压力值和所述第四压力值，计算所述孔板两侧的实时差压，包括：
计算第一差压，所述第一差压是指所述第一压力值和所述第三压力值的差值；
计算第二差压，所述第二差压是指所述第二压力值和所述第四压力值的差值；
如果所述第一差压和所述第二差压的差值百分比小于预置偏差范围，则计算所述孔板两侧的实时差压，所述实时差压是指所述第一差压和所述第二差压的平均值。
进一步地，所述根据所述实时差压，检测所述孔板的实时质量流量，包括：
获取安装孔板的管道的环境参数，所述环境参数包括所述孔板的孔板内径、所述管道的管道内径、所述管道内流体的流体密度、流经所述管道的最小质量流量、流经所述管道的最大质量流量和所述孔板两侧的最大差压；
根据所述环境参数和质量流量公式，计算与所述最大质量流量对应的最大复合流量系数，以及与所述最小质量流量对应的最小复合流量系数，所述质量流量公式为
Figure BDA0002324017960000031
其中qm为质量流量，d为所述孔板内径，β为所述孔板内径与所述管道内径的比值，C为流出系数，ε为膨胀系数，Δp为差压，ρ为流体密度，所述复合流量系数为流出系数和膨胀系数的乘积；
根据所述最大复合流量系数、所述最小复合流量系数和所述质量流量公式，按照最小二乘算法拟合生成复合流量系数函数；
根据所述复合流量系数函数，计算与所述实时差压对应的实时复合流量系数；
根据所述质量流量公式和所述实时复合流量系数，检测所述孔板的实时质量流量。
进一步地，所述根据所述环境参数和质量流量公式，计算与所述最小质量流量对应的最小复合流量系数，包括：
根据预置流出系数与质量流量关系式，计算所述最小质量流量对应的最小流出系数；
根据所述最大质量流量、所述最小质量流量和差压关系式，计算与所述最小质量流量对应的初始差压，所述差压关系式为
Figure BDA0002324017960000032
其中Δp0为所述初始差压，qm为所述质量流量，qm,max为所述最大质量流量，Δpmax为所述最大差压；
根据预置膨胀系数公式和所述初始差压，计算与所述最小质量流量对应的初始膨胀系数；
根据所述最小流量系数、所述初始膨胀系数和所述质量流量公式，计算所述最小质量流量对应的最小差压；
按照迭代截止判断公式，计算所述最小差压与所述初始差压的精度差，所述迭代截止判断公式为η＝|Δpmin-Δp0|/Δpmin，其中η为所述精度差，Δpmin为所述最小差压，Δp0为所述初始差压；
如果所述精度差小于预置阈值，则根据所述最小差压和所述质量流量公式，计算与所述最小质量流量对应的最小复合流量系数；
如果所述精度差不小于所述预置阈值，则确定所述最小差压为所述初始差压，重新计算所述最小质量流量对应的最小差压。
进一步地，所述根据所述最大复合流量系数、所述最小复合流量系数和所述质量流量公式，按照最小二乘算法拟合生成复合流量系数函数，包括：
在所述最大质量流量和所述最小质量流量之间插入预置数量的中间质量流量，以使得所述最大质量流量、所述最小质量流量与所述中间质量流量构成等差数列；
根据所述环境参数和质量流量公式，计算与所述中间质量流量对应的中间复合流量系数；
根据最小二乘算法，将所述中间复合流量系数、所述最大复合流量系数和所述最小复合流量系数进行拟合，生成复合流量系数函数，所述复合流量系数函数为
Figure BDA0002324017960000041
其中，中a为第一系数，b为第二系数，
Figure BDA0002324017960000042
为自变量。
进一步地，所述根据所述质量流量公式和所述实时复合流量系数，检测所述孔板的实时质量流量，包括：
获取实时温度；
根据所述密度温度转换关系，计算实时流体密度，所述密度温度关系式为
Figure BDA0002324017960000043
其中ρ为流体密度，Z0为压缩性系数，R为介质分子量常数，t为流体的温度；
根据所述实时流体密度、所述质量流量公式和所述实时复合流量系数，检测所述孔板的实时质量流量。
进一步地，所述根据所述密度温度转换关系，计算实时流体密度之后，还包括：
根据BWRS方程，修正所述实时流体密度。
借由上述技术方案，本发明实施例提供的技术方案至少具有下列优点：
本发明提供了一种孔板流量计，通过设置四个压力传感器共同计算实时差压，以提高检测到的实时差压的准确性。其中第一压力传感器和第二压力传感器与上游法兰盘中心的连线的夹角为90度，第三压力传感器和第四压力传感器与下游法兰盘中心的连线的夹角为90度，第一压力传感器和第三压力传感器以孔板的纵向截面为对称面设置，第二压力传感器和第四压力传感器以孔板的纵向截面为对称面设置，第一压力传感器和第三压力传感器为一组，第二压力传感器和第四压力传感器为一组，通过分析两组差压获取实时差压，以提高实时差压的精确性，由此提高检测孔板的实时质量流量，以便于根据质量流量进行精确计费。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的一种孔板流量计的示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种法兰盘与压力传感器的位置关系示意图；
图3示出了本发明实施例提供的一种基于孔板的流量检测方法流程图；
图4示出了本发明实施例提供的一种基于孔板的流量检测方法流程图。
图中：1-孔板；2-管道；3-上游法兰盘；4-下游法兰盘；5-第一压力传感器；6-第二压力传感器；7-第三压力传感器；8-第四压力传感器；9-控制器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
流体的质量流量，是生产生活中对流体计量的重要参数，例如在计算用户用水量、化工企业计算反应气体质量、计算用户燃气使用量等等。本发明实施例提供了一种孔板流量计，如图1和图2所示，包括：包括孔板1、固定连接所述孔板1与管道2的上游法兰盘3和下游法兰盘4，所述孔板流量计还包括：
在所述上游法兰盘3上设置第一压力传感器5和第二压力传感器6，所述第一压力传感器5和所述第二压力传感器6与所述上游法兰盘3中心的连线的夹角为90度，所述第一压力传感器5用于检测所述管道2内所述上游法兰盘3侧的第一压力值，所述第二压力传感器6用于检测所述管道2内所述上游法兰盘3侧的第二压力值；
在所述下游法兰盘4上安装有第三压力传感器7和第四压力传感器6，所述第三压力传感器7和所述第四压力传感器6与所述下游法兰盘4中心的连线的夹角为90度，所述第三压力传感器7用于检测所述管道2内所述下游法兰盘4侧的第三压力值，所述第四压力传感器6用于检测所述管道2内所述下游法兰盘4侧的第四压力值；
所述第一压力传感器5和所述第三压力传感器7以所述孔板1的纵向截面为对称面设置，所述第二压力传感器6和所述第四压力传感器6以所述孔板1的纵向截面为对称面设置；
所述控制器9与所述第一压力传感器5、所述第二压力传感器6、所述第三压力传感器7和第四压力传感器6连接，用于根据所述第一压力值、所述第二压力值、所述第三压力值和所述第四压力值，计算所述孔板1两侧的实时差压；
所述控制器9还用于根据所述实时差压，检测所述孔板1的实时质量流量。
孔板流量计主要包括孔板1、将孔板1固定在管道2内部的上游法兰盘3和下游法兰盘4，在上游法兰盘3和下游法兰盘4上设置的第一压力传感器5、第二压力传感器6、第三压力传感器7和第四压力传感器6，感受流体流经管道2时在孔板1两侧的压力，然后控制器9根据孔板1两侧的实时差压检测孔板1的实时质量流量。
进一步地，所述第一压力传感器5与所述第二压力传感器6设置在以所述上游法兰盘3中心为圆心的同一圆周上；所述第三压力传感器7与所述第四压力传感器6设置在以所述下游法兰盘4中心为圆心的同一圆周上。
在管道2内流经流体时，通常越靠近管道2中心其压力越大，在管道内径较小时，传感器与管道2中心的距离对检测到的压力值几乎没有影响，在管道内径较大时，就不能忽略传感器与管道2中心的距离。所以通过设置第一压力传感器5与第二压力传感器6设置在以上游法兰盘3中心为圆心的同一圆周上，第三压力传感器7与第四压力传感器6设置在以下周法兰盘中心为圆心的同一圆周上，使得检测到的压力值与管道2内流动的流体本身有关，提供高检测到压力值的准确性。
孔板1两侧的实时差压的准确性直接影响检测到的实时质量流量的准确性，所以为了提高实时质量流量的检测准确性，在上游法兰盘3和下游法兰盘4上设置四个两两对称的压力传感器，其中对称的压力传感器的对称面为孔板1的纵向截面。在上游法兰盘3上的第一压力传感器5和第二压力传感器6与上游法兰盘3中心的连线为90度，以保证当经过孔板1的流体流量较小是能够检测到不同的压力值，以保证不在上游法兰盘3上检测到的压力值相差较大时检测实时质量流量，以确保检测到的实时质量流量的准确性。
本发明提供了一种孔板流量计，通过设置四个压力传感器共同计算实时差压，以提高检测到的实时差压的准确性。其中第一压力传感器5和第二压力传感器6与上游法兰盘3中心的连线的夹角为90度，第三压力传感器7和第四压力传感器6与下游法兰盘4中心的连线的夹角为90度，第一压力传感器5和第三压力传感器7以孔板1的纵向截面为对称面设置，第二压力传感器6和第四压力传感器6以孔板1的纵向截面为对称面设置，第一压力传感器5和第三压力传感器7为一组，第二压力传感器6和第四压力传感器6为一组，通过分析两组差压获取实时差压，以提高实时差压的精确性，由此提高检测孔板1的实时质量流量，以便于根据质量流量进行精确计费。
实施例二
在控制器9根据实时差压，检测孔板1的实时质量流量时，为提高检测精度，如图3所示具体包括：
301、获取安装孔板1的管道2的环境参数。
环境参数包括孔板1的孔板内径、管道2的管道内径、管道2内流体的流体密度、流经管道2的最小质量流量、流经管道2的最大质量流量和孔板1两侧的最大差压。最小质量流量是指流体流经管道2的质量流量的最小值，最大质量流量是指流体流经管道2的质量流量的最大值，最大差压是指能够测量的孔板1两侧压力差的最大值。环境参数，是检测管道2内流体流量的基本参数。
管道2内径是允许流体流过的管道2的直径。孔板1放置与管道2内部，所以孔板内径，也就是孔板直径，一定小于管道内径。在进行流量检测之前，还需要确定在该使用环境下所需的孔板内径。孔板内径由所需检测的质量流量范围来确定，并且管道2内流经的流体不同，相同质量流量测量范围所需的孔板内径也不相同。在确定孔板内径时所需的参数包括管道2内流体的名称、流体组份、最大质量流量、最小质量流量、压力和温度，其中流体组份、压力和温度参数是在稳定状态下获取的。需要说明的是，如果流体为气体，确定孔板内径所需的参数，以及环境参数，都需要在相同的大气压强下测量。
为了保证获取稳定状态下的流体组份、压力和温度参数，可以通过以较短的时间间隔，连续检测前述参数，并根据其连续变化的波动范围小于预置阈值则确定该时刻是否为稳定状态，并以该时刻的参数值确定为最终值。
302、根据所述环境参数和质量流量公式，计算与所述最大质量流量对应的最大复合流量系数，以及与所述最小质量流量对应的最小复合流量系数。
复合流量系数为流出系数和膨胀系数的乘积，所述质量流量公式为
Figure BDA0002324017960000091
其中qm为质量流量，d为所述孔板内径，β为所述孔板内径与所述管道内径的比值，C为流出系数，ε为膨胀系数，Δp为差压，ρ为流体密度。根据质量流量公式和环境参数，直接计算得到最大复合流量系数。
再根据最小质量流量，最大质量流量、最大差压和最小差压的关系，即最小差压等于最小质量流量与最大质量流量比值的平方与最大差压的乘积，计算最小差压。最小差压是指在管道2内的流量为最小质量流量时，孔板1两侧的所承受的压力差。计算最小压差后，再根据环境参数、最小质量流量和质量流量公式计算最小复合流量系数。
303、根据所述最大复合流量系数、所述最小复合流量系数和所述质量流量公式，按照最小二乘算法拟合生成复合流量系数函数。
在最小质量流量和最大质量流量之间，选取数个不同的中间质量流量，在根据差压和质量流量之间的关系，计算中间质量流量对应的中间差压，再根据质量流量公式计算中间质量流量对应的中间复合流量系数。将最小质量流量、最小复合流量系数、中间质量流量、中间符合流量系数、最大质量流量和最大复合流量系数，根据最小二乘算法进行拟合生成复合流量系数函数。复合流量系数函数，以差压与当前的管道压力的比值为自变量，以复合流量系数为变量。管道压力是指孔板1前1倍管道内径距离出测量的压力值。通过复合流量系数函数，能够根据同一时刻的差压和管道压力计算得到该时刻的复合流量系数。
304、获取所述孔板1的实时差压。
为了准确的测量实时差压，根据孔板1两侧的上游法兰盘3和下游法兰盘4上安装的2组4个压力传感器的测量结果进行计算。在同一时刻，计算第一组压力传感器的第一差压，和第二组压力传感器的第二差压，然后根据第一差压和第二差压计算实时差压。具体包括：计算第一差压，所述第一差压是指所述第一压力值和所述第三压力值的差值；计算第二差压，所述第二差压是指所述第二压力值和所述第四压力值的差值；如果所述第一差压和所述第二差压的差值百分比小于预置偏差范围，则计算所述孔板1两侧的实时差压，所述实时差压是指所述第一差压和所述第二差压的平均值。
为了获取差压值可以将两个压力值进行差值运算，还可以通过设置电路直接将传感器传输的压力信号进行反向叠加，再将叠加后的电流/电压的变化量转换为差压，在本发明实施例中对差压的获取方法不做限定。
305、根据所述复合流量系数函数，计算与所述实时差压对应的实时复合流量系数。
306、根据所述质量流量公式和所述实时复合流量系数，检测所述孔板1的实时质量流量。
将实时复合流量系数以及部分环境参数，输入至质量流量公式，检测流经孔板1的实时质量流量。
本发明实施例提供的根据实时差压，检测孔板1的实时质量流量方法，首先获取安装孔板1的管道2的环境参数，然后根据环境参数和质量流量公式计算与最大质量流量对应的最大复合流量系数，以及与最小质量流量对应的最小符合流量系数，再根据最大复合流量系数、最小复合流量系数和质量流量公式，按照最小二乘算法拟合生成复合流量系数函数，再获取孔板1的实时差压，再计算与实时差压对应的实时复合流量系数，最后根据质量流量公式和实时复合流量系数，检测孔板1的实时质量流量。与现有技术相比，本发明实施例通过拟合复合流量系数增加可检测的流量范围和测试精度差，以便于根据质量流量进行精确计费。
实施例三
在控制器9根据实时差压，检测孔板1的实时质量流量时，为提高检测精度，如图4所示，具体包括：
401、获取安装孔板1的管道2的环境参数。
环境参数包括孔板1的孔板内径、管道2的管道内径、管道2内流体的流体密度、流经管道2的最小质量流量、流经管道2的最大质量流量和孔板1两侧的最大差压。最小质量流量是指流体流经管道2的质量流量的最小值，最大质量流量是指流体流经管道2的质量流量的最大值，最大差压是指能够测量的孔板1两侧压力差的最大值。环境参数，是检测管道2内流体流量的基本参数。
402、根据所述环境参数和质量流量公式，计算与所述最大质量流量对应的最大复合流量系数，以及与所述最小质量流量对应的最小复合流量系数。
复合流量系数为流出系数和膨胀系数的乘积，所述质量流量公式为
Figure BDA0002324017960000111
其中qm为质量流量，d为所述孔板内径，β为所述孔板内径与所述管道内径的比值，C为流出系数，ε为膨胀系数，Δp为差压，ρ为流体密度。根据质量流量公式和环境参数，直接计算得到最大复合流量系数。
在计算与最小质量流量对应的最小符合流量系数之前，还需要计算最小符合流量系数，具体包括：根据预置流出系数与质量流量关系式，计算所述最小质量流量对应的最小流出系数；根据所述最大质量流量、所述最小质量流量和差压关系式，计算与所述最小质量流量对应的初始差压，所述差压关系式为
Figure BDA0002324017960000112
其中Δp0为所述初始差压，qm为所述质量流量，qm,max为所述最大质量流量，Δpmax为所述最大差压；根据预置膨胀系数公式和所述初始差压，计算与所述最小质量流量对应的初始膨胀系数；根据所述最小流量系数、所述初始膨胀系数和所述质量流量公式，计算所述最小质量流量对应的最小差压；按照迭代截止判断公式，计算所述最小差压与所述初始差压的精度差，所述迭代截止判断公式为η＝|Δpmin-Δp0|/Δpmin，其中η为所述精度差，Δpmin为所述最小差压，Δp0为所述初始差压；如果所述精度差小于预置阈值，则根据所述最小差压和所述质量流量公式，计算与所述最小质量流量对应的最小复合流量系数；如果所述精度差不小于所述预置阈值，则确定所述最小差压为所述初始差压，重新计算所述最小质量流量对应的最小差压。
将质量流量公式进行变形，能够计算最小质量流量对应的最小流出系数。再通过对初始差压和最小差压进行迭代运算，获取精度差小于预置阈值的最小差压，其中预置阈值可选取10-5。最小差压是指在管道2内的流量为最小质量流量时，孔板1两侧的所承受的压力差。计算最小压差后，再根据环境参数、最小质量流量和质量流量公式计算最小复合流量系数。
403、根据所述最大复合流量系数、所述最小复合流量系数和所述质量流量公式，按照最小二乘算法拟合生成复合流量系数函数。
具体拟合过程包括：在所述最大质量流量和所述最小质量流量之间插入预置数量的中间质量流量，以使得所述最大质量流量、所述最小质量流量与所述中间质量流量构成等差数列；根据所述差压关系式，计算与所述中间质量流量对应的中间差压；根据所述中间差压和所述质量流量公式，计算中间质量流量对应的中间复合流量系数；根据最小二乘算法，将所述中间复合流量系数、所述最大复合流量系数和所述最小复合流量系数进行拟合，生成复合流量系数函数，所述复合流量系数函数为
Figure BDA0002324017960000121
其中，中a为第一系数，b为第二系数，
Figure BDA0002324017960000122
为自变量。
为了复合流量系数函数能够更准确的反映不同中间质量流量对应的复合流量系数的关系，插入的各个中间质量流量、最小质量流量和最大质量流量共同构成等差数列。复合流量系数函数，以差压与当前的管道压力的比值为自变量，以复合流量系数为变量。管道压力是指孔板1前1倍管道内径距离出测量的压力值。通过复合流量系数函数，能够根据同一时刻的差压和管道压力计算得到该时刻的复合流量系数。
根据复合流量系数函数的公式可知，该函数图形近似为直线，当最下质量流量与最大质量流量之间相差较小时可以直接根据最小差压、最小复合流量系数、最大差压和最大复合流量系数，计算复合流量系数函数。为如果实际的质量流量范围较小，采用插入中间质量流量的方式使得通过复合流量系数函数计算得到的复合流量系数与实际值更接近。
404、获取所述孔板1的实时差压。
为了准确的测量实时差压，根据孔板1两侧的上游法兰盘3和下游法兰盘4上安装的2组4个压力传感器的测量结果进行计算。在同一时刻，计算第一组压力传感器的第一差压，和第二组压力传感器的第二差压，然后根据第一差压和第二差压计算实时差压。具体包括：计算第一差压，所述第一差压是指所述第一压力值和所述第三压力值的差值；计算第二差压，所述第二差压是指所述第二压力值和所述第四压力值的差值；如果所述第一差压和所述第二差压的差值百分比小于预置偏差范围，则计算所述孔板1两侧的实时差压，所述实时差压是指所述第一差压和所述第二差压的平均值。
为了获取差压值可以将两个压力值进行差值运算，还可以通过设置电路直接将传感器传输的压力信号进行反向叠加，再将叠加后的电流/电压的变化量转换为差压，在本发明实施例中对差压的获取方法不做限定。
405、根据所述复合流量系数函数，计算与所述实时差压对应的实时复合流量系数。
406、获取实时温度。
实时温度是由温度传感器测量的管道2内流体的温度。根据实际测量环境可选取测量位置在管道2内部还是在管道2外部。实时温度是按照一定的时间间隔获取的。实时温度是指在孔板1前6倍管道内径处测量的流体温度值。
407、根据所述密度温度转换关系，计算实时流体密度。
密度温度关系式为
Figure BDA0002324017960000131
其中ρ为流体密度，Z0为压缩性系数，R为介质分子量常数，t为流体的温度。在不同的温度下，流体的密度是不同的，为了使检测到的质量流量的准确度更高，那么需要考虑温度对流体密度的影响。并更加实时温度的变化，计算实时流体密度。
除了温度对流体密度的影响，还有其他因素影响流体密度。在本发明实施例中，根据BWRS方程，修正所述实时流体密度。在确认温度对密度影响的基础上，采用BWRS方程修正其他因素对实时流体密度的影响，使得实时流体密度与实际流体密度差更小。
实时流体密度的计算和修正与获取实时温度的时间间隔相同，也就是实时温度与实时流体密度是一一对应的，并且两种保持同步。
408、根据所述实时流体密度、所述质量流量公式和所述实时复合流量系数，检测所述孔板1的实时质量流量。
将实时复合流量系数、实时流体密度以及部分环境参数，输入至质量流量公式，检测流经孔板1的实时质量流量。
本发明实施例提供的根据实时差压，检测孔板1的实时质量流量方法，首先获取安装孔板1的管道2的环境参数，然后根据环境参数和质量流量公式计算与最大质量流量对应的最大复合流量系数，以及与最小质量流量对应的最小符合流量系数，再根据最大复合流量系数、最小复合流量系数和质量流量公式，按照最小二乘算法拟合生成复合流量系数函数，再获取孔板1的实时差压，再计算与实时差压对应的实时复合流量系数，最后根据质量流量公式和实时复合流量系数，检测孔板1的实时质量流量。与现有技术相比，本发明实施例通过拟合复合流量系数增加可检测的流量范围和测试精度差，以便于根据质量流量进行精确计费。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种孔板流量计，包括孔板、固定连接所述孔板与管道的上游法兰盘和下游法兰盘，其特征在于，所述孔板流量计还包括：
在所述上游法兰盘上设置第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器与所述上游法兰盘中心的连线的夹角为90度，所述第一压力传感器用于检测所述管道内所述上游法兰盘侧的第一压力值，所述第二压力传感器用于检测所述管道内所述上游法兰盘侧的第二压力值；
在所述下游法兰盘上安装有第三压力传感器和第四压力传感器，所述第三压力传感器和所述第四压力传感器与所述下游法兰盘中心的连线的夹角为90度，所述第三压力传感器用于检测所述管道内所述下游法兰盘侧的第三压力值，所述第四压力传感器用于检测所述管道内所述下游法兰盘侧的第四压力值；
所述第一压力传感器和所述第三压力传感器以所述孔板的纵向截面为对称面设置，所述第二压力传感器和所述第四压力传感器以所述孔板的纵向截面为对称面设置；
所述控制器与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器和第四压力传感器连接，用于根据所述第一压力值、所述第二压力值、所述第三压力值和所述第四压力值，计算所述孔板两侧的实时差压；
所述控制器还用于根据所述实时差压，检测所述孔板的实时质量流量。
2.如权利要求1所述的孔板流量计，其特征在于，所述第一压力传感器与所述第二压力传感器设置在以所述上游法兰盘中心为圆心的同一圆周上；所述第三压力传感器与所述第四压力传感器设置在以所述下游法兰盘中心为圆心的同一圆周上。
3.如权利要求1所述的孔板流量计，其特征在于，所述根据所述第一压力值、所述第二压力值、所述第三压力值和所述第四压力值，计算所述孔板两侧的实时差压，包括：
计算第一差压，所述第一差压是指所述第一压力值和所述第三压力值的差值；
计算第二差压，所述第二差压是指所述第二压力值和所述第四压力值的差值；
如果所述第一差压和所述第二差压的差值百分比小于预置偏差范围，则计算所述孔板两侧的实时差压，所述实时差压是指所述第一差压和所述第二差压的平均值。
4.如权利要求1所述的孔板流量计，其特征在于，所述根据所述实时差压，检测所述孔板的实时质量流量，包括：
获取安装孔板的管道的环境参数，所述环境参数包括所述孔板的孔板内径、所述管道的管道内径、所述管道内流体的流体密度、流经所述管道的最小质量流量、流经所述管道的最大质量流量和所述孔板两侧的最大差压；
根据所述环境参数和质量流量公式，计算与所述最大质量流量对应的最大复合流量系数，以及与所述最小质量流量对应的最小复合流量系数，所述质量流量公式为
Figure FDA0002324017950000021
其中qm为质量流量，d为所述孔板内径，β为所述孔板内径与所述管道内径的比值，C为流出系数，ε为膨胀系数，Δp为差压，ρ为流体密度，所述复合流量系数为流出系数和膨胀系数的乘积；
根据所述最大复合流量系数、所述最小复合流量系数和所述质量流量公式，按照最小二乘算法拟合生成复合流量系数函数；
根据所述复合流量系数函数，计算与所述实时差压对应的实时复合流量系数；
根据所述质量流量公式和所述实时复合流量系数，检测所述孔板的实时质量流量。
5.如权利要求4所述的孔板流量计，其特征在于，所述根据所述环境参数和质量流量公式，计算与所述最小质量流量对应的最小复合流量系数，包括：
根据预置流出系数与质量流量关系式，计算所述最小质量流量对应的最小流出系数；
根据所述最大质量流量、所述最小质量流量和差压关系式，计算与所述最小质量流量对应的初始差压，所述差压关系式为
Figure FDA0002324017950000031
其中Δp0为所述初始差压，qm为所述质量流量，qm,max为所述最大质量流量，Δpmax为所述最大差压；
根据预置膨胀系数公式和所述初始差压，计算与所述最小质量流量对应的初始膨胀系数；
根据所述最小流量系数、所述初始膨胀系数和所述质量流量公式，计算所述最小质量流量对应的最小差压；
按照迭代截止判断公式，计算所述最小差压与所述初始差压的精度差，所述迭代截止判断公式为η＝|Δpmin-Δp0|/Δpmin，其中η为所述精度差，Δpmin为所述最小差压，Δp0为所述初始差压；
如果所述精度差小于预置阈值，则根据所述最小差压和所述质量流量公式，计算与所述最小质量流量对应的最小复合流量系数；
如果所述精度差不小于所述预置阈值，则确定所述最小差压为所述初始差压，重新计算所述最小质量流量对应的最小差压。
6.如权利要求4所述的孔板流量计，其特征在于，所述根据所述最大复合流量系数、所述最小复合流量系数和所述质量流量公式，按照最小二乘算法拟合生成复合流量系数函数，包括：
在所述最大质量流量和所述最小质量流量之间插入预置数量的中间质量流量，以使得所述最大质量流量、所述最小质量流量与所述中间质量流量构成等差数列；
根据所述环境参数和质量流量公式，计算与所述中间质量流量对应的中间复合流量系数；
根据最小二乘算法，将所述中间复合流量系数、所述最大复合流量系数和所述最小复合流量系数进行拟合，生成复合流量系数函数，所述复合流量系数函数为
Figure FDA0002324017950000032
其中，中a为第一系数，b为第二系数，
Figure FDA0002324017950000033
为自变量。
7.如权利要求4所述的孔板流量计，其特征在于，所述根据所述质量流量公式和所述实时复合流量系数，检测所述孔板的实时质量流量，包括：
获取实时温度；
根据所述密度温度转换关系，计算实时流体密度，所述密度温度关系式为
Figure FDA0002324017950000041
其中ρ为流体密度，Z0为压缩性系数，R为介质分子量常数，t为流体的温度；
根据所述实时流体密度、所述质量流量公式和所述实时复合流量系数，检测所述孔板的实时质量流量。
8.如权利要求7所述的孔板流量计，其特征在于，所述根据所述密度温度转换关系，计算实时流体密度之后，还包括：
根据BWRS方程，修正所述实时流体密度。
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