CN113483863A - 一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法及系统，在标定环境下获得超声波燃气流量计的温度流量标定格；使用超声波燃气流量计实际流量计量，获取当前温度和超声波燃气流量计的输出流量；基于输出流量和当前温度在温度流量标定格中确定微调系数。将环境温度和计量的燃气流量同时作为微调系数的标定依据，再结合实际流量计量结果计算出微调系数，该微调系数精准补偿了当前温度对实际流量计量结果室外影响，在微调系数的修正下，能够有效避免计量流量值的偏移现象。
Description
技术领域
本发明涉及超声波燃气计量技术领域，具体涉及一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法及系统。
背景技术
天然气作为一种清洁、高效的优质的能源成为国内能源结构的首选。随着天然气的广泛使用，作为城市天然气用户贸易计量所使用的燃气表，如何能实现公平计量尤其重要。随着燃气输气管道的兴建与普及，燃气表如雨后春笋般涌现，从机械式到电子式，从传统膜式表到全电子超声波燃气表，新概念新技术的不断涌现，各种流量计的准确度及使用范围也在不断提高，超声波流量计由于其先进技术、易智能化优点，正在逐渐从工业领域走向家用领域。
尤其近几年超声波燃气表正以强劲的势头在燃气表市场中崭露头角，然而超声波燃气表是全电子仪表，随着使用环境温度的变化，其计量出的流量值会发生偏移，与实际流量出入较大，无法正常计量；超声波燃气表的计量精度受流场影响较大，对流场的稳定性要求极高；
当计量出的流量值与实际流量值偏移较大时，容易出现流量超标现象，流量超标就需要重新进行流道结构设计装设，带来更大的不必要损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是超声波燃气表随着温度的变化计量值会发生偏移，与实际流量出入较大，无法正常计量；其受流场影响较大，对流场的稳定性要求极高，本发明目的在于提供一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法及系统，以解决上述技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本方案提供一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，包括步骤：
S1、在标定环境下获得超声波燃气流量计的温度流量标定格；
S2、使用超声波燃气流量计实际流量计量，获取当前温度和超声波燃气流量计的输出流量；
S3、基于S2获得的输出流量和当前温度在温度流量标定格中确定微调系数。
本方案工作原理：超声波燃气表是全电子仪表，随着使用环境温度的变化，其计量出的流量值会发生偏移，与实际流量出入较大，无法正常计量；超声波燃气表的计量精度受流场影响较大，对流场的稳定性要求极高；当计量出的流量值与实际流量值偏移较大时，容易出现流量超标现象，流量超标就需要重新进行流道结构设计装设，带来更大的不必要损失。本方案提供的超声波燃气流量计微调系数的方法，将环境温度和计量的燃气流量同时作为微调系数的标定依据，再结合实际流量计量结果计算出微调系数，该微调系数精准补偿了当前温度对实际流量计量结果室外影响，在微调系数的修正下，能够有效避免计量流量值的偏移现象。
进一步优化方案为，步骤S1包括以下子步骤：
S11、以温度为横线、流量为竖线，或以流量为横线、温度为竖线绘制基础方格；
S12、基于基础方格交叉点对应的流量计算管道中燃气的平均速度；
S13、基于管道中燃气的平均速度根据标定系数模型计算该点的标定系数M；
S14、记录所有交叉点的标定系数。
进一步优化方案为，所述标定系数模型为：
式中tup为超声波的上飞行时间，tdown为超声波的下飞行时间；
Vm为管道中燃气的平均速度；
为声道角，L为声道长度；M为标定系数。
进一步优化方案为，所述基础方格的温度范围为：-30℃—55℃。
进一步优化方案为，每个方格两边的温度差至少为5℃。
进一步优化方案为，所述基础方格的流量范围为：0.016m3/h—6m3/h。
进一步优化方案为，每个方格两条边的流量差至少为0.222m3/h。
在标定环境下，基础方格遍历了燃气管道的所有温度和流量，每个方格两边的温度差至少为5℃，流量差至少为0.222m3/h，温度差或流量差越大，基础方格越密集，对应的标定系数就越多，但是所占用的内存空间就越大，计算耗费时间越长。
进一步优化方案为，步骤S3包括：
根据输出流量和当前温度在温度流量标定格中寻找对应的交叉点，并以该点的标定系数作为微调系数进行标定；
当温度流量标定格中没有与输出流量和当前温度重合的交叉点时，使用线性插值法确定微调系数。
进一步优化方案为，当温度流量标定格中有与输出流量一致的横线或竖线时，找到该输出流量下最接近当前温度的两个交叉点，结合交叉点及交叉点对应标定系数进行线性插值计算微调系数；
当温度流量标定格中有与当前温度一致的横线或竖线时，找到当前温度下最接近输出流量的两个交叉点，结合交叉点及交叉点对应标定系数进行线性插值计算微调系数；
当温度流量标定格中没有与输出流量一致的横线或竖线，也没有与当前温度一致的横线或竖线时，找到输出流量和当前温度所在方格A，结合方格A上的4个结合交叉点及交叉点对应标定系数进行双线性插值计算微调系数。
考虑到占用的内存空间，本方案对于温度流量标定格中没有的点使用线性插值法来进行计算，具有针对性的计算以减免不必要的温度流量标定格计算。
使用线性插值法来计算得到查表过程中表中没有的数值，插值方法简单且在各插值节点上插值的误差为0，本方案经过多次线性插值法逐步逼近进一步提高计算精度。
本方案还一种确定超声波燃气流量计微调系数的系统，应用于上述一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，包括：温度流量标定模块，实际计量模块和计算模块；
温度流量标定模块在标定环境下获得超声波燃气流量计的温度流量标定格；
实际计量模块基于超声波燃气流量计进行实际流量计量，获取超声波燃气流量计的输出量和当前温度；
计算模块基于输出量和当前温度在温度流量标定格中确定微调系数。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明提供的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法及系统，本方案提供的超声波燃气流量计微调系数的方法，将环境温度和计量的燃气流量同时作为微调系数的标定依据，再结合实际流量计量结果计算出微调系数，该微调系数精准补偿了当前温度对实际流量计量结果室外影响，在微调系数的修正下，能够有效避免计量流量值的偏移现象；
2、本发明提供的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法及系统，使用线性插值法来计算得到查表过程中表中没有的数值，插值方法简单且在各插值节点上插值的误差为0，本方案经过线性插值法和双线性插值法逐步逼近进一步提高计微调系数的精度，使得最终输出的计量值与实际值更接近。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为确定超声波燃气流量计微调系数的方法流程示意图；
图2为实施例1输出流量一致的线性插值示意图；
图3为实施例1当前温度一致的线性插值示意图；
图4为实施例1输出流量和当前温度均不一致的双线性插值示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，包括步骤：
S1、在标定环境下获得超声波燃气流量计的温度流量标定格；
S2、使用超声波燃气流量计实际流量计量，获取当前温度和超声波燃气流量计的输出流量；
S3、基于S2获得的输出流量和当前温度在温度流量标定格中确定微调系数。
步骤S1包括以下子步骤：
S11、以温度为横线、流量为竖线，或以流量为横线、温度为竖线绘制基础方格；
S12、基于基础方格交叉点对应的流量计算管道中燃气的平均速度；
S13、基于管道中燃气的平均速度根据标定系数模型计算该点的标定系数M；
S14、记录所有交叉点的标定系数。
所述标定系数模型为：
式中tup为超声波的上飞行时间，tdown为超声波的下飞行时间；
Vm为管道中燃气的平均速度；
为声道角，L为声道长度；M为标定系数。
所述基础方格的温度范围为：-30℃—55℃。
每个方格两边的温度差至少为5℃。
所述基础方格的流量范围为：0.016m3/h—6m3/h。
每个方格两条边的流量差至少为0.222m3/h。
步骤S3包括：
根据输出流量和当前温度在温度流量标定格中寻找对应的交叉点，并以该交叉点的标定系数作为微调系数进行标定；
当温度流量标定格中没有与输出流量和当前温度重合的交叉点时，使用线性插值法确定微调系数。
如图2所示，当温度流量标定格中有与输出流量一致的横线或竖线时，找到该输出流量下最接近当前温度的两个交叉点，结合交叉点及交叉点对应标定系数进行线性插值计算微调系数；
使用超声波燃气流量计实际流量计量获取的当前温度ET和输出流量EV＝V2落在E点，其输出流量落在温度流量标定格在V2所在横线上，当前温度ET在T1和T2之间，找到输出流量在V2下最接近当前温度的两个交叉点E1和E2；
已知交叉点E1(温度T1，流量V2，标定系数ME1),交叉点E2(温度T2，流量V2，标定系数ME2),E点(当前温度ET，输出流量EV＝V2)，在交叉点E1和交叉点E2之间进行线性插值计算出E点的标定系数，即为E点的微调系数。
如图3所示，当温度流量标定格中有与当前温度一致的横线或竖线时，找到当前温度下最接近输出流量的两个交叉点，结合交叉点及交叉点对应标定系数进行线性插值计算微调系数；
使用超声波燃气流量计实际流量计量获取的当前温度GT＝T1和输出流量GV落在G点，其当前温度落在温度流量标定格在T1所在竖线上，输出流量GV在V1和V2之间，找到当前温度在T1下最接近输出流量的两个交叉点G1和G2；
已知交叉点G1(温度T1，流量V1，标定系数MG1),交叉点G2(温度T1，流量V2，标定系数MG2),G点(当前温度GT＝T1，输出流量GV)，在交叉点G1和交叉点G2之间进行线性插值计算出G点的标定系数，即为G点的微调系数。
如图4所示，当温度流量标定格中没有与输出流量一致的横线或竖线，也没有与当前温度一致的横线或竖线时，找到输出流量和当前温度所在方格A，结合方格A上的4个结合交叉点及交叉点对应标定系数进行双线性插值计算微调系数。
使用超声波燃气流量计实际流量计量获取的当前温度OT和输出流量OV落在O点，其当前温度和输出流量落在温度流量标定格的ABDC方格上；
已知交叉点A(温度T1，流量V1，标定系数MA),交叉点B(温度T2，流量V1，标定系数MB),交叉点C(温度T1，流量V2，标定系数MC),交叉点D(温度T2，流量V2，标定系数MD),O点(当前温度OT，输出流量OV)；
根据双线性插值，首先在流量横线方向上(也可以在温度竖线方向上开始插值)，对R1和R2这两个值进行插值，然后根据R1和R2对O点进行插值计算出O点的标定系数，即为G点的微调系数。
实施例2
一种确定超声波燃气流量计微调系数的系统，应用于上一实施例的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，包括：温度流量标定模块，实际计量模块和计算模块；
温度流量标定模块在标定环境下获得超声波燃气流量计的温度流量标定格；
实际计量模块基于超声波燃气流量计进行实际流量计量，获取超声波燃气流量计的输出量和当前温度；
计算模块基于输出量和当前温度在温度流量标定格中确定微调系数。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，包括步骤：
S1、在标定环境下获得超声波燃气流量计的温度流量标定格；
S2、使用超声波燃气流量计实际流量计量，获取当前温度和超声波燃气流量计的输出流量；
S3、基于S2获得的输出流量和当前温度在温度流量标定格中确定微调系数。
2.根据权利要求1所述的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤：
S11、以温度为横线、流量为竖线，或以流量为横线、温度为竖线绘制基础方格；
S12、基于基础方格交叉点对应的流量计算管道中燃气的平均速度；
S13、基于管道中燃气的平均速度根据标定系数模型计算该点的标定系数M；
S14、记录所有交叉点的标定系数。
3.根据权利要求2所述的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，所述标定系数模型为：
式中tup为超声波的上飞行时间，tdown为超声波的下飞行时间；
Vm为管道中燃气的平均速度；
为声道角，L为声道长度；M为标定系数；K为微调系数。
4.根据权利要求2所述的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，所述基础方格的温度范围为：-30℃—55℃。
5.根据权利要求1所述的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，每个方格两边的温度差至少为5℃。
6.根据权利要求2所述的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，所述基础方格的流量范围为：0.016m3/h—6m3/h。
7.根据权利要求6所述的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，每个方格两条边的流量差至少为0.222m3/h。
8.根据权利要求2所述的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，步骤S3包括：
根据输出流量和当前温度在温度流量标定格中寻找对应的交叉点，并以该交叉点的标定系数作为微调系数进行标定；
当温度流量标定格中没有与输出流量和当前温度重合的交叉点时，使用线性插值法确定微调系数。
9.根据权利要求8所述的一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，
当温度流量标定格中有与输出流量一致的横线或竖线时，找到该输出流量下最接近当前温度的两个交叉点，结合交叉点及交叉点对应标定系数进行线性插值计算微调系数；
当温度流量标定格中有与当前温度一致的横线或竖线时，找到当前温度下最接近输出流量的两个交叉点，结合交叉点及交叉点对应标定系数进行线性插值计算微调系数；
当温度流量标定格中没有与输出流量一致的横线或竖线，也没有与当前温度一致的横线或竖线时，找到输出流量和当前温度所在方格A，结合方格A上的4个结合交叉点及交叉点对应标定系数进行双线性插值计算微调系数。
10.根据权利要求1所述的一种确定超声波燃气流量计微调系数的系统，应用于原理要求1-9所述的任意一种确定超声波燃气流量计微调系数的方法，其特征在于，包括：温度流量标定模块，实际计量模块和计算模块；
温度流量标定模块在标定环境下获得超声波燃气流量计的温度流量标定格；
实际计量模块基于超声波燃气流量计进行实际流量计量，获取超声波燃气流量计的输出量和当前温度；
计算模块基于输出量和当前温度在温度流量标定格中确定微调系数。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 536, Section 1, airport 1st Road, Southwest Airport, Shuangliu District, Chengdu, Sichuan 610000 Patentee after: Chengdu Qianjia Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: No. 536, Section 1, airport 1st Road, Southwest Airport, Shuangliu District, Chengdu, Sichuan 610000 Patentee before: Chengdu Qianjia Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |
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