CN117129043B - 一种高温旋进流量计集中监测系统和监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温旋进流量计集中监测系统和监测方法，属于流量计技术领域。解决了测量精度和仪表寿命不高、测量误差大的技术问题。监测系统包括多个旋进流量计，分别安装在需要测量的高温气体管道上，每个旋进流量计包括一个旋转物体和一个传感器；信号处理器，与多个旋进流量计的信号输出线相连接，信号处理器对信号进行放大、滤波、整形处理，将信号转换为标准电流或电压信号；数据采集器；上位机，与数据采集器的通讯接口相连接。监测方法包括四个步骤。本发明提高了旋进旋涡流量计的测量性能和可靠性，提高了旋进旋涡流量计的测量精度和复杂度，提高了数据管理效能和安全性，实现了数据统计、分析和报警功能。
Description
技术领域
本发明属于流量计技术领域，具体为一种高温旋进流量计集中监测系统和监测方法。
背景技术
流量计是一种用于测量流体流动量或流速的仪器，它在石油、化工、电力、冶金等行业中有着广泛的应用。根据测量原理的不同，流量计可以分为差压式流量计、速度式流量计、容积式流量计、质量式流量计等多种类型。
速度式流量计是一种利用流体在流动过程中产生的某种速度特征来测量流量的仪器，它具有结构简单、响应快、适用范围广等优点。速度式流量计主要有涡轮流量计、涡街流量计、旋进旋涡流量计以及时差式超声波流量计等。
旋进旋涡流量计是一种利用气体在旋转物体周围产生的旋涡来测量流量的仪器，它是在涡街流量计的基础上发展而来的。旋进旋涡流量计的传感器的流通剖面是类似于文丘里管的型线，在管道入口处设置一组螺旋形导流叶片构成漩涡发生器，使流体经过时发生旋转，并在管道中心线附近形成漩涡，这个漩涡的中心一边围绕管道中心线旋转，一边随流体前进一边扩大旋转半径，形成一个类似锥形螺旋线的旋进运动。当漩涡进入扩散段时，由于流速减慢，旋转流体受到回流的作用，开始做二次旋转，漩涡出现转折点，形成涡流进动现象。这时，漩涡频率与介质的流速成正比，并为线性，通过监测漩涡频率就可以推算出气体流量。
旋进旋涡流量计相比于其他速度式流量计具有以下优点：（1）结构简单，无可动部件，耐磨损，维护方便；（2）测量精度高，重复性好，线性范围宽；（3）对介质温度、压力、密度、粘度等变化不敏感；（4）前后直管段要求低，节省安装空间；（5）可测量多相介质和含杂质介质。
然而，现有的旋进旋涡流量计也存在以下问题：（1）对于高温气体的测量，需要保证旋进旋涡流量计的工作温度在其允许范围内，否则会影响测量精度和仪表寿命；（2）对于含水汽或含凝结物的气体的测量，需要防止水汽或凝结物在仪表内部积聚或结冰，否则会影响信号监测和传输；（3）对于不稳定或脉动的气体的测量，需要消除或减小气体脉动对漩涡频率的干扰，否则会导致测量误差。
因此，如何提高旋进旋涡流量计的测量性能和可靠性，适应高温、含水汽或含凝结物、不稳定或脉动等复杂的气体流量测量条件，是目前旋进旋涡流量计技术发展的重要方向和难点问题。
发明内容
针对以上问题，本发明提供高温旋进流量计集中监测系统和监测方法，解决在高温环境下测量气体流量的技术问题，采用了利用气体在旋转物体周围产生的旋涡来测量流量的技术方案，产生了结构简单、精度高、响应快等有益效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高温旋进流量计集中监测系统，该系统包括：
（1）多个旋进流量计，分别安装在需要测量的高温气体管道上，每个旋进流量计包括一个旋转物体和一个传感器，传感器用于监测气体在旋转物体周围产生的旋涡的频率；
（2）信号处理器，与多个旋进流量计的信号输出线相连接，信号处理器对信号进行放大、滤波、整形处理，将信号转换为标准电流或电压信号；
（3）数据采集器，与信号处理器的输出信号相连接，数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过通讯接口传输到上位机；
（4）上位机，与数据采集器的通讯接口相连接，上位机对数据进行分析、显示、记录功能，实现对多个旋进流量计的集中监测和管理。
本发明的有益效果是：
1.提高了旋进旋涡流量计的测量性能和可靠性，适应了高温、含水汽或含凝结物、不稳定或脉动复杂的气体流量测量条件；
2.提高了旋进旋涡流量计的测量精度和复杂度，考虑了气体温度、压力、常数、比热因素的影响；
3.提高了数据管理效能和安全性，实现了数据统计、分析和报警功能。
在较佳实施情况下，所述的旋转物体为一个圆柱体或一个球体，解决了旋转物体形状对旋涡频率的影响的技术问题，采用了选择合适的圆柱体或球体作为旋转物体的技术方案，产生了提高旋涡频率稳定性和准确性的有益效果，其工作原理是根据雷诺数与圆柱体或球体形状参数之间的关系来确定合适的圆柱体或球体。
在较佳实施情况下，所述的传感器为一个霍尔传感器或一个光电传感器，解决了传感器类型对旋涡监测的影响的技术问题，采用了选择合适的霍尔传感器或光电传感器作为传感器的技术方案，产生了提高旋涡监测灵敏度和可靠性的有益效果，其工作原理是根据霍尔效应或光电效应来监测旋涡频率。
在较佳实施情况下，所述的信号处理器包括一个运算放大器、一个低通滤波器和一个比较器，解决了信号处理对信号质量的影响的技术问题，采用了使用运算放大器、低通滤波器和比较器对信号进行处理的技术方案，产生了提高信号幅值、去除信号噪声、使信号整形等有益效果，其工作原理是根据运算放大器、低通滤波器和比较器的电路特性来处理信号。
在较佳实施情况下，所述的数据采集器包括一个模数转换器、一个存储器和一个串口或以太网接口，解决了数据采集对数据传输的影响的技术问题，采用了使用模数转换器、存储器和串口或以太网接口对数据进行采集的技术方案，产生了提高数据采样率、存储容量和传输速率等有益效果，其工作原理是根据模数转换器、存储器和串口或以太网接口的功能特性来采集数据。
在较佳实施情况下，所述的上位机包括一个显示器、一个键盘和一个鼠标，解决了上位机对数据分析的影响的技术问题，采用了使用显示器、键盘和鼠标对数据进行分析的技术方案，产生了提高数据分析效率、便利性和可视化等有益效果，其工作原理是根据显示器、键盘和鼠标的输入输出特性来分析数据。
在较佳实施情况下，所述的上位机根据以下公式计算每个旋进流量计的气体流量：
，
其中，为气体流量；为常数；为旋涡频率；为气体温度；为气体压力；
为气体常数；为气体定压比热；为标准大气压力；为自然对数底；其中dp是一个微
分符号，表示气体压力P的微小变化量。
解决了对气体流量计算的影响的技术问题，采用了使用以上公式计算气体流量的技术方案，产生了提高气体流量计算精度和复杂度等有益效果，其工作原理是根据旋涡频率与气体流量成正比的关系，并考虑了气体温度、压力、常数、比热等因素的影响来计算气体流量。
一种高温旋进流量计集中监测方法，该方法包括以下步骤：
将多个旋进流量计安装在需要测量的高温气体管道上，使其与管道同轴，并保证旋进流量计的工作温度在其允许范围内；
将多个旋进流量计的信号输出线连接到信号处理器上，信号处理器对信号进行放大、滤波、整形处理，将信号转换为标准电流或电压信号；
将信号处理器的输出信号接入数据采集器，数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过通讯接口传输到上位机；
上位机对数据进行分析、显示、记录功能，实现对多个旋进流量计的集中监测和管理。
该方法解决了在高温环境下测量气体流量的技术问题，采用了利用气体在旋转物体周围产生的旋涡来测量流量的技术方案，产生了结构简单、精度高、响应快等有益效果，其工作原理是根据旋涡频率与气体流量成正比的关系来计算气体流量。
在较佳实施情况下，所述的步骤还包括：
在每个旋进流量计的管道上安装一个温度传感器和一个压力传感器，用于测量气体的温度和压力；
将温度传感器和压力传感器的信号输出线连接到数据采集器上，数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过通讯接口传输到上位机；
上位机根据以下公式计算每个旋进流量计的气体流量：
，
其中，为气体流量；为常数；为旋涡频率；为气体温度；为气体压力；
为气体常数；为气体定压比热；为标准大气压力；为自然对数底。
解决了温度和压力对气体流量的影响的技术问题，采用了使用以上公式计算气体流量的技术方案，产生了提高气体流量计算精度和复杂度等有益效果，其工作原理是根据旋涡频率与气体流量成正比的关系，并考虑了气体温度、压力、常数、比热等因素的影响来计算气体流量。
在较佳实施情况下所述的步骤还包括：
上位机对每个旋进流量计的气体流量进行统计、分析和报警，当气体流量超过或低于设定的阈值时，上位机发出声光提示或发送信息给相关人员。
该步骤解决了数据统计、分析和报警的技术问题，采用了使用上位机对数据进行统计、分析和报警的技术方案，产生了提高数据管理效能和安全性等有益效果，其工作原理是根据设定的阈值和报警规则来判断数据是否异常，并采取相应的措施。
在较佳实施情况下所述的步骤还包括：当气体流量偏离设定的目标值时，上位机通过控制阀对气体流量进行自动调整，使气体流量达到最优状态；自动调整方式如下：
设定目标值：上位机根据气体流量的需求和限制，设定一个合理的目标值，单
位为，表示期望达到的气体流量；
计算误差值：上位机根据每个旋进流量计的实际测量值，单位为，表
示实际的气体流量，计算出误差值，单位为，表示目标值与实际值之间的差距；
误差值的计算公式为：
，
调整控制阀：上位机根据误差值E，通过控制阀的开度的计算公式计算出控制阀的
开度，单位为（%），表示控制阀开启的程度；控制阀的开度的计算公式为：
,
其中，为比例、积分、微分系数；表示当前时间；表示误差，表示从起始时间到当前时间，误差的累积量；表示对误差进行微分的操作，即
求误差变化率的操作；表示在时间t时的误差；表示在时间t时，误差的变化率；
上位机将计算出的控制阀开度发送给相应的旋进流量计，并通过控制阀对气体
流量进行自动调整；
上位机不断重复这一过程，直到气体流量达到目标值或在允许的误差范围内。
产生的有益效果：实现对高温旋进流量计的自动控制，使气体流量达到最优状态。具体来说，它有以下几个方面的优点：
根据气体流量的需求和限制，设定一个合理的目标值，表示期望达到的气体流量；
根据每个旋进流量计的实际测量值，计算出误差值，表示目标值与实际值之间的差距；
根据误差值，通过控制阀的开度的计算公式计算出控制阀的开度，表示控制阀开启的程度；
将计算出的控制阀开度发送给相应的旋进流量计，并通过控制阀对气体流量进行自动调整；
不断重复这一过程，直到气体流量达到目标值或在允许的误差范围内。
通过这种自动控制方式，可以有效地保证高温旋进流量计的精确测量和稳定控制，提高系统的效率和安全性，节约能源和资源，减少环境污染。
附图说明
图1为本发明系统的示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解技术方案，下面结合实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1：
本实施例适用于测量高温空气的流量，如在燃气轮机、热风炉等设备中。
本实施例采用了如图1所示的高温旋进流量计集中监测系统，该系统包括四个旋进流量计、一个信号处理器、一个数据采集器和一个上位机。
四个旋进流量计分别安装在需要测量的高温空气管道上，每个旋进流量计的公称口径为DN100，公称压力为4.0MPa，本体材料为304不锈钢，适用介质温度为(-40-300)℃。每个旋进流量计包括一个圆柱体作为旋转物体和一个霍尔传感器作为传感器，传感器用于监测空气在圆柱体周围产生的旋涡的频率。每个旋进流量计的信号输出线连接到信号处理器上，信号处理器对信号进行放大、滤波、整形处理，将信号转换为标准电流或电压信号。信号处理器的输出信号接入数据采集器，数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过以太网接口传输到上位机。上位机对数据进行分析、显示、记录功能，实现对四个旋进流量计的集中监测和管理。
上位机根据以下公式计算每个旋进流量计的空气流量：
，
其中，为气体流量,单位为，表示单位时间内通过管道截面的气体体积；
为常数，单位为，表示旋进流量计的标定系数，与旋转物体的形状、尺
寸、材料有关，一般由厂家提供或通过实验测定；
为旋涡频率，单位为（Hz），表示气体在旋转物体周围产生的旋涡的个数除以时
间的比值，与气体速度成正比；
为气体温度，单位为（K），表示气体在管道截面处的热力学温度，一般由温度传
感器测量或由压力传感器测量的压力值通过状态方程计算得到；
为气体压力，单位为（Pa），表示气体在管道截面处的热力学压力，一般由压力传
感器测量或由温度传感器测量的温度值通过状态方程计算得到；
为气体常数，单位为，表示气体在理想状态下的物理性质参数，与
气体的组成成分有关，一般由查表或公式计算得到；
为气体定压比热，单位为，表示气体在恒定压力下单位质量升高
单位温度所需的热量，与气体的组成成分和温度有关，一般由查表或公式计算得到；
为标准大气压力，单位为（Pa），表示海平面上的大气压力，在国际标准大气中
取值为101325Pa；
为自然对数底，是一个无理数，在数学中常用于指数函数和对数函数中，其近似
值为2.71828；
为一个积分项，表示从标准大气压力到实际压力时，气体定压比热与气体常数之比沿着压力变化曲线所围成的面积。该积分项反映了气体压力变化对气体流量的影响。
该公式是根据旋涡频率与空气流量成正比的关系，并考虑了空气温度、压力、常数、比热因素的影响而推导出来的。推导过程如下：
设定空气是理想气体，其状态方程为：,
其中，为空气体积；为空气摩尔数。
由于空气在管道中的流动是恒定的，即单位时间内通过管道截面的空气质量不变，因此有：
,
其中，为管道截面i处的空气密度；/>为管道截面i处的面积；/>为管道截面i处的空气速度。
将状态方程代入上式，并设定管道截面处为空气标准状态（即P0=101325Pa,T0=273.15K），得到：
化简得到：/>,
由于旋涡频率与空气速度成正比，即：，其中，/>为比例系数。
将上式代入得到：其中，/>为管道截面1处的旋涡频率，/>为管道截面2处的旋涡频率。
由于传感器是安装在管道截面处，因此测量到的旋涡频率为,而我们要求的是管道截面处的空气流量/>，即：
，
将上式代入得到：，
令，则有：/>，
由于空气在管道中的流动过程中，温度和压力都会发生变化，因此需要对公式进行修正。
根据理想气体的定压比热和定容比热之间的关系，有：
，其中，/>为空气定容比热。
将上式代入状态方程，得到：，
对上式两边求微分，设定空气的摩尔数n不变，得到：
，
将状态方程代入上式，并化简，得到：
，
对上式两边求积分，设定空气的常数R不变，得到：
，
化简得到：
，其中，/>为空气在标准状态下的定压比热。
将上式变形，得到：
，
对上式两边乘以，并利用对数运算法则，得到：
，
对上式两边求指数函数，并利用对数运算法则，得到：
，
将上式代入空气流量的公式，得到：
，
化简得到：
，
其中，为一个积分项，表示气体压力从标准大气压力变化到实际压力时，气体定压比热与气体常数之比的积分值。该积分项反映了气体压力变化对气体流量的影响，当气体压力变化较小时，该积分项可以忽略不计，当气体压力变化较大时，该积分项需要进行数值计算。
在本实施例中，设定空气的常数R为287J/(kg·K)，空气在标准状态下的定压比热Cp0为1005J/(kg·K)，空气在管道截面处的温度T为400K，空气在管道截面处的压力P为1.5MPa，空气在管道截面处的旋涡频率f2为200Hz，则根据公式可以计算出空气在管道截面处的流量Q为：
。
实施例2：
本实施例适用于测量高温蒸汽的流量，如在火力发电、热电联产等设备中。
本实施例采用了如图1所示的高温旋进流量计集中监测系统，该系统包括六个旋进流量计、一个信号处理器、一个数据采集器和一个上位机。
六个旋进流量计分别安装在需要测量的高温蒸汽管道上，每个旋进流量计的公称口径为DN150，公称压力为6.4MPa，本体材料为316不锈钢，适用介质温度为(-40-400)℃。每个旋进流量计包括一个球体作为旋转物体和一个光电传感器作为传感器，传感器用于监测蒸汽在球体周围产生的旋涡的频率。每个旋进流量计的信号输出线连接到信号处理器上，信号处理器对信号进行放大、滤波、整形处理，将信号转换为标准电流或电压信号。信号处理器的输出信号接入数据采集器，数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过串口接口传输到上位机。上位机对数据进行分析、显示、记录功能，实现对六个旋进流量计的集中监测和管理。
上位机根据以下公式计算每个旋进流量计的蒸汽流量：
，
该公式是根据旋涡频率与蒸汽流量成正比的关系，并考虑了蒸汽温度、压力、常数、比热因素的影响而推导出来的。推导过程与实施例1中相同，不再赘述。
在本实施例中，设定蒸汽的常数R为461J/(kg·K)，蒸汽在标准状态下的定压比热Cp0为2010J/(kg·K)，蒸汽在管道截面处的温度T为500K，蒸汽在管道截面处的压力P为2.0MPa，蒸汽在管道截面处的旋涡频率f2为150Hz，则根据公式可以计算出蒸汽在管道截面处的流量Q为：
。
实施例3：
本实施例适用于测量高温煤气的流量，如在煤化工、煤气化等设备中。
本实施例采用了如图1所示的高温旋进流量计集中监测系统，该系统包括八个旋进流量计、一个信号处理器、一个数据采集器和一个上位机。
八个旋进流量计分别安装在需要测量的高温煤气管道上，每个旋进流量计的公称口径为DN200，公称压力为8.0MPa，本体材料为316L不锈钢，适用介质温度为(-40-500)℃。每个旋进流量计包括一个椭圆体作为旋转物体和一个电磁传感器作为传感器，传感器用于监测煤气在椭圆体周围产生的旋涡的频率。每个旋进流量计的信号输出线连接到信号处理器上，信号处理器对信号进行放大、滤波、整形处理，将信号转换为标准电流或电压信号。信号处理器的输出信号接入数据采集器，数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过无线接口传输到上位机。上位机对数据进行分析、显示、记录功能，实现对八个旋进流量计的集中监测和管理。
上位机根据以下公式计算每个旋进流量计的煤气流量：
，
该公式是根据旋涡频率与煤气流量成正比的关系，并考虑了煤气温度、压力、常数、比热因素的影响而推导出来的。推导过程与实施例1中相同，不再赘述。
在本实施例中，设定煤气的常数R为296J/(kg·K)，煤气在标准状态下的定压比热Cp0为1150J/(kg·K)，煤气在管道截面2处的温度T为600K，煤气在管道截面处的压力P为3.0MPa，煤气在管道截面处的旋涡频率f2为100Hz，则根据公式可以计算出煤气在管道截面处的流量Q为：
。
实施例4：
本实施例采用了一种高温旋进流量计集中监测系统和方法，用于测量和控制一个高温气体发生装置的气体流量。该高温气体发生装置是一种利用煤粉和空气混合燃烧产生高温气体的装置。
本实施例中使用了四个旋进流量计，分别安装在高温气体出口管的四个分支上，用于测量每个分支的气体流量。每个旋进流量计包括一个圆柱形的旋转物体和一个霍尔传感器。霍尔传感器用于监测气体在旋转物体周围产生的旋涡的频率。每个旋进流量计的信号输出线与信号处理器相连接。信号处理器对信号进行放大、滤波、整形处理，将信号转换为标准电流或电压信号。信号处理器的输出信号与数据采集器相连接。数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过以太网接口传输到上位机。上位机对数据进行分析、显示、记录功能，实现对多个旋进流量计的集中监测和管理。
在每个旋进流量计的管道上还安装了一个温度传感器和一个压力传感器，用于测量气体的温度和压力。温度传感器和压力传感器的信号输出线也连接到数据采集器上。
上位机根据以下公式计算每个旋进流量计的气体流量：
，
在本实施例中，设定高温气体是理想气体，并且其定压比热不随温度变化，则上述公式可以简化为：
，
其中，为自然对数函数。
设定高温气体的组成为和的混合气体，并且其摩尔分数分别为和，
则高温气体的常数和定压比热可以根据以下公式计算：
，/>
其中，分别为/>和/>的常数和定压比热。
设定高温气体的摩尔分数为，则根据标准状态下的数据，可以得到高温气体的常数和定压比热为：
，
。
在本实施例中，设定上位机设定的目标值为，表示期望达到的气体流量。
上位机根据每个旋进流量计的实际测量值，单位为/>，表示实际的气体流量，计算出误差值E，单位为/>，表示目标值与实际值之间的差距。
误差值的计算公式为：。
上位机根据误差值E，通过控制阀的开度的计算公式计算出控制阀的开度，单位
为（%），表示控制阀开启的程度。
控制阀的开度的计算公式为：
,
其中，为比例、积分、微分系数，分别表示控制算法中误差、误差积分、误差微分对控制阀开度的影响程度。
表示对误差进行积分的操作，即求误差累积量的操作。
0表示积分的下限，即起始时间。
表示积分的上限，即当前时间。
表示在时间/>时的误差。
表示时间的微小变化量，即微分。
表示误差。
表示从起始时间到当前时间，误差的累积量。这个量反映了系统的稳态误差，即系统在长时间运行后，气体流量与目标值之间的偏差。如果这个量越大，说明系统越不稳定，需要通过控制阀进行调整。
是一个虚拟的变量，表示积分过程中的任意时刻。它的取值范围是从0到t，即从起始时间到当前时间。/>是一个变化的量，它可以表示任意一个时刻的误差。
表示对误差进行微分的操作，即求误差变化率的操作。/>
表示在时间t时的误差。
表示在时间t时，误差的变化率。
反映了系统的动态特性，即系统对气体流量变化的响应速度和抗干扰能力。如果这个量越大，说明系统越敏感，需要通过控制阀进行缓冲。如果这个量越小，说明系统越惰性，需要通过控制阀进行激励。
在本实施例中，设定比例、积分、微分系数为。
上位机将计算出的控制阀开度u发送给相应的旋进流量计，并通过控制阀对气体流量进行自动调整。上位机不断重复这一过程，直到气体流量达到目标值或在允许的误差范围内。
表1给出了本实施例中一个旋进流量计的数据案例，包括气体温度T、气体压力P、旋涡频率f、实际流量Qm、误差值E和控制阀开度u。
表1 旋进流量计的参数数据表
| 时间（s） | T（K） | P（Pa） | f（Hz） | Qm（m^3/s） | E（m^3/s） | u（%） |
| 0 | 1200 | 200000 | 20 | 2.5 | 7.5 | 50 |
| 1 | 1250 | 210000 | 22 | 2.9 | 7.1 | 51 |
| 2 | 1300 | 220000 | 24 | 3.4 | 6.6 | 52 |
| … | … | … | … | … | … | … |
| 10 | 1500 | 250000 | 30 | 4.9 | 5.1 | 56 |
从表1中可以看出，随着时间的推移，气体温度T、气体压力P和旋涡频率f都有所增加，导致实际流量Qm也有所增加，但仍低于目标值Qd。因此，误差值E逐渐减小，控制阀开度u逐渐增大，以增加气体流量。经过多次调整后，气体流量接近目标值，并在允许的误差范围内。
需要说明的是，在本文中，术语：包括、包含及任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文中应用了具体个例对本发明技术方案的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高温旋进流量计集中监测系统，其特征在于，该系统包括：
（1）多个旋进流量计，分别安装在需要测量的高温气体管道上，每个旋进流量计包括一个旋转物体和一个传感器，传感器用于监测气体在旋转物体周围产生的旋涡的频率；
（2）信号处理器，与多个旋进流量计的信号输出线相连接，信号处理器对信号进行放大、滤波、整形处理，将信号转换为标准电流或电压信号；
（3）数据采集器，与信号处理器的输出信号相连接，数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过通讯接口传输到上位机；
（4）上位机，与数据采集器的通讯接口相连接，上位机对数据进行分析、显示、记录功能，实现对多个旋进流量计的集中监测和管理；
所述的上位机根据以下公式计算每个旋进流量计的气体流量：
，
其中，为气体流量；K为常数；为旋涡频率；T为气体温度；P为气体压力；R为气体常
数；为气体定压比热；为标准大气压力；e为自然对数底；
当气体流量偏离设定的目标值时，上位机通过控制阀对气体流量进行自动调整，使气体流量达到最优状态；自动调整方式如下：
设定目标值：上位机根据气体流量的需求和限制，设定一个合理的目标值，单位为，表示期望达到的气体流量；
计算误差值：上位机根据每个旋进流量计的实际测量值，单位为/>，表示实际的气体流量，计算出误差值E，单位为/>，表示目标值与实际值之间的差距；误差值的计算公式为：
，
调整控制阀：上位机根据误差值E，通过控制阀的开度的计算公式计算出控制阀的开度，单位为（%），表示控制阀开启的程度；控制阀的开度的计算公式为：
，
其中，为比例、积分、微分系数；t表示当前时间；E表示误差，/>表示从起始时间到当前时间，误差的累积量；/>表示对误差进行微分的操作，即求误差变化率的操作；/>表示在时间t时的误差；/>表示在时间t时，误差的变化率；
上位机将计算出的控制阀开度发送给相应的旋进流量计，并通过控制阀对气体流量进行自动调整；
上位机不断重复这一过程，直到气体流量达到目标值或在允许的误差范围内。
2.根据权利要求1所述的一种高温旋进流量计集中监测系统，其特征在于，所述的传感器为霍尔传感器或光电传感器。
3.根据权利要求2所述的一种高温旋进流量计集中监测系统，其特征在于，所述的旋转物体为圆柱体或球体。
4.根据权利要求1所述的一种高温旋进流量计集中监测系统，其特征在于，所述的信号处理器包括一个运算放大器、一个低通滤波器和一个比较器。
5.根据权利要求1所述的一种高温旋进流量计集中监测系统，其特征在于，所述的数据采集器包括一个模数转换器、一个存储器和一个串口或以太网接口。
6.一种高温旋进流量计集中监测方法，采用权利要求1所述的一种高温旋进流量计集中监测系统进行监测，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将多个旋进流量计安装在需要测量的高温气体管道上，使其与管道同轴，并保证旋进流量计的工作温度在其允许范围内；
（2）将多个旋进流量计的信号输出线连接到信号处理器上，信号处理器对信号进行放大、滤波、整形处理，将信号转换为标准电流或电压信号；
（3）将信号处理器的输出信号接入数据采集器，数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过通讯接口传输到上位机；
（4）上位机对数据进行分析、显示、记录功能，实现对多个旋进流量计的集中监测和管理。
7.根据权利要求6所述的一种高温旋进流量计集中监测方法，其特征在于，所述的步骤还包括：
在每个旋进流量计的管道上安装一个温度传感器和一个压力传感器，用于测量气体的温度和压力；
将温度传感器和压力传感器的信号输出线连接到数据采集器上，数据采集器对信号进行采样、转换、存储操作，并将数据通过通讯接口传输到上位机；
上位机根据以下公式计算每个旋进流量计的气体流量：
，
其中，为气体流量；K为常数；为旋涡频率；T为气体温度；P为气体压力；R为气体常
数；为气体定压比热；为标准大气压力；e为自然对数底。
8.根据权利要求6所述的高温旋进流量计集中监测方法，其特征在于，所述的步骤还包括：当气体流量超过或低于设定的阈值时，上位机发出声光提示或发送信息给相关人员。
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