[发明专利]导电流体的非满管流量测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电流体的非满管流量测量方法。

技术背景

非满管流量状态下管道内流体自由表面使流体流速分布随液位L而变化，对流量测量形成了困难。一般非满管流量首先需要测量流体液位L，再在对应流体液位L下，根据局部流速测量值推算出非满管截面的流体平均流速V。

传统的非满管流量测量方法主要有液位计法、液位计和流速计组合法两种。液位计法主要用在精度要求很低的明渠场合。液位计和流速计组合法是用两种仪表分别测量流体液位和流速来估算非满管流量，这种两方法性价比都较低。

另外，导电流体的非满管流量测量可以有基于电磁流量计原理的测量方法。如多电极式非满管电磁流量计，其采用一对发讯电极和多对测讯电极，在不同液位用不同测讯电极上的信号来推算非满管流量，因此是多电极多信号通道的测量系统，结构比较复杂；另有电容液位式非满管电磁流量计，即是在电磁流量计中组合了电容式液位计，本质上就是一种液位计和流速计组合法；还有一类以双激励电磁流量技术为基础的非满管流量测量方法，如专利200510028473.3、200510110182.9以及ZL200610029236.3等，虽然这类技术可以在流体电导率不变条件下可在一个信号通道下实现非满管流量的测量，但对流体电导率不变的要求会使实际应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种改进的导电流体的非满管流量测量方法，测量方法简单可靠。

为了达到上述目的，本发明的构思是：

本发明是将专利200710037413.7的导电性液体液位检测方法与电磁流量计的流量测量方法结合起来，通过对发讯电势和励磁的控制，通过由两个测讯电极单元形成的一个电势信号X值来得到流体液位L和平均流速V，并得出非满管流量Q值。同时，提出了一种在测量管内壁各一边用分布着2个以上电极并联组成的电极组作为信号测讯电极，并且每个电极组的所有电极在测量管外被并联为一个输出端，两个测讯电极单元的输出端上就有一个电势信号X，这样既可以避免长弧形电极的加工与安装难度，又可以简化多电极式非满管电磁流量计的系统结构，提高性能价格比。

根据上述发明构思，本发明采用以下技术方案：

一种导电流体的非满管流量测量方法，测量设置包括由一个直径为D具有绝缘内管壁的测量管、在测量管外的励磁线圈、在测量管内壁两边上的各一个测讯电极单元、在测量管内壁上的一对低于测讯电极单元的发讯电极、一个控制励磁线圈磁场B的励磁控制器、一个控制发讯电极上电势E的发讯控制器，测量管内有沿管道轴线流动的流体具有液位L和平均流速V；其特征是通过操作发讯控制器使发讯电极上产生不同的电势E，让信号处理器根据所述的两个测讯电极单元(3、4)上的电势信号X值来推算出流体液位L，又通过操作励磁控制器使励磁线圈产生不同的磁场B，在流体流速V下两个测讯电极单元上形成对应的电势信号X，信号处理器根据所述的电势信号X值推算出在流体液位L下所对应的流体平均流速V，并由流体液位L和平均流速V推算出非满管流量Q值。

上述的导电流体的非满管流量测量方法，为了能在不同流体液位L下测讯电极单元与流体相接触，所述的两个测讯电极单元可以分别是一个沿测量管内壁一边展开的长弧形电极，长弧形电极的高端不低于测量管半径R＝D/2的高度，长弧形电极的低端不低于可测非满管液位L最小值对应的管壁点，分别为长弧形电极的两个测讯电极单元形成的输出就是所述的电势信号X。

上述的导电流体的非满管流量测量方法，为了能在不同流体液位L下测讯电极单元与流体相接触，又为避免长弧形电极的加工与安装难度，所述的两个测讯电极单元可分别是沿测量管内壁一边分布的2个以上电极所组成的电极组，每个电极组中的高端电极不低于测量管半径R＝D/2的高度，每个电极组中的低端电极不低于可测非满管液位L最小值对应的管壁点，同时每个电极组中的各个电极在测量管外被并联成一个输出端，这样分别为多电极并联形式的两个测讯电极单元形成的输出就是所述的电势信号X。

上述的导电流体的非满管流量测量方法，根据所述的两个测讯电极单元上的电势信号X值，信号处理器可以推算出流体液位L、流体平均流速V和对应的流体流量Q值，具体的操作步骤为：

(a)励磁控制器使励磁线圈产生的磁场B＝0且发讯控制器使一对发讯电极上产生电势E＝E1幅值的交变电势，由两个测讯电极单元上的电势信号X＝X1幅值，信号处理器可推算出流体液位L：

L＝f(E1/Y1)，

其中液位L与比值E/X1的函数关系可由实验得出；