[实用新型]一种基于非介入热式动态测量原理的流量计助手

说明书

技术领域

本发明属于气动系统节能领域，涉及一种基于非介入热式动态测量原理的流量计助手。 

背景技术

气体作为一种能源存在的形态或能量的载体，在工业中的应用愈来愈广，而在气动系统节能领域中，气体流量是气动系统中的重要参数，其测量是关键技术，气体流量计在许多工业和民用场合使用广泛。 

目前，应用于工业现场的气体流量计，其测量范围均有限，大多数仪表在安装之前由于难以预估管道内的气体流量变化范围甚至没有考虑过测量范围的有限性，导致在使用过程中的量程不匹配，造成仪表的毁坏、成本的损失及能源的浪费等等。因此，在正式安装流量计前，需要通过一定的技术手段获得被测管道内气体流量大致的变化范围，然后根据量程匹配的原则，选用合适的流量计。

本发明提出一种根据非介入热式动态测量原理的管外夹持式流量计助手，装置直接安装在被测管道外部，使用方便。该发明为流量计的正确选用提供了有效的量程参考，并且在对于测量精度及响应时间要求不高的场合，可设定较高解算速度，直接作为流量计使用，符合工业现场对管道气体流量的临时测量要求。

发明内容

本发明的目的：在于避免流量计直接接入管道而提供一种安装方便、操作简单、满足节能要求的气体流量测量装置。 

本发明的技术方案：

由安装在管道外壁的热脉冲发生器产生高频热脉冲并建立管道温度分布，该信号在沿着管道传播过程中受到由于气体流动导致的与管道对流换热作用，管道温度分布发生变化，热脉冲发生器由热流阀(2)、加热器(3)以及散热器(4)构成，热流阀(2)由帕尔贴元件组成，加热器(3)是陶瓷的线加热源、散热器(4)为水冷式高效降温器件；气体流量与相对衰减率 成递增关系；位于加热器上游段的温度探测装置由温度传感器(10、11)组成，测量位于管壁外侧由气流影响后的热脉冲信号，并将测量数据通过A/D转换器(8、9)接收；控制器由驱动电路(5)、处理机(6)、显示面板(7)以及A/D转换器(8、9)构成，流量计助手的电源接通后，处理机(6)发送电信号给驱动电路(5)，由驱动电路驱动热流阀(2)、加热器(3) 、散热器(4)工作，并在显示面板(7)上显示测量过程与计算结果。

利用热脉冲的动态特性测量气体流量的方法，其测量过程如下：

a)  仪器上电，根据现场要求，设定流量解算速度，以百分比表示，实际上即设定阈值截取线(16)的高低，显然该直线越高，仪器解算速度越高，但误差也同样偏大。此后由处理机(6)发送电脉冲加热信号给驱动电路(5)，驱动热流阀(2)为加热工位，热量导通方向为加热器(3)至管道外壁(1)，同时加热器(3)工作，产生加热上升沿，由于加热器(3)为线热源，则管壁处的热量主要沿管壁母线传播，管壁周向的温度梯度可以忽略；然后，处理机(6)发送电脉冲制冷信号给驱动电路(5)，切换热流阀(2)为制冷工位，热量导通方向为管道外壁(1)至加热器(3)，同时加热器(3)停止工作，散热器(4)工作，产生冷却下降沿信号。这样，实现了沿管道母线方向传播的热脉冲的产生。

b)  位于加热器上游段的温度探测装置由温度传感器(10、11)组成，测量位于管壁外侧由气流影响后的热脉冲信号，并将测量数据通过A/D转换器(8、9)接受。

基于以上测量值，根据流量与动态特性间的关系，及按照所设定的阈值截取线位置，计算温度信号曲线与阈值截取线之间的面积即积分值，进而解算被测对象的流量Q。其中：f₁为动态特性即相对衰减率，S_ch为冷却相对值，S_ch0为气体流量为0时的基准值。S_h为升温曲线积分，S_c为降温曲线积分，为流量修正系数，该系数修正由于阈值截取线设定位置的差异所带来的偏差。

由     ，其中                                  （1）

由气体流量公式得：                           （2）

由式(1)，(2)解算气体流量Q可得：

本发明的优点：