[发明专利]一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及轻质油品质量流量测量技术领域，具体是一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法，主要用于轻质成品油的管道输送、加注时的质量流量计量。

背景技术

超声波流量计是通过检测流体流动时对超声脉冲的作用，以测量流体流量的仪表。超声波流量计不用在流体中安装测量元件，故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，是一种理想的节能型流量测量方法。

超声波在流动的流体中传播时载有流体流速的信息，因此通过接收到的超声波就可以检测到流体的流速，从而换算成流量。超声波流量计根据测量原理的不同大致可分为传播速度法(时差法，相位差法和频差法)，多普勒法、相关法和波速偏移法等。目前技术上比较成熟，应用较多的是时差法和多普勒法。多普勒法超声波流量计依靠管道中液体杂质的反射来测量水的流速，因此适用于杂质含量较多的脏水和浆体，而且可以测量连续混入气泡的液体等。对于洁净的轻质燃油比较适宜使用时差法超声测量。

在油料输转、加注中，需要进行质量计量，目前用超声波流量计进行质量流量测量采取的是温度补偿方法。即利用公式(1)换算出油品密度，然后再由体积流量和密度计算出质量流量。

ρ＝ρ₀+γ′(20-t)(1)

式中ρ—油品密度(Kg/公升)

ρ₀—油品在20℃时的标准密度(Kg/公升)

γ′—油品密度修正系数(kg/公斤·℃)

t—油料实时温度(℃)

该方法需要输入每批次油品的标准密度，并根据密度范围查表求出油品密度修正系数，给精确测量带来不便。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法，提高测量精度。

本发明是以如下技术方案实现的：一种用超声波进行轻质油品质量流量测量的方法，在超声波质量流量测量中，其流体质量流量q_m可由下式(1)得到:

q_m＝ρq_v＝ρAu(1)；其中，q_m为质量流量，q_v为体积流量，ρ为油品密度，A为超声波测量管道截面积，u为流体界面平均流速；

利用时差法进行流体的体积流量测量；利用轻质油品密度与超声波波速的关系进行被测介质密度测量；其特征在于：密度测量方法通过建立轻质油品密度和温度、声速之间的模型计算得到，具体如下：

在管道的一侧设置换能器Ⅰ，另一侧设置换能器Ⅱ，假设介质平均流速为u，超声波从换能器Ⅰ到换能器Ⅱ以及从换能器Ⅱ到换能器Ⅰ的传播时间分别为t₁₂、t₂₁,换能器Ⅰ和换能器Ⅱ之间的连线与管道径向平面之间的夹角为θ，管道超声波在静止介质中的传播速度为c，换能器管路中心线方向距离为L,忽略测量电路处理时间，则有：

经推理，可得出：

根据实验数据，通过多层感知建立轻质油品密度、温度和声速之间的关系模型建立多层感知模型,其中隐含层激活函数为双Log-Sigmoid函数，输出层函数为线性函数,根据多层感知模型可得出密度计算方法如式(5)～(9)所示；

h₁₁＝-0.367+0.196t_a+0.143c_a(7)

h₁₂＝-0.139+0.213t_u+0.318c_u(8)

式(5)～(9)，t为油料实时温度，ρ为油品密度，c为超声波在静止介质中的传播速度，t_a、c_a、h₁₁、h₁₂为中间变量，e为自然对数函数的底数。

本发明的有益效果是：利用实验数据归纳出轻质油品密度、声速和温度的关系，通过超声波速度和温度的测量可以直接得到管道内流动轻质油品的密度，在密度测量的基础上，利用时差法测量出体积流量，从而计算得出轻质油品质量流量，提高测量量精度，其最大相对误差不大于0.24％。

附图说明

图1时延式超声波流量计测量原理图；

图2不同轻质燃油密度与声速曲线图；

图3是多层感知模图；

图4超声波质量流量计测量电路组成图。

具体实施方式