[发明专利]一种改进的超声波流量计

说明书

本发明公开了一种改进的超声波流量计，包括：绕气体管道周向布置的三对超声波收发装置，其中一对超声波收发装置所形成的超声波传播路径与气体管道的中心线相交，其余两对超声波收发装置所形成的超声波传播路径相互平行，且对称分布在气体管道中心线的两侧；用于处理超声波收发装置采集信息的控制单元，该控制单元包括以下模块：选样模块，用于在超声波的回波信号中选取两个采样点；时间模块，计算两个采样点连线与基准电平线的交点时刻T₃；计算模块，计算超声波的传输时间，并利用传输时间计算得到气体流量。本发明公开的超声波流量计，能够对气体流量进行精确测量，对气体管网状态进行实时监控，对输配异常进行及时响应。

技术领域

本发明涉及计量仪表技术领域，具体涉及一种改进的超声波流量计。

背景技术

由于人们对环境的关注度越来越高，天然气作为清洁环保的绿色能源得到了越来越广泛的关注及应用，天然气行业在未来很长时间内都将得到快速发展。为了适应天然气行业的发展需求，特别是燃气公司对天然气计量及管网输配管理的发展需求，在信息化技术的发展背景下，计量精确、工作稳定，且具有远程管理功能的智能流量计系统开始进入天然气计量及输配管理中。

目前，国内应用于天然气计量及输配管理的流量计主要为罗茨表和涡轮表，这两种计量仪表均属于机械式计量仪表，难以摆脱机械式仪表固有的弱点，例如，对天然气的质量要求高，容易卡住，维护频繁且维护成本较高，同时随着天然气输送管路口径的增大，两种机械式计量仪表的体积、重量和价格会大幅度攀升，这些弱点严重制约了天然气计量及管网输配管理向着“精确、稳定、智能、高效”的方向发展。

为了克服机械式计量仪表的缺点，现有技术中出现了超声波流量计，利用超声波信号进行气体流量的检测，例如授权公告号为CN102914334B的发明专利文献公开了一种插入式超声波气体流量计，包括使用时插入待测气体管路中的换能器固定架，在换能器固定架上固设有用于测量超声波在待测气体中顺流传播时的顺流时间和逆流传播时的逆流时间的超声波换能器组，还包括使用时布置在待测气体管路的与所述超声波换能器组相对应的管段处、且与该管段相连通并供该管段中的待测气体自由扩散的静速容器，在静速容器上布置用于在静速管中测量超声波传播速度的超声波换能器。

但是该发明专利文献中，静速管需要插入气体管路中进行气体流量的测量，静速管本身会对气体流动造成扰动，从而引起流量测量的误差。

为了满足天然气计量及管网输配管理的发展需求，需要提供一种智能化的超声波流量计，以实现对天然气流量的精确测量。

发明内容

本发明提供了一种改进的超声波流量计，能够对气体流量进行精确测量，对气体管网状态进行实时监控，对输配异常进行及时响应，尤其适合于天然气的输配管理。

一种改进的超声波流量计，所述超声波流量计包括：

绕气体管道周向布置的三对超声波收发装置，其中一对超声波收发装置所形成的超声波传播路径与气体管道的中心线相交，其余两对超声波收发装置所形成的超声波传播路径相互平行，且对称分布在气体管道中心线的两侧；

用于处理超声波收发装置采集信息的控制单元，该控制单元包括以下模块：

选样模块，用于在超声波的回波信号的采样数据中选取两个采样点；

时间模块，计算两个采样点连线与基准电平线的交点时刻T₃；

计算模块，利用式t＝T₃-T₀-n·T计算超声波的传输时间，并利用传输时间计算得到各回波信号对应的初始气体流量，并对各初始气体流量进行加权平均，得到气体加权平均流速并据此计算得到气体流量，式中，T₀为超声波发送的时刻；T₁为回波信号的起始时刻，n为T₁与T₃之间回波信号的周期个数，T为超声波回波信号的周期。