[发明专利]一种多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法

说明书

本发明公开了一种多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法。本发明基于四声道超声波气体流量测量装置，包括四声道超声波传感器管段、传感器前端处理模块、数据采集控制模块和计算机。本发明首先通过在线声速测量确定异常声道的位置，然后舍弃异常声道的测量数据，最后通过调整其它正常工作声道对应的权重系数，利用正常工作声道的测量数据计算管道内气体的流速和流量，以弥补声道出现故障后流量计量的偏差，使得多声道超声波气体流量计在声道故障发生之后到故障排除之前仍能保证较高的计量精度。本发明为多声道超声波气体流量计的在线故障诊断及补偿提供了一种有效的解决思路，所提出的补偿方法可以明显降低因声道故障带来的流量计量的偏差。

技术领域

本发明涉及多声道超声波气体流量测量领域，尤其涉及一种多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法。

背景技术

在天然气、煤气等气体输送过程中，稳定可靠地计量是保证贸易交接公平、公正的重要条件。在气体计量领域，超声波气体流量计凭借测量精度高、量程比宽、无压力损耗、可双向测量等优点，在欧美等发达国家天然气贸易交接计量中获得广泛应用。国内超声波气体流量计的研究和应用起步较晚，在西气东输工程中，天然气贸易交接和管道流量计量采用了高精度的超声波气体流量计，这在国内大口径输气管道计量系统中尚属首例。超声波气体流量计根据声道数量的不同可以分为单声道超声波气体流量计和多声道超声波气体流量计。多声道超声波气体流量计与单声道相比，能更好地适应动态流场分布，具有较高的测量精度，广泛应用于大口径天然气等气体贸易计量。

在气体流量计量过程中，特别是在气体贸易交接计量等工业应用过程中，流量计必须保证持续稳定地运行，以保证气体流量计量的准确性，维护贸易交接的公平。在多声道超声波气体流量计运行的过程中，换能器、电路或其它原因故障均有可能导致流量计的某一声道测量出现异常。由于管道内气体流量是通过对各声道流速测量值加权积分计算得到的，因此当某一声道流量测量出现异常情况时，流量计量将出现较大偏差，这将造成巨大的经济损失。当出现声道故障问题后，一方面由于气体流量计量的不间断性不能马上切断管路进行故障的诊断和排除，另一方面流量计的生产厂家维修和更换流量计部件需要一定的时间。为了保证流量计在声道出现故障到问题解决这一时间段内仍能提供较高的计量精度，必须采取一定的补偿方法降低声道发生故障后流量计量的偏差。

本发明针对多声道超声波气体流量计在某一声道出现故障后会导致较大的流量计量偏差这一问题，提出了相应的故障诊断及补偿方法。该发明首先通过在线测量声速确定异常声道的位置，然后通过调整正常工作声道对应的权重系数，利用正常工作声道的测量数据进行加权计算流量，最后能够实现气体流量的正常测量。本发明可以弥补声道故障带来的流量计量偏差，能够使流量计在无法及时更换和维修的情况下仍能保证较高的计量精度，这为多声道超声波气体流量计的稳定可靠连续运行提供了一种解决思路。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法。

本发明的技术方案如下：

多声道超声波气体流量计故障诊断及补偿方法包括以下步骤：

1)四声道超声波气体流量计在管道内不同高度的水平截面上布置着四对超声波换能器，四个声道沿管道中心所在水平面对称布置，即水平面上下各布置两个声道，每个声道上的两个换能器的连线与管道轴线呈一定角度。通过每对超声波换能器交替发射和接收超声波信号测得各个声道上超声波信号在顺流中的渡越时间t_d和在逆流中的渡越时间t_u，然后根据时差法计算得到对应声道上的平均流速v。通过依次计算四个声道上的流速测量值v，获取圆形管道内不同流层上的流速信息。