[发明专利]通用差压式气体质量流量测量方法及其变送器、计算系统

说明书

本发明公开了一种通用差压式气体质量流量测量方法，包括获取任一节流装置的流出系数和膨胀系数、管径、介质标况密度、用户指定的最大流量和流量单位；将流出系数、膨胀系数、管径、介质标况密度、用户指定的最大流量和流量单位输入至移动终端中，并根据预设的流量系数公式计算出对应的流量系数；多变量差压式气体质量流量变送器获取流量系数以及实时采集差压、工况压力和工况温度，并根据预设的气体质量流量算法计算出节流装置的气体瞬时质量流量；其中，流量系数为预设的气体质量流量算法中的常数部分。本发明采用新的气体质量流量算法来计算任一节流装置的瞬时气体质量流量，不需要将量程分为多段处理，也大大方便了用户和现场服务。

技术领域

本发明涉及气体质量流量测量技术领域，尤其涉及一种通用差压式气体质量流量测量方法、多变量差压式气体质量流量变送器、多变量差压式气体质量流量计算系统及计算机可读存储介质。

背景技术

差压式气体质量流量变送器是安装在管道中记录流过的气体总量，并用来计量气体流量的一类测量仪表，在化工、冶金等工业部门当中比较常见。多变量差压式气体质量流量变送器是根据差压原理测量质量流量，主要包括节流装置、在节流装置剖面上有两个独立的腔体，并通过传感器读取差压。具体地，介质的流动在节流装置或皮托管探杆的两个测量孔之间产生了差压；在面对流体方向的区域/孔产生高压(p+)，在远离流体方向的区域/孔产生低压(p-)，从而在两个导压管/孔中产生了与流量成比例的差压，这个差压被变送器记录下来，同时由于集成了压力和温度传感器，最终计算出了介质的当前密度，再结合管道截面积，计算出质量流量并作为电气信号传输给控制单元。

目前市场上存在产品，其使用MEMS传感器芯片测量差压和压力，可以选择输入任何一种节流装置的流出系数和膨胀系数、管径和介质标况密度，就可以使用相应的节流装置对20～10000mm管道进行气体质量流量测量，节流装置是厂家通用的产品，通过差压接口连接，进行配套使用。由于使用了MEMS芯片，属于非传统的传感器，价格低廉，容易批量生产。然而，这技术是由大型卡车的发动机进气量测量和继承了单孔探头测量转移过来，在算法上存在限制，将流量测量范围分为多档，强行要求用户将这多档之一作为测量流量的满量程，输入到上位机作为20mA的满量程，而不是用户要求的满量程，导致使用不方便和降低测量精度；此外，产品总体精度不高，满量程的10％以上时，可以达到+/-4％R，标定后满量程7％时，达到+/-4％，满量程15％时，达到+/-2％R。

发明内容

本发明目的在于，提供一种通用差压式气体质量流量测量方法、多变量差压式气体质量流量变送器、多变量差压式气体质量流量计算系统及计算机可读存储介质，以解决现有的差压式气体流量变送器使用不方便和测量精度低的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种通用差压式气体质量流量测量方法，包括：

获取任一节流装置的流出系数和膨胀系数、管径、介质标况密度、用户指定的最大流量和流量单位；

将所述流出系数、所述膨胀系数、所述管径、所述介质标况密度、所述用户指定的最大流量和流量单位，输入至移动终端中，并根据预设的流量系数公式计算出对应的流量系数；

多变量差压式气体质量流量变送器获取所述流量系数以及实时采集差压、工况压力和工况温度，并根据预设的气体质量流量算法计算出所述节流装置的气体瞬时质量流量；其中，所述流量系数为所述预设的气体质量流量算法中的常数部分。

在某一个实施例中，所述预设的气体质量流量算法具体为：

其中，Q_m为瞬时质量流量kg/s；

K在国家标准中称为流出系数，且ζ为节流装置阻断系数；

ε为气体膨胀系数，计算时取最大流量2/3时的膨胀系数；

S为管道截面积(m²)；