[发明专利]一种管道内密度不固定的流体质量流量测量系统及其方法

说明书

本发明公开了一种管道内密度不固定的流体质量流量测量系统，包括标定装置和检测装置，标定装置利用超声波测流速原理和射线衰减原理检测流体在静止状态的声波传播速度和密度，并用标定装置标定出大量的管道内介质在不同密度下、静止状态下的声波传播速度；检测装置同理检测流体在流动状态下的声波传播速度和密度，然后对比静止状态声波传播速度，计算体积最后得到质量流量；还公开了一种流体质量流量测量方法。有益效果：针对非固定密度的流体进行质量测量，避免了现有技术中测量过程中，均需要与流体发生实质性接触才能测量的弊端，而且不受流体形态、粘性等因素的影响。

技术领域

本发明涉及流体质量流量测量技术领域，具体涉及一种管道内密度不固定的流体质量流量测量系统及其方法。

背景技术

市场上常用的测量仪表，只能测量密度恒定的液体的质量流量。测量方式是：使用电磁、差压、涡街、霍尔效应等方式来测量流速，再通过管径换算出流量、体积，再用测量仪器测得的密度然后通过计算得出质量，也可以用科氏力等方式来测量质量流量。

但这些方式对密度变化流体是不适用的，特别是同一管道中流体密度差异较大的环境，按传统的、恒定密度测量仪计算出的数值差异就会非常巨大（比如粗煤气管道，每天的流量从质量上来算，是非常巨大的），这对于测量结果、生产管理来讲，是不精准的，模糊的。

在固液态混合物流体领域流体、纸浆、糖浆等在管道内，密度通常是一个变量。对于密度变化的流体，采用传统的体积测量原理的流量计，不能准确的测量管道内流体的质量流量，尤其是一些流体含有腐蚀性、结疤的情况，计算误差会更大；并且这些流体，对传统接触式仪表具有很强磨损性及腐蚀性，造成仪表的测量误差增大，仪表寿命减短，进而造成测量不准确、维修成本增大、仪表更换频繁。

测量流体流量的仪表统称为流量计。流量计是工业测量中重要的仪表之一，它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具，在国民经济中占有重要的地位。为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世。按照目前最流行、最广泛的分类法，即分为：差压式流量计、涡街流量计、涡轮流量计、浮子流量计、数字靶式流量计、电磁流量计、超声波流量计。如上这些流量计使用的前提是，测量的流体密度是恒定不变的。我们都知道工业管道内的流体密度有时也是变化的。不能通过简单的测量流量来得到流体质量，并且对于流体在下游的管理来讲，是不精准的。

上述行业很多领域对其流体的测量管理，越来越受到重视。因其传统的、接触式的、恒定密度的测量，对于生产过程中非恒定密度流体的测量、管理，缺点暴露越来越明显，测量误差大，管理不精准；因接触测量，流体对仪表产生的磨损和腐蚀，增大了更换成本和维护成本等一系列的问题。

目前质量流量测量有热式质量流量计和科里奥利质量流量计。

a.热式质量流量计原理：

热式质量流量计，英文名称为Thermal Mass Flowmeters，简写TMF，又名热式流量计，是一种对流体质量流量进行检测的仪器仪表。其中有两种不同的测量原理，原理之一是对流体流经的部分管道进行回执，利用流体流经加热管道时的温度场的变化进行测量；原理之二是对流体本身进行加热，利用流体升温所需能量与流体质量间关系来进行测量。

两种测量流体质量的原理，都归结为加热。整体来说，都是通过流体与热源间热量的交换来实现对流体质量的检测。导致反应速度慢，接触式测量维护量大。

b.科里奥利质量计原理：

科里奥利质量流量计是一种直接测量流体质量的的仪表，同时可在线检测液体密度。

科里奥利质量计原理：是利用流体在直线运动的同时处与一种旋转体系中，产生与质量流量成正比的科里奥利效应的原理而制成的一种直接测量质量流量和流体密度的仪表。