气液混合流式涡街流量计标定检测装置系统及控制方法与流程

本发明涉及流量计标定领域，尤其涉及一种气液混合流式涡街流量计标定检测装置系统及控制方法。

背景技术：

涡街流量计是应用卡门涡街原理和现代电子技术设计而制造的一种流量计，是根据卡门涡街原理(kármánvortexstreet)研究生产的，主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸汽等多种介质。涡街流量计按检测方法主要分为热敏式、超声式、电容式、应力式、应变式、振动体式、光电式、光纤式、电磁式，其中，永磁式涡街流量计主要是应用于石油化工、冶金机械、食品、造纸，以及城市供热、供水等领域。但是，永磁式涡街流量计现有标定方法与计算输出上较单一，只输出与信号涡旋频率相关的导电性被测介质溶液的流速，进而得到计算输出与导电性被测介质溶液的流速相关的体积流量，体积总量等工程参数，但是，永磁式涡街流量计不能输出气液混合式导电性被测介质溶液中气泡含量的流速，气泡总量等参数。

气液混合流式涡街流量的工作原理与永磁式涡街流量计的工作原理基本相同，永磁式涡街流量计所能应用的领域气液混合流式涡街流量计均可使用，并且，气液混合流式涡街流量计在能够输出与永磁式涡街流量计输出相同的工程参数外，还能够输出气液混合式导电性被测介质溶液中气泡含量的流速，气泡总量等参数，因此，气液混合流式涡街流量计可以应用一些比较特殊的场合，而这些场合在石油化工、城市供水管道应用都比较广泛，但是，现有的标定装置无法提供气液混合式导电性被测介质溶液，不能够满足气液混合流式涡街流量计产品标定的需求，因此，有必要提出一种新的装置系统及控制方法，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种气液混合流式涡街流量计标定检测装置系统及控制方法，以解决上述技术问题。

本发明提供的气液混合流式涡街流量计标定检测装置系统，包括：

标定溶液输出单元，用于输出标定溶液；

注气单元，用于对输出的标定溶液进行注气；

标定管道，用于使输出的标定溶液依次通过待标定气液混合流式涡街流量计；

流量控制单元，用于控制气体流量和标定溶液流量；

标准计量桶，用于气液混合流式涡街流量计进行生产标定与检测的标准计量；

标定检测单元，用于计算标定输出系数和计算气体体积流量的精度。

进一步，还包括流量积算仪，用于控制输出稳定恒流的气体流量至标定溶液，所述标定溶液为导电性被测介质溶液；

通过如下公式计算气体体积流量的精度：

fs％＝fabs(va-va1)/va×100％

其中，fs为气体体积流量的精度，va1为输出气体体积流量，va为流量积算仪控制输出的气体体积流量示数。

进一步，通过如下公式计算标定输出系数：

kp＝kp1va/va1

其中，kp为标定输出系数，kp1为气液混合式涡街流量计标定前，转换器预先设定的系数。

进一步，流量控制单元控制标定溶液充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，标定检测单元延时记录气液混合式涡街流量计输出的信号频率，并将所述信号频率依次进行分段数值截取，分别作为流量的标定点；

流量控制单元调节标定溶液流量，使其满足标定点的频率值；

标定检测单元将气液混合式涡街流量计的计量输出的总量清零，并排出标定溶液；

流量控制单元控制标定溶液重新充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，标定检测单元记录待标定气液混合式涡街流量计的总体积示数和标准计量桶的示数；

重复上述步骤，直至完成所有标定点的标定。

进一步，流量控制单元控制标定溶液充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，标定检测单元延时记录气液混合式涡街流量计输出的信号频率，并将所述信号频率依次进行分段数值截取，分别作为流量的检定点；

调节导电性被测介质溶液流量，使其满足检定点的频率值；

标定检测单元将气液混合式涡街流量计的计量输出的总量清零，并排出标定溶液；

流量控制单元控制标定溶液重新充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，标定检测单元记录所有气液混合式涡街流量计的总体积示数以及标准计量桶的示数；

重复上述步骤，直至完成所有检测点的标定检测；

标定检测单元按照与所述检定点同样的信号频率依次进行分段数值截取，并作为导电性被测介质溶液恒流下气体含量检测流量点；

标定检测单元选取不同数值的注气量点，分别注入导电性被测介质溶液中；

调节导电性被测介质溶液流量，使其满足检定点的频率值，流量控制单元控制输出与选取的注气量点相同数值的注气量，标定检测单元延时记录当前注气量数值，以及各气液混合式涡街流量计输出的导电性被测介质溶液中气泡含量；

重复上述步骤直至完成所有注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的检定，以及所有频点下的所有注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的检定，完成气泡含量检测。

本发明还提供一种气液混合流式涡街流量计标定检测控制方法，包括：

抽取标定溶液并输出；

对输出的标定溶液进行注气，并使输出的标定溶液依次通过待标定气液混合流式涡街流量计；

控制气体流量和标定溶液流量；

根据气体流量和标定溶液流量以及标准计量桶的示数，计算标定输出系数和计算气体体积流量的精度，完成待标定气液混合流式涡街流量计的标定和测量。

进一步，控制输出稳定恒流的气体流量至标定溶液，所述标定溶液为导电性被测介质溶液；

通过如下公式计算气体体积流量的精度：

fs％＝fabs(va-va1)/va×100％

其中，fs为气体体积流量的精度，va1为输出气体体积流量，va为流量积算仪控制输出的气体体积流量示数。

进一步，通过如下公式计算标定输出系数：

kp＝kp1va/va1

其中，kp为标定输出系数，kp1为气液混合式涡街流量计标定前，转换器预先设定的系数。

进一步，控制标定溶液充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，延时记录气液混合式涡街流量计输出的信号频率，并将所述信号频率依次进行分段数值截取，分别作为流量的标定点；

通过流量控制单元调节标定溶液流量，使其满足标定点的频率值；

将气液混合式涡街流量计的计量输出的总量清零，并排出标定溶液；

控制标定溶液重新充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，记录待标定气液混合式涡街流量计的总体积示数和标准计量桶的示数；

重复上述步骤，直至完成所有标定点的标定。

进一步，控制标定溶液充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，延时记录气液混合式涡街流量计输出的信号频率，并将所述信号频率依次进行分段数值截取，分别作为流量的检定点；

通过流量控制单元调节标定溶液流量，使其满足检定点的频率值；

将气液混合式涡街流量计的计量输出的总量清零，并排出标定溶液；

控制标定溶液重新充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，记录所有气液混合式涡街流量计的总体积示数以及标准计量桶的示数；

重复上述步骤，直至完成所有检测点的标定检测；

按照与所述检定点同样的信号频率依次进行分段数值截取，并作为导电性被测介质溶液恒流下气体含量检测流量点；

选取不同数值的注气量点，分别注入导电性被测介质溶液中；

通过流量控制单元调节导电性被测介质溶液流量，使其满足检定点的频率值，控制输出与选取的注气量点相同数值的注气量，延时记录当前注气量数值，以及各气液混合式涡街流量计输出的导电性被测介质溶液中气泡含量；

重复上述步骤直至完成所有注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的检定，以及所有频点下的所有注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的检定，完成气泡含量检测。

本发明的有益效果：本发明中的气液混合流式涡街流量计标定检测装置系统及控制方法，不仅能够输出与永磁式涡街流量计输出相同的工程参数，还可以输出气液混合式导电性被测介质溶液中气泡含量的流速，气泡总量等参数，既能满足永磁式涡街流量计产品的标定，又能满足气液混合流式涡街流量计产品的标定；本发明可以广泛应用于石油化工、城市供水管道等领域，可以有效的检测管道是否存在泄漏，通过本发明具有标定检测精度高，适用范围广的特点。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明的方法流程示意图。

附图标记说明：

1-标定溶液装置，2-溶液泵，3-氩气瓶，4-减压阀，5-气阀开关，6-流量控制器，7-流量积算仪，8-第一电动阀，9-液压缸，10-第一涡街流量计，11-固定支架，12-安装固定台，13-第二涡街流量计，14-第三涡街流量计，15-第二电动阀，16-标定管道，17-标准计量桶，18-排水气动阀，19-恒压恒流罐。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例中的气液混合流式涡街流量计标定检测装置系统，包括：

标定溶液输出单元，用于输出标定溶液；

注气单元，用于对输出的标定溶液进行注气；

标定管道16，用于使输出的标定溶液依次通过待标定气液混合流式涡街流量计；

流量控制单元，用于控制气体流量和标定溶液流量；

标准计量桶17，用于气液混合流式涡街流量计进行生产标定与检测的标准计量装置；标定检测单元，用于计算标定输出系数和计算气体体积流量的精度。

本实施例中的标定溶液输出单元包括标定溶液装置1、溶液泵2和恒流恒压罐19，注气单元包括氩气瓶3、流量控制单元包括减压阀4、气阀开关5、流量控制器6、液压缸9、电动阀8和电动阀15，通过标记检测单元计算标定输出系数和计算气体体积流量的精度，完成气液混合流式涡街流量计标定检测。

在本实施例中，气液混合式涡街流量计计量被测的介质溶液必须具有导电特性，由于传感器检测输出漩涡信号的频率大小正比例于导电性被测介质溶液的流速，因此，建立漩涡信号频率f1与导电性被测介质溶液体积流速v1数学关系式：

v1＝k1f1(1)

式中，v1为通过传感器管道内的导电性被测介质溶液平均流速，m/s；f1为漩涡信号频率，hz；k1为与体积流量相关的系数，也是实际生产标定中需要标定求解的系数，无量纲；

应用公式(1)求解的导电性被测介质溶液在管道内的流速v1，依据传感器自身管道的截面积和通过截面积的单位时间的累计量即可得出流经涡街流量计导电性被测介质溶液的体积总量：

式中，q1为导电性被测介质溶液的体积总量，m³；s为涡街流量计传感器测量管道的截面积，m²；ti为单位时间，s。

在进行气液混合式涡街流量计计量标定前，预先设定系数k，并赋初值；然后使导电性被测介质溶液处于完全充满管道状态流经涡流发生器一段时间，然后依据涡街流量计输出计量的总量q和标准计量桶的计量示数q1进行标定输出系数k1计算

在本实施例中，当被测的介质溶液中含有一定比例的气泡流经传感器信号检测电极时，在漩涡发生体后产生的涡街信号强烈且稳定，随着气液两相流中含气率的增加，气泡的存在影响了漩涡的形成和脱落，涡街信号和近似涡街信号的能量逐渐减弱，建立漩涡信号信噪比与导电性被测介质溶液气泡含量体积流速va数学关系式：

va＝kp/(10×lg(ps/pn))(4)

式中，va为导电性被测介质溶液气泡含量的体积流量，l/min；kp为气液混合式涡街流量计传感器测量导电性被测介质溶液气泡含量相关的系数，无量纲；ps为导电性被测介质溶液不含气泡时流量信号的功率谱密度，w/hz；pn为导电性被测介质溶液含气泡时流量信号的功率谱密度，w/hz。

在进行气液混合式涡街流量计计量标定前，预先设定系数kp1，并赋初值；然后开启流量积算仪7，设置并控制流量控制器6，使导电性被测介质溶液被注入稳定恒流的气体，工作一段时间后，依据气液混合式涡街流量计计算输出气泡体积流量va1和流量积算仪的计量输出的气体体积流量示数va进行标定输出系数kp计算，即仪表检测介质溶液体积流量输出与体积总量输出所需的最终系数。

kp＝kp1va/va1(5)

本实施例中还包括流量积算仪7，用于控制输出稳定恒流的气体流量至标定溶液，通过流量积算仪控制气体输出量大小，通过如下公式计算气体体积流量的精度：

fs％＝fabs(va-va1)/va×100％(6)

其中，fs为气体体积流量的精度，va1为输出气体体积流量，va为流量积算仪控制输出的气体体积流量示数。

相应地，本实施例还提供一种气液混合流式涡街流量计标定检测控制方法，包括抽取标定溶液并输出；

对输出的标定溶液进行注气，并使输出的标定溶液依次通过待标定气液混合流式涡街流量计；

控制气体流量和标定溶液流量；

根据气体流量和标定溶液流量，计算标定输出系数和计算气体体积流量的精度，完成待标定气液混合流式涡街流量计的标定和测量。

在本实施例中，流量控制单元控制标定溶液充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，标定检测单元延时记录气液混合式涡街流量计输出的信号频率，并将所述信号频率依次进行分段数值截取，分别作为流量的标定点；

调节标定溶液流量，使其满足标定点的频率值；

标定检测单元将气液混合式涡街流量计的计量输出的总量清零，并排出标定溶液；

流量控制单元控制标定溶液重新充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，标定检测单元记录待标定气液混合式涡街流量计的总体积示数和标准计量桶的示数；

重复上述步骤，直至完成所有标定点的标定。

流量控制单元控制标定溶液充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，标定检测单元延时记录气液混合式涡街流量计输出的信号频率，并将所述信号频率依次进行分段数值截取，分别作为流量的检定点；

调节标定溶液流量，使其满足检定点的频率值；

标定检测单元将气液混合式涡街流量计的计量输出的总量清零，并排出标定溶液；

流量控制单元控制标定溶液重新充满标定管道和待标定的气液混合式涡街流量计，标定检测单元记录所有气液混合式涡街流量计的总体积示数以及标准计量桶的示数；

重复上述步骤，直至完成所有检测点的标定检测；

标定检测单元按照与所述检定点同样的信号频率依次进行分段数值截取，并作为导电性被测介质溶液恒流下气体含量检测流量点；

标定检测单元选取不同数值的注气量点，分别注入导电性被测介质溶液中；

调节导电性被测介质溶液流量，使其满足检定点的频率值，流量控制单元控制输出与选取的注气量点相同数值的注气量，标定检测单元延时记录当前注气量数值，以及各气液混合式涡街流量计输出的导电性被测介质溶液中气泡含量；

重复上述步骤直至完成所有注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的检定，以及所有频点下的所有注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的检定，完成气泡含量检测。

下面列举一个具体实施例进行详细说明：

以dn40口径为例，

1)将第一电动阀8和第二电动阀15调节至全开状态，使导电性标定介质溶液充分充满标定管道16和待标定的第一气液混合式涡街流量计10、第二气液混合式涡街流量计13、第三气液混合式涡街流量计14；

2)延时2分钟，然后记录气液混合式涡街流量计10输出的信号频率，并将该频率按照1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0.1、0.05、0.02的比例进行数值截取，作为流量的标定点，从前至后共计8个流量标定点；

3)调节电动阀8的开度，使其满足第1个标定的频率值，然后关闭第二电动阀15，并将第一气液混合式涡街流量计10上计量输出的总量进行清零操作，同时开启排水气动阀18，将标准计量桶17内的导电性被测介质溶液通排出，最大限度除净；

4)延时1分钟，关闭排水气动阀18；

5)手动快速开启电动阀15至全开状态，延时3-5分钟左右计量，然后关闭第二电动阀15；

6)从前至后依次记录第一至第三气液混合式涡街流量计的总体积示数，然后再记录标准计量桶17的示数；

7)重复步骤3)至步骤6)，完成其它频率输出点的标定；

8)从前之后依次进行待标定气液混合式涡街流量计的仪表系数k，然后将每台对应计算输出的的系数k写入至对应待标定气液混合式涡街流量计的转换器中；

9)依据步骤2)中记录气液混合式涡街流量计10输出的信号频率，同样按照该频率1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0.1的比例进行数值截取，作为恒流下气体流量标定的选择；

10)调节第一电动阀8的开度，使其满足步骤9)中第1个恒流点的频率值，保持第二电动阀15和排水气动阀18处于全开状态；

11)依据气液混合式涡街流量计传感器口径不同，选择一定数量点的气体流量标定，该实例中选择了一台口径为dn40的气液混合式涡街流量计进行气体流量的标定，分别选取6.0l/min、5.0l/min、4.0l/min3.0l/min、2.0l/min、1.0l/min、0.5l/min7个点的注气量进行导电性被测介质溶液中含气量标定点；

12)开启气阀开关5，然后依据步骤11)中的第1个点注气量(6.0l/min)的大小来设置流量计计算仪7，延时2分钟，等待注气稳定；

12)记录当前注气量的值，然后从前至后记录第一至第三气液混合式涡街流量计整机仪表上输出的漩涡信号信噪比，即10×lg(ps/pn)；

14)重复步骤12)至13)，完成其它注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的标定；

15)重复步骤10)至14)，完成所有频率点下的所有注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的标定；

16)从前之后依次进行待标定气液混合式涡街流量计仪表的与气泡含量输出相关系数kp的计算，然后将计算的结果写入到对应每台待标定气液混合式涡街流量计的转换器中；

17)将步骤2)第一气液混合式涡街流量计10输出的最大信号频率分别按照1.0、0.75、0.5、0.25和0.1的比例进行数值截取，作为流量的检定点；

18)手动调节第一电动阀8的开度，使其满足第1个检定的频率值，然后关闭第二电动阀15，并将涡街流量计上计量输出的总量进行清零操作，同时开启排水气动阀18，将标准计量桶17内的导电性被测介质溶液通排出，最大限度除净；

19)延时1分钟，关闭排水气动阀18；

20)手动快速开启第二电动阀15至全开状态，延时3-5分钟左右计量，然后关闭第二电动阀15；

21)从前至后依次第一至第三记录气液混合式涡街流量计的总体积示数，然后再记录标准计量桶的示数；

22)重复步骤18)至步骤21)，完成其它频率输出点的检定；

23)从前之后依次进行待检定气液混合式涡街流量计的仪表的精度fs％计算，完成标定检测；

24)依据步骤17)中记录第一气液混合式涡街流量计10输出的5个信号频率点作为气体流量检测的，同样按照该频率1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0.1的比例进行数值截取，作为导电性被测介质溶液恒流下气体含量检测流量点；

25)选取6.0l/min、4.0l/min、2.0l/min、1.0l/min、0.5l/min5个点的注气量进行导电性被测介质溶液中含气量检测点；

26)手动调节第一电动阀8的开度，使其满足第1个检定的频率值，保持第二电动阀15和排水气动阀处于全开状态；

27)控制调节流量积算仪7，使其控制质量流量控制器输出6.0l/min的注气量；

28)延时2分钟左右，记录当前注气量的值，然后从前至后记录气液混合式涡街流量计1-3整机仪表上输出的导电性被测介质溶液中气泡含量；

29)重复步骤27)至步骤28)，完成其它注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的检定；

30)重复步骤24)至步骤29)，完成所有频率点下的所有注气量点的导电性被测介质溶液中含气量的检定；

31)从前之后依次进行气液混合式涡街流量计的仪表气液混合体重气泡含量的精度计算，完成气泡含量的检测。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。