用于零点标定的系统和方法及质量流量计与流程

1.本发明涉及用于零点标定的系统和方法及质量流量计。


背景技术：

2.本部分的内容仅提供了与本发明相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。
3.质量流量计广泛应用于工业生产中，用于对管道中的流体的质量流量进行测量。在使用质量流量计对管道中的流体的质量流量进行测量之前，通常需要对质量流量计进行零点标定。然而，在现有技术中，通常需要手动对质量流量计进行多次零点标定，才能保证流量测量的精度。
4.例如，在液化天然气(lng)应用中，随着液化天然气加气站法规的发布和执行，要求lng表在10～20kg/min流量范围内保证
±
2.5％的精度。目前lng加气机oem厂家在进行ln2标准表测试的时候，大约20％的lng表不能一次通过在10～20kg/min流量范围内保证
±
2.5％的精度的要求。oem客户需要调整加气机的mf值(类似于仪表系数)来调整读取的流量值，然后重复ln2标准表测试，直到测试通过。客户也曾经返回到工厂一些经过几轮测试仍然不能达到要求(在10～20kg/min流量范围内保证
±
2.5％的精度)的lng表。这给客户带来了很大的困扰，影响客户的生产效率。
5.因此，有必要实现对质量流量计的智能动态零点标定，以保证ln2标准表测试的一次通过率，提高产品的性能。


技术实现要素：

6.在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图用来确定本发明的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本发明的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。
7.鉴于以上问题，本发明的目的是提供用于零点标定的系统和方法以及质量流量计。
8.根据本发明的一个方面，提供了一种用于零点标定的系统，包括：待标定质量流量计，被配置成串联连接在管道上，并且测量所述管道中的流体的质量流量作为待标定质量流量；标准质量流量计，被配置成串联连接在所述管道上，并且测量所述管道中的流体的质量流量作为标准质量流量；以及计算机，被配置成分别连接至所述待标定质量流量计和所述标准质量流量计，从所述标准质量流量计接收关于所述标准质量流量的信息作为标准质量流量信息，并且将所述标准质量流量信息发送至所述待标定质量流量计，其中，所述待标定质量流量计还被配置成从所述计算机接收所述标准质量流量信息，以及其中，所述待标定质量流量计包括零点标定单元，所述零点标定单元被配置成基于所述待标定质量流量和所述标准质量流量信息来计算新零点，以对所述待标定质量流量计进行零点标定。
9.根据本发明的另一方面，提供了一种用于零点标定的系统，包括：待标定质量流量
计，被配置成串联连接在管道上，并且测量所述管道中的流体的质量流量作为待标定质量流量；标准质量流量计，被配置成串联连接在所述管道上，并且测量所述管道中的流体的质量流量作为标准质量流量；第一变送器，被配置成连接至所述待标定质量流量计，并且与所述待标定质量流量计一起组成轮询主机；以及第二变送器，被配置成连接至所述标准质量流量计，并且与所述标准质量流量计一起组成轮询从机，其中，所述待标定质量流量计还被配置成通过轮询通信实时地获得所述标准质量流量，以及其中，所述待标定质量流量计包括零点标定单元，所述零点标定单元被配置成基于所述待标定质量流量和所述标准质量流量来计算新零点，以对所述待标定质量流量计进行零点标定。
10.根据本发明的另一方面，提供了一种用于零点标定的方法，包括：使待标定质量流量计串联连接在管道上，并且测量所述管道中的流体的质量流量作为待标定质量流量；使标准质量流量计串联连接在所述管道上，并且测量所述管道中的流体的质量流量作为标准质量流量；以及所述待标定质量流量计的零点标定单元基于所述待标定质量流量和关于所述标准质量流量的信息来计算新零点，以对所述待标定质量流量计进行零点标定。
11.根据本发明的另一方面，提供了一种质量流量计，包括：流量测量单元，被配置成测量所述质量流量计所连接的管道中的流体的质量流量；以及零点标定单元，被配置成在使用所述质量流量计测量所述管道中的流体的质量流量之前，对所述质量流量计进行零点标定。
12.根据本发明的又一方面，提供了一种存储有程序的计算机可读存储介质，所述程序包括计算机指令，所述计算机指令在被处理器运行时，使所述处理器执行根据本发明的方法。
13.在下面的说明书部分中给出本发明实施方式的其它方面，其中，详细说明用于充分地公开本发明实施方式的优选实施方式，而不对其施加限定。
附图说明
14.本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的详细描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并形成说明书的一部分，用来进一步举例说明本发明的优选实施方式和解释本发明的原理和优点。其中：
15.图1是示出根据本发明的一个实施方式的用于零点标定的系统的图；
16.图2是示出根据本发明的另一实施方式的用于零点标定的系统的图；
17.图3是示出根据本发明的一个实施方式的用于零点标定的方法的流程图；
18.图4是示出图3中的方法的一种具体实现方式的流程图；
19.图5是示出图3中的方法的另一种具体实现方式的流程图；
20.图6是示出根据本发明的一个实施方式的质量流量计的图；
21.图7和图8是示出根据本发明的一个实施方式的通过显示屏进行配置和操作的图；以及
22.图9是示出作为本发明的实施方式中可采用的个人计算机的示例结构的框图。
具体实施方式
23.在下文中将结合附图对本发明的示范性实施方式进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施方式的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
24.在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其它细节。
25.在下文中，将以质量流量计应用于lng低温管道为例来对本发明进行说明。因此，在下文中，也将质量流量计称为lng表。虽然在本文中描述了将质量流量计应用于lng低温管道的情况，但是本领域技术人员将理解，本发明也适用于将质量流量计应用于常温管道的情况。
26.首先，将描述本发明的设计原理。
27.为了解决在背景技术部分中提到的问题，本发明在lng表的现有程序中增加了一个新的功能即动态零点标定的功能。根据客户流量测试中的低流量误差(假设所有的误差都来源于零点改变)，重新动态计算一个新的ln2零点。然后把新的ln2零点覆盖工厂零点，用新零点来进行流量计算。这个新零点十分接近当前ln2条件下真正的零点，从而保证流量测量的精度。本发明提出的智能动态零点标定方法是可实现的能保证最高精度和最具有性价比的设计方案。
28.智能动态零点标定的理论公式推导如下：
[0029][0030][0031][0032][0033]
在第一步和第二步中，根据公式(1)和公式(2)，通过当前测试的lng表(其是本发明的待标定质量流量计的示例)的平均质量流量减去标准表(其是本发明的标准质量流量计的示例)的平均质量流量得到流量测试过程中的质量流量误差
[0034]
当前测试的lng表的平均质量流量是由lng表中的软件根据公式(1)计算得到的，其中，fcf是为常数的标定系数，δt
flow
是用于计算流量值的相位差，δt
zero
是表的零点。
[0035]
标准表的平均质量流量的获取方式根据下文描述的两种实现方法而不同。
[0036]
如果选择了实现方法1，则由外部输入值直接获得，或者由外部输入值并加以lng表的计算获得。如果选择了实现方法2，由lng表自动采样获得。
[0037]
在第三步和第四步中，假设所有的误差都来自于零点的改变，根据公式(3)和公式(4)，用质量流量误差推导得到新的零点δt
zero_new
。最后，把计算出的新零点δt
zero_new
保存到数据库，并用新零点取代当前的工厂零点δt
zero_original
，参与质量流量的计算。
[0038]
接下来，将参照附图详细描述本发明的实现方法。
[0039]
根据获得标准表的平均质量流量的不同方法，本发明提供了两种智能动态零点标定的实现方法：外部输入模式和自动采样模式。
[0040]
方法1：外部输入模式
[0041]
下面将参照图1的(a)和(b)来描述根据本发明的一个实施方式的用于零点标定的系统100。
[0042]
如图1所示，系统100包括lng表101、标准表102和计算机103。lng表101和标准表102串联连接在一条管道上，并且用于测量管道中的流体的质量流量。计算机103分别连接至lng表101和标准表102，从标准表102接收关于标准质量流量的信息，并且将该信息发送至lng表101。
[0043]
计算机103可以是客户端主机或者笔记本电脑。在图1的(a)中，一套客户端主机或者笔记本电脑通过rs485端口分别连接到lng表和标准表，对两个表进行监控和配置。在图1的(b)中，两套客户端主机或者笔记本电脑通过rs485端口分别连接到lng表和标准表，对两个表进行监控和配置。
[0044]
在此实现方法下，在对lng表进行动态零点标定时，标准表的质量流量是一个外部输入值，此输入值是由客户端主机或者笔记本电脑通过rs485端口通信发送给lng表的。
[0045]
客户端主机或者笔记本电脑需要把标准表的质量流量发送给lng表，然后lng表的零点标定单元可以根据上文中的公式(1)至公式(4)计算新零点。
[0046]
根据不同的配置，lng表有两种模式接受标准表的质量流量。
[0047]
模式1：零点标定前，客户端主机或笔记本电脑直接发送预先设定好的平均标准质量流量给lng表。
[0048]
模式2：零点标定期间，客户端主机或笔记本电脑发送标准表的实时质量流量给lng表，然后lng表根据收到的质量流量计算得到平均标准质量流量
[0049]
此方法需要外部输入值，才能得到标准表的平均质量流量。系统设置比较简单，但是需要客户端主机或笔记本电脑把需要的质量流量输入到lng表，系统控制相对比较复杂。
[0050]
方法2：自动采样模式
[0051]
下面将参照图2来描述根据本发明的另一实施方式的用于零点标定的系统200。
[0052]
如图2所示，系统200包括lng表201、标准表202、第一变送器203和第二变送器204。lng表101和标准表102串联连接在一条管道上，并且用于测量管道中的流体的质量流量。第一变送器203连接至lng表201，并且与lng表201配置成轮询主机。第二变送器204连接至标
准表202，并且与标准表202配置成轮询从机。
[0053]
lng表201和标准表202的rs485通信接口可以连接也可以不连接计算机。第一变送器203和第二变送器204可以是支持带轮询主机功能的hart通信的变送器，例如2700变送器。
[0054]
在这种情况下，lng表201能够通过hart轮询通信自动采样到标准表的实时质量流量。lng表201的零点标定单元能够根据轮询获得的质量流量，自动计算标准表的平均质量流量从而计算平均质量流量误差然后根据上文中的公式(4)计算新零点。整个动态零点标定过程全部自动完成，不需要客户端主机的参与。
[0055]
应用此方法，不需要任何外部输入值，也不需要客户端主机的参与，零点标定期间，不需要主机的连接，即使连接了主机也不会增加主机的通信负担。系统控制会更加简单和智能。但是需要安装两台变送器，系统设置相对复杂。
[0056]
下面将参照图3描述根据本发明的一个实施方式的用于零点标定的方法300。
[0057]
如图3所示，方法300可以包括步骤s301至步骤s303。
[0058]
在步骤s301中，使待标定质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为待标定质量流量。
[0059]
在步骤s302中，使标准质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为标准质量流量。
[0060]
在步骤s303中，待标定质量流量计的零点标定单元基于待标定质量流量和关于标准质量流量的信息来计算新零点，以对待标定质量流量计进行零点标定。
[0061]
关于方法300，存在两种不同的具体实现方式。
[0062]
首先，将参照图4来描述方法300的一种具体实现方式400。如图4所示，方式400可以包括步骤s401至步骤s405。
[0063]
在步骤s401中，使待标定质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为待标定质量流量。
[0064]
在步骤s402中，使标准质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为标准质量流量。
[0065]
在步骤s403中，使计算机分别连接至待标定质量流量计和标准质量流量计，从标准质量流量计接收关于标准质量流量的信息作为标准质量流量信息，并且将标准质量流量信息发送至待标定质量流量计。
[0066]
在步骤s404中，待标定质量流量计从计算机接收标准质量流量信息。
[0067]
在步骤s405中，待标定质量流量计的零点标定单元基于待标定质量流量和标准质量流量信息来计算新零点，以对待标定质量流量计进行零点标定。
[0068]
根据本发明的一个实施方式，基于待标定质量流量和标准质量流量信息来计算新零点可以包括：根据待标定质量流量导出平均待标定质量流量；根据标准质量流量信息导出平均标准质量流量，根据平均待标定质量流量与平均标准质量流量之差获得质量流量误差；以及根据质量流量误差来计算新零点。
[0069]
根据本发明的一个实施方式，根据质量流量误差来计算新零点可以包括根据上述公式(4)来计算新零点。
[0070]
根据本发明的一个实施方式，在零点标定之前，标准质量流量信息可以是预先设定的标准质量流量计的平均标准质量流量；并且在零点标定期间，标准质量流量信息可以是标准质量流量计的实时标准质量流量。
[0071]
根据本发明的一个实施方式，计算机可以通过rs485端口分别连接到待标定质量流量计和标准质量流量计。
[0072]
根据本发明的一个实施方式，管道可以是液化天然气的管道。
[0073]
下面将参照图5来描述方法300的另一种具体实现方式500。如图5所示，方式500可以包括步骤s501至步骤s506。
[0074]
在步骤s501中，使待标定质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为待标定质量流量。
[0075]
在步骤s502中，使标准质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为标准质量流量。
[0076]
在步骤s503中，使第一变送器连接至待标定质量流量计，并且与待标定质量流量计一起组成轮询主机。
[0077]
在步骤s504中，使第二变送器连接至标准质量流量计，并且与标准质量流量计一起组成轮询从机。
[0078]
在步骤s505中，待标定质量流量计通过轮询通信实时地获得标准质量流量。
[0079]
在步骤s506中，待标定质量流量计的零点标定单元基于待标定质量流量和标准质量流量来计算新零点，以对待标定质量流量计进行零点标定。
[0080]
根据本发明的一个实施方式，基于待标定质量流量和标准质量流量来计算新零点可以包括：根据待标定质量流量导出平均待标定质量流量；根据标准质量流量导出平均标准质量流量；根据平均待标定质量流量与平均标准质量流量之差获得质量流量误差；以及根据质量流量误差来计算新零点。
[0081]
根据本发明的一个实施方式，根据质量流量误差来计算新零点可以包括根据上述公式(4)来计算新零点。
[0082]
根据本发明的一个实施方式，第一变送器和第二变送器可以是支持带轮询主机功能的hart通信的变送器。
[0083]
根据本发明的一个实施方式，方式500还可以包括使计算机通过rs485端口分别连接到待标定质量流量计和标准质量流量计。
[0084]
根据本发明的一个实施方式，管道可以是液化天然气的管道。
[0085]
下面将参照图6描述根据本发明的一个实施方式的质量流量计600。
[0086]
如图6所示，质量流量计600可以包括：流量测量单元601，被配置成测量质量流量计所连接的管道中的流体的质量流量；以及零点标定单元602，被配置成在使用质量流量计测量管道中的流体的质量流量之前，对质量流量计进行零点标定。
[0087]
如上文所描述的，存在两种对质量流量计进行零点标定的具体实现方式。
[0088]
根据本发明的实现方式400，对质量流量计进行零点标定可以包括：使质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为待标定质量流量；使标准质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为标准质量流量；使计算机分别连接至质量流量计和标准质量流量计，从标准质量流量计接收关于标准质量流量的
信息作为标准质量流量信息，并且将标准质量流量信息发送至质量流量计；质量流量计从计算机接收标准质量流量信息；以及零点标定单元基于待标定质量流量和标准质量流量信息来计算新零点，以对质量流量计进行零点标定。
[0089]
根据本发明的实现方式400，基于待标定质量流量和标准质量流量信息来计算新零点可以包括：根据待标定质量流量导出平均待标定质量流量；根据标准质量流量信息导出平均标准质量流量；根据平均待标定质量流量与平均标准质量流量之差获得质量流量误差；以及根据质量流量误差来计算新零点。
[0090]
根据本发明的实现方式400，根据质量流量误差来计算新零点可以包括根据上述公式(4)来计算新零点。
[0091]
根据本发明的实现方式400，在零点标定之前，标准质量流量信息可以是预先设定的标准质量流量计的平均标准质量流量，并且在零点标定期间，标准质量流量信息可以是标准质量流量计的实时标准质量流量。
[0092]
根据本发明的实现方式400，计算机可以通过rs485端口分别连接到质量流量计和标准质量流量计。
[0093]
根据本发明的实现方式400，管道可以是液化天然气的管道。
[0094]
根据本发明的实现方式500，对质量流量计进行零点标定可以包括：使质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为待标定质量流量；使标准质量流量计串联连接在管道上，并且测量管道中的流体的质量流量作为标准质量流量；使第一变送器连接至质量流量计，并且与质量流量计一起组成轮询主机；使第二变送器连接至标准质量流量计，并且与标准质量流量计一起组成轮询从机；质量流量计通过轮询通信实时地获得标准质量流量；以及零点标定单元基于待标定质量流量和标准质量流量来计算新零点，以对质量流量计进行零点标定。
[0095]
根据本发明的实现方式500，基于待标定质量流量和标准质量流量来计算新零点可以包括：根据待标定质量流量导出平均待标定质量流量；根据标准质量流量导出平均标准质量流量；根据平均待标定质量流量与平均标准质量流量之差获得质量流量误差；以及根据质量流量误差来计算新零点。
[0096]
根据本发明的实现方式500，根据质量流量误差来计算新零点可以包括根据上述公式(4)来计算新零点。
[0097]
根据本发明的实现方式500，第一变送器和第二变送器可以是支持带轮询主机功能的hart通信的变送器。
[0098]
根据本发明的实现方式500，对质量流量计进行零点标定还可以包括使计算机通过rs485端口分别连接到质量流量计和标准质量流量计。
[0099]
根据本发明的实现方式500，管道可以是液化天然气的管道。
[0100]
下面将描述通过数字通信或显示屏幕对质量流量计进行配置和操作的流程。
[0101]
本发明的配置和操作流程可以通过数字通信如rs485端口配置，也可以通过显示屏幕来配置(如果仪表支持显示)。
[0102]
1)通过数字通信如rs485端口进行配置和操作
[0103]
下面有几组寄存器用来配置零点标定的方法、模式、时间和开始停止。
[0104]
寄存器r8000用于配置零点标定方法(默认值为1)：
[0105]
r8000＝1
‑‑
》配置方法1：外部输入动态低温零点标定，
[0106]
r8000＝2
‑‑
》配置方法2：自动采样动态低温零点标定。
[0107]
寄存器r8001用于配置方法1的模式(默认值为1)：
[0108]
r8001＝1
‑‑
》配置模式1(方法1)，
[0109]
r8001＝2
‑‑
》配置模式2(方法1)。
[0110]
寄存器r8002用于配置开始/停止零点标定(默认值为0)：
[0111]
r8002＝0
‑‑
》停止动态低温零点标定，
[0112]
r8002＝1
‑‑
》开始动态低温零点标定。
[0113]
寄存器r8003用于配置零点标定时间(默认值为60)：
[0114]
r8003＝10～120
‑‑
》10-120秒。
[0115]
完成配置之后，寄存器r8002写入1，开始零点标定，经过零点标定配置的时间，新零点会写入一个寄存器中，并取代之前的工厂零点参与流量计算。
[0116]
2)通过显示屏幕进行配置和操作
[0117]
下面将参照图7和图8来描述通过显示屏幕进行配置和操作的流程。
[0118]
如图7所示，可以通过显示屏幕配置零点标定的方法、模式、时间和开始停止。选择开始标零之后，会依次出现图8的(a)、(b)、(c)菜单，直到零点标定完成。如果标定成功，将会显示图8的(d)菜单，可以看到刚才标定的零点值。这个新的零点会覆盖之前的出厂零点参与流量计算。
[0119]
根据本发明的上述方面的用于零点标定的系统和方法以及质量流量计具有下述优点：采用两种方法，实现了深冷条件下的动态零点标定；保证了oem ln2测试的一次通过率；现场实现简单，可靠性更好；节约成本，提高生产效率。
[0120]
此外，根据本发明的实施方式，还提供了一种存储有程序的计算机可读存储介质，程序包括计算机指令，计算机指令在被处理器运行时，使处理器执行根据本发明的实施方式的用于零点标定的方法。该存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。
[0121]
另外，应该指出，根据本发明的实施方式的用于零点标定的方法也可以通过软件和/或固件实现。在通过软件和/或固件实现的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机，例如图9所示的通用个人计算机900安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等等。
[0122]
在图9中，中央处理单元(cpu)901根据只读存储器(rom)902中存储的程序或从存储部分908加载到随机存取存储器(ram)903的程序执行各种处理。在ram 903中，也根据需要存储当cpu 901执行各种处理等时所需的数据。
[0123]
cpu 901、rom 902和ram 903经由总线904彼此连接。输入/输出接口905也连接到总线904。
[0124]
下述部件连接到输入/输出接口905：输入部分906，包括键盘、鼠标等；输出部分907，包括显示器，比如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等，和扬声器等；存储部分908，包括硬盘等；和通信部分909，包括网络接口卡比如lan卡、调制解调器等。通信部分909经由网络比如因特网执行通信处理。
[0125]
根据需要，驱动器910也连接到输入/输出接口905。可拆卸介质911比如磁盘、光
盘、磁光盘、半导体存储器等等根据需要被安装在驱动器910上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分908中。
[0126]
在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质911安装构成软件的程序。
[0127]
本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图9所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质911。可拆卸介质911的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(cd-rom)和数字通用盘(dvd))、磁光盘(包含迷你盘(md)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是rom 902、存储部分908中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的设备一起被分发给用户。
[0128]
虽然以上已经参照示例性具体实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对示例性具体实施方式做出各种改变。