一种基于声速比较的气体超声波流量计自诊断方法与流程

1.本发明涉及气体计量技术领域，具体涉及一种基于声速比较的气体超声波流量计自诊断方法。


背景技术：

2.天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料。天然气也是较为安全的燃气之一，是城市居民的重要燃料。天然气不含一氧化碳，比空气轻，一旦泄漏立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体。天然气在城市中的普及率比较高。燃气表作为计量燃气使用量的一种仪表，应用广泛。燃气表的计量准确度，不仅关系到供气企业的经济效益，也关系到民生以及交易的公平性。天然气的成因是多种多样的，其组分也不尽相同。因此对燃气的计量需要在天然气组分变化时，及时进行调整。燃气表是否能够正确执行燃气计量的调整，直接关系到燃气计量的准确度。目前核查燃气表的计量准确度，是在服务器端进行的。燃气表周期性上传相关检测参数，由服务器完成计算及核查。由于气体超声波流量计基于功耗以及自身测量的需要不能每时每刻向服务器上传相关数据，只能以一定的时间间隔向服务器上传数据。导致声速核查发现流量计故障有一定的延时，影响了燃气计量的准确性。因此有必要研究新的超声波流量计计量准确度核查技术。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题：目前缺乏进行超声波流量计计量准确度核查不及时的技术问题。提出了一种基于声速比较的气体超声波流量计自诊断方法，能够更频繁且及时的核查超声波流量计的计量准确度。
4.解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于声速比较的气体超声波流量计自诊断方法，所述气体超声波流量计的通道管道内安装有温度及压力检测装置，所述气体超声波流量计与服务器通信连接，所述服务器连接有在线色谱仪，包括以下步骤：
5.当在线色谱仪检测到天然气管道中的天然气组分变化时，向服务器上传新的天然气组分数据；
6.服务器把接收到的新天然气组分数据，下发给气体超声波流量计；
7.气体超声波流量计根据新天然气组分数据、天然气介质温度及压力计算理论声速；
8.气体超声波流量计读取测量声速；
9.比较理论声速和测量声速，若测量声速与理论声速的差值超过预设阈值，则判定气体超声波流量计声速测量存在故障，向服务器发送告警信息，反之，则判定声速测量无故障。
10.作为优选，计算理论声速的方法为：
[0011][0012]
其中，c为理论声速，c
p
为天然气的比定压热容，cv为天然气的比定容热容，r为通用气体常数，t为天然气的热力学温度，m为天然气的摩尔质量，z为天然气的压缩因子，ρ为天然气的摩尔密度，为z对ρ的一次偏导数。
[0013]
作为优选，气体超声波流量计通过计算获得测量声速，计算测量声速的方法为：
[0014][0015]
其中，c
测
为测量声速，l为声道长度，t
up
为超声波逆流飞行时间，t
down
为超声波顺流飞行时间。
[0016]
作为优选，所述气体超声波流量计为双通道气体超声流量计，所述气体超声波流量计比较理论声速和测量声速，若两个通道的测量声速的最大声速差超过0.5m/s或测量声速与理论声速偏差超过0.2％，则判定气体超声波流量计声速测量存在故障。
[0017]
作为优选，所述气体超声波流量计为双通道气体超声流量计，所述自诊断方法还包括：
[0018]
气体超声波流量计读取两个通道的测量声速；
[0019]
比较两个通道的测量声速，若两个通道的测量声速差值的绝对值超过第二预设阈值，则进入下一步骤，反之，则判定声速测量无故障；
[0020]
分别将两个通道的测量声速与理论声速比较，与理论声速差距超过预设阈值的通道为存在异常的通道。
[0021]
作为优选，所述第二预设阈值为测量声速较小的通道的测量声速的0.2％。
[0022]
作为优选，所述气体超声波流量计周期性将性能数据上传服务器，所述服务器根据所述性能数据判断气体超声波流量计是否具备自诊断的性能条件，若气体超声波流量计不具备自诊断的性能条件，则发出报警信号，反之，则不做处理。
[0023]
作为优选，所述气体超声波流量计通过无线通信与服务器建立通信连接，所述性能数据包括最近一次测量声速、通信增益值、通信信号质量和通信信噪比，所述通信增益值为服务器接收到的无线通信信号增益值，所述通信信号质量包括无线通信错码率和丢包率。
[0024]
作为优选，若最近一次测量声速处于预设允许区间内，且通信增益值、通信信号质量及通信信噪比均满足预设数值条件，则判定气体超声波流量计具备自诊断的性能条件，反之，则判定气体超声波流量计不具备自诊断的性能条件。
[0025]
本发明的有益技术效果为：实现了燃气表对计量精度的自诊断，使计量精度能够更为频繁且及时的在燃气表本地进行，提高了燃气表计量的可靠性；降低了燃气表需要与服务器通信的次数，节省了燃气表电池的电量。
[0026]
本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
[0027]
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
[0028]
图1为本发明实施例一自诊断方法流程示意图。
[0029]
图2为本发明实施例二双通道气体超声流量计自诊断方法流程示意图。
具体实施方式
[0030]
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0031]
在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0032]
实施例一：
[0033]
一种基于声速比较的气体超声波流量计自诊断方法，气体超声波流量计的通道管道内安装有温度及压力检测装置，气体超声波流量计与服务器通信连接，服务器连接有在线色谱仪，请参阅附图1，包括以下步骤：
[0034]
步骤a01)当在线色谱仪检测到天然气管道中的天然气组分变化时，向服务器上传新的天然气组分数据；
[0035]
步骤a02)服务器把接收到的新天然气组分数据，下发给气体超声波流量计；
[0036]
步骤a03)气体超声波流量计根据新天然气组分数据、天然气介质温度及压力计算理论声速；
[0037]
步骤a04)气体超声波流量计读取测量声速；
[0038]
步骤a05)比较理论声速和测量声速，若测量声速与理论声速的差值超过预设阈值，则判定气体超声波流量计声速测量存在故障，向服务器发送告警信息，反之，则判定声速测量无故障。
[0039]
计算理论声速的方法为：
[0040][0041]
其中，c为理论声速，c
p
为天然气的比定压热容，cv为天然气的比定容热容，r为通用气体常数，t为天然气的热力学温度，m为天然气的摩尔质量，z为天然气的压缩因子，ρ为天然气的摩尔密度，为z对ρ的一次偏导数。
[0042]
气体超声波流量计通过计算获得测量声速，计算测量声速的方法为：
[0043][0044]
其中，c
测
为测量声速，l为声道长度，t
up
为超声波逆流飞行时间，t
down
为超声波顺流飞行时间。气体超声波流量计比较理论声速和测量声速，若两个通道的测量声速的最大声速差超过0.5m/s或测量声速与理论声速偏差超过0.2％，则判定气体超声波流量计声速测量存在故障。
[0045]
本实施例的有益技术效果为：实现了燃气表对计量精度的自诊断，使计量精度能够更为频繁且及时的在燃气表本地进行，提高了燃气表计量的可靠性；降低了燃气表需要
与服务器通信的次数，节省了燃气表电池的电量。
[0046]
实施例二：
[0047]
一种基于声速比较的气体超声波流量计自诊断方法，本实施例适用于气体超声波流量计为双通道气体超声流量计。请参阅附图2，在实施例一的基础上，本实施例自诊断方法还包括：
[0048]
步骤b01)气体超声波流量计读取两个通道的测量声速；
[0049]
步骤b02)比较两个通道的测量声速，若两个通道的测量声速差值的绝对值超过第二预设阈值，则进入下一步骤，反之，则判定声速测量无故障；
[0050]
步骤b03)分别将两个通道的测量声速与理论声速比较，与理论声速差距超过预设阈值的通道为存在异常的通道。
[0051]
其中，测量声速的计算方法以及理论声速的计算方法均与实施例一相同，在此不做赘述。本实施例中，第二预设阈值优选为测量声速较小的通道的测量声速的0.2％。
[0052]
本实施例中，气体超声波流量计周期性将性能数据上传服务器，服务器根据性能数据判断气体超声波流量计是否具备自诊断的性能条件，若气体超声波流量计不具备自诊断的性能条件，则发出报警信号，反之，则不做处理。
[0053]
气体超声波流量计通过无线通信与服务器建立通信连接，性能数据包括最近一次测量声速、通信增益值、通信信号质量和通信信噪比，通信增益值为服务器接收到的无线通信信号增益值，通信信号质量包括无线通信错码率和丢包率。
[0054]
若最近一次测量声速处于预设允许区间内，且通信增益值、通信信号质量及通信信噪比均满足预设数值条件，则判定气体超声波流量计具备自诊断的性能条件，反之，则判定气体超声波流量计不具备自诊断的性能条件。
[0055]
相对于实施例一，本实施例提供了双通道气体超声流量计的自诊断方案，并且提供了服务器核查气体超声波流量计性能条件的具体方案，确保气体超声波流量计能够完成计量准确度的核查。
[0056]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。