一种质量流量及体积流量测量装置及方法与流程

本发明涉及计量，具体涉及一种质量流量及体积流量测量装置及方法。

背景技术：

1、现有成熟自动化测量产品中测量体积的流量计大致可分为孔板流量计、涡街流量计、涡轮流量计、电磁流量计、转子流量计、超声波流量计和椭圆齿轮流量计等，上述流量计通过不同的原理尽可测量液相或气相流体的体积流量。而测量质量流量的成熟产品包括直接式质量流量计、间接式质量流量计、热式质量流量计、差压式质量流量计和科里奥利质量流量计等，上述流量计可测量液相或气相流体的质量流量。

2、经检索，中国专利文献cn106404134a公开了一种测量固液两相混合物中固体物的质量的方法及装置；中国专利文献cn107255499b公开了多效蒸发系统蒸发量测量装置及测量方法。存在以下问题，1.测量功能仍较为单一，无法实现一套测量元件多参数的同步测量；2.测量元件为常压元件，导致被测液相流体动压头损失，无法依靠自身完成后续流体输送，需要额外使用泵等外部设备完成输送。

3、经分析，成熟自动化测量元件或存在使用条件限制、测量精度差异、使用成本高昂、材料腐蚀风险等诸多问题。其中，现有成熟产品最大的缺陷是无法测量固液混合相流体中固相及液相组分分别质量流量及质量百分比，且现有测量元件均为单一功能测量元件(或尽可测量体积流量，或尽可测量体积流量及质量流量)。

技术实现思路

1、本申请提供一种质量流量及体积流量测量装置及方法，以解决现有技术只能进行较为单一功能测量的上述技术问题。

2、根据本申请的一方面，一种实施例提供了一种质量流量及体积流量测量装置，包括：

3、密闭容器；

4、测量容器，设置在所述密闭容器中；所述测量容器具有开口；

5、介质输入通道，连接所述密闭容器；所述介质输入通道通过流向切换开关阀控制待测介质经第一支路流入测量容器，或经第二支路通过所述开口流入密闭容器；

6、介质输出通道，连接所述密闭容器的底部；

7、计时元件，用于计量所述测量容器灌装待测介质的用时；和

8、排放机构，用于排空所述测量容器中的待测介质。

9、一种实施例中，所述排放机构设为倾倒测量容器并倒出测量容器内待测介质的倾倒执行机构；所述倾倒执行机构固定在密闭容器内。

10、一种实施例中，所述倾倒执行机构包括：

11、支杆，固定在所述测量容器相对的两侧；

12、支架，连接所述支杆的自由端并形成转动配合；所述支架用于承载所述测量容器；和

13、电机，传动连接在所述支杆的端部；所述电机用于转动支杆倾倒测量容器。

14、一种实施例中，所述密闭容器设为耐压密闭外壳，并形成为容器结构；所述耐压密闭外壳的顶部连接气源输入通道，且所述气源输入通道上连接输入开关阀。

15、一种实施例中，所述密闭容器的上段连接气相压力变送器，所述密闭容器的下段连接液相压力变送器。

16、一种实施例中，质量流量及体积流量测量装置还包括测量所述测量容器中待测介质质量的重量传感器；所述重量传感器设有两件，每件所述倾倒执行机构下方均设置一件重量传感器。

17、根据本申请的一方面，一种实施例提供了一种质量流量及体积流量测量方法，采用如上任意一项所述的质量流量及体积流量测量装置；所述质量流量及体积流量测量方法包括以下步骤：

18、s1.介质输入通道通过第一支路向密闭容器注入待测介质，调节介质输出通道，使密闭容器内液位保持恒定高度；

19、s2.介质输入通道通过第二支路向测量容器注入待测介质，其中，测量容器在注入待测介质前应排尽此前留存的待测介质；

20、s3.测量容器灌装满后，通过流向切换开关阀切换待测介质继续流入密闭容器；同时，计时元件测得测量容器从排空状态到待测介质盛满状态的用时t；

21、s4.排放机构排尽测量容器中的待测介质；

22、s5.计算待测介质中固相的体积流量q固、质量流量f固和质量百分比p固中的一个或多个数据，和/或，

23、计算待测介质中液相的体积流量q液、质量流量f液、质量百分比p液中的一个或多个数据；

24、其中，计算公式为：

25、

26、

27、

28、p液＝1-p固    (7)

29、

30、

31、其中，固体密度为ρ固(已知)，液体密度为ρ液(已知)，测量容器的容积为v，测量容器自重为m1，测量容器盛满待测液体时的总重为m2。

32、一种实施例中，质量流量及体积流量测量方法还包括以下步骤：

33、s0.气源输入通道基于气相压力变送器，控制气源充入密闭容器中并保持设定的压力值。

34、一种实施例中，步骤s1中，所述调节介质输出通道，使密闭容器内液位保持恒定高度包括以下步骤：

35、通过气相压力变送器与液相压力变送器的差值测量密闭容器内液位高度，并连锁介质输出通道的流通大小使液位保持恒定高度。

36、根据本申请的一方面，一种实施例提供了一种质量流量及体积流量测量方法，包括以下步骤：

37、s1.计时元件测得测量容器灌装待测介质时从第一状态至第二状态的时间t，且重量传感器测得测量容器在第一状态时的重量为m1，测量容器在第二状态时的重量为m2，其中，第二状态时，测量容器内盛装有待测介质，m2为测量容器与盛装的待测介质的总重；其中，计时元件、重力传感器计量完毕后，测量容器排出其内的待测介质；

38、s2.计算待测介质中固相的体积流量q固、质量流量f固和质量百分比p固中的一个或多个数据，和/或，

39、计算待测介质中液相的体积流量q液、质量流量f液、质量百分比p液中的一个或多个数据；

40、其中，计算公式为：

41、

42、

43、

44、p液＝1-p固    (7)

45、

46、

47、其中，固体密度为ρ固(已知)，液体密度为ρ液(已知)，测量容器的容积为v。

48、本申请上述实施例的技术方案，不受管道流体分布、测量元件安装准确性的客观条件限制，可充分保证测量数据的精准性；可一次性完成纯液相流体的体积流量、质量流量、密度测量，也可一次完成固液两相流体的液相体积流量、液相质量流量、液相质量百分比、固相体积流量、固相质量流量、固相质量百分比测量。进一步的，通过测量容器可排空的设计，可在一次测量结束后彻底排放测量容器内的液体及固体，保证了下一次测量的准确性，提升了系统测量精度。

技术特征：

1.一种质量流量及体积流量测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种质量流量及体积流量测量装置，其特征在于，所述排放机构设为倾倒测量容器并倒出测量容器内待测介质的倾倒执行机构；所述倾倒执行机构固定在密闭容器内。

3.根据权利要求2所述的一种质量流量及体积流量测量装置，其特征在于，所述倾倒执行机构包括：

4.根据权利要求1所述的一种质量流量及体积流量测量装置，其特征在于，所述密闭容器设为耐压密闭外壳，并形成为容器结构；所述耐压密闭外壳的顶部连接气源输入通道，且所述气源输入通道上连接输入开关阀。

5.根据权利要求4所述的一种质量流量及体积流量测量装置，其特征在于，所述密闭容器的上段连接气相压力变送器，所述密闭容器的下段连接液相压力变送器。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种质量流量及体积流量测量装置，其特征在于，还包括测量所述测量容器中待测介质质量的重量传感器；所述重量传感器设有两件，每件所述倾倒执行机构下方均设置一件重量传感器。

7.一种质量流量及体积流量测量方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任意一项所述的质量流量及体积流量测量装置；所述质量流量及体积流量测量方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种质量流量及体积流量测量方法，其特征在于，还包括以下步骤：

9.根据权利要求7所述的一种质量流量及体积流量测量方法，其特征在于，步骤s1中，所述调节介质输出通道，使密闭容器内液位保持恒定高度包括以下步骤：

10.一种质量流量及体积流量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及计量技术领域，公开了一种质量流量及体积流量测量装置及方法。关于装置：测量容器设置在密闭容器中；介质输入通道通过流向切换开关阀控制待测介质经第一支路流入测量容器，或经第二支路通过开口流入密闭容器；计时元件用于计量测量容器从排空状态到待测介质盛满状态的用时；排放机构用于排空测量容器中的待测介质。本申请的技术方案，不受管道流体分布、测量元件安装准确性的客观条件限制，可充分保证测量数据的精准性；可一次性完成纯液相流体的体积流量、质量流量、密度测量，也可一次完成固液两相流体的液相体积流量、液相质量流量、液相质量百分比、固相体积流量、固相质量流量、固相质量百分比测量。

技术研发人员：魏筱婷,陈冠羲,陈韶范,李健,陈晓庆,赵成纲,杨帆,尚亚萍,苏杭,付宝琛
受保护的技术使用者：上海蓝滨石化设备有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14