一种管道内液体质量流量测量方法、装置及测量设备与流程

本发明涉及数据处理领域，具体涉及一种管道内液体质量流量测量方法、装置及测量设备。

背景技术：

1、在工业应用中，一般通过泵和管道输送液体，在输送液体时，对液体的质量流量进行测量或计算，是实现流量控制和计量的重要前提。在制药、化工及食品等生产领域和工业控制，对管道内输送液体的质量流量进行测量，能够保证产品质量和生产线的高效运行。

2、在现有技术中，通常采用超声波流量计测量通过管道液体的体积流量，再结合液体密度计算质量流量。然而，当泵的流体入口处液位波动较大或有气体漏入泵内时，管道内会存在空气层。当管道内存在空气层时，超声波流量计测量的精度较低，导致液体的质量流量测量结果不准确。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种管道内液体质量流量测量方法、装置及测量设备，以解决采用超声波流量计测量液体质量流量，管道内存在空气层，导致测量结果不准确的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种管道内液体质量流量测量方法，应用于测量设备，所述测量设备安装于待测管道上，所述测量设备包括与所述待测管道连通的测量管段，该方法包括：

3、获取测量管段的纵向受力和水平向受力；

4、基于所述纵向受力，确定所述测量管段内液体的质量；

5、获取第一夹角弧度、第一半径以及第一外径，并基于所述水平向受力、第一夹角弧度、第一半径以及第一外径计算所述测量管段内液体的流速，所述第一夹角弧度为测量管段进出口的纵截面与水平方向的夹角弧度，第一半径为通过所述纵截面圆心的水平截面的凸面外沿半径，第一外径为进出口截面外径；

6、基于所述测量管段内液体的质量、所述测量管段内液体的流速、第一夹角弧度以及第一半径，计算所述待测管道中液体的质量流量。

7、本发明通过根据测量管段的纵向受力，计算测量管段内液体的质量，以避免人工对液体质量测量产生的误差，并通过液体的质量、流速、第一夹角和第一半径，计算液体的质量流量，无需采用传统质量流量计测量液体的质量流量，以避免管道内存在空气层时，空气层对质量流量测量结果准确度的影响，从而提高液体质量流量结果的准确度。

8、在一种可选的实施方式中，所述获取测量管段的纵向受力包括：

9、分别获取测量管段第一受力点处的第一纵向受力和第二受力点处的第二纵向受力；

10、对第一纵向受力和第二纵向受力进行求和，得到所述纵向受力。

11、本发明通过测量第一受力点和第二受力点的纵向受力，以计算纵向受力，以多点受力点的受力相加结果作为纵向受力，以增加纵向受力计算结果的准确性。

12、在一种可选的实施方式中，在基于所述纵向受力，确定所述测量管段内液体的质量之前，所述方法还包括：

13、在确认管道内没有液体情况下将第一纵向受力和第二纵向受力归零，以便后续测量管道内液体的质量；

14、判断所述第一纵向受力和第二纵向受力是否均为零；

15、若所述第一纵向受力和第二纵向受力均为零，则确定所述待测管道中液体的质量流量为零；

16、若所述第一纵向受力和第二纵向受力均不为零，则将第一纵向受力和第二纵向受力的和确定为纵向受力，并执行所述基于所述纵向受力，确定所述测量管段内液体的质量的步骤。

17、本发明通过第一纵向受力和第二纵向受力的大小，对待测管道中液体的质量流量进行初步判断，以在第一纵向受力和第二纵向受力均不为零时，计算纵向受力，并基于纵向受力确定液体的质量。

18、在一种可选的实施方式中，按照如下公式计算所述测量管段内液体的质量：

19、

20、其中，m为测量管段内液体的质量，f1为第一纵向受力，f2为第二纵向受力，g为重力加速度。

21、本发明根据第一纵向受力和第二纵向受力的和，确定液体的重力，以根据公式计算液体的质量。提高了液体质量结果的准确性，从而避免人工测量液体质量导致的误差。

22、在一种可选的实施方式中，按照如下公式计算测量管段内液体的流速：

23、

24、其中，v为测量管段内液体的流速，f3为水平向受力，a0为第一夹角弧度，r为第一半径，d为第一外径。

25、在一种可选的实施方式中，按照如下方式计算测量管段内液体的质量流量：

26、

27、其中，q为测量管段内液体的质量流量。

28、第二方面，本发明提供了一种管道内液体质量流量测量装置，应用于测量设备，所述测量设备安装于待测管道上，所述测量设备包括与所述待测管道连通的测量管段，该装置包括：

29、获取模块，用于获取测量管段的纵向受力和水平向受力；

30、确定模块，用于基于所述纵向受力，确定所述测量管段内液体的质量；

31、第一计算模块，用于获取第一夹角弧度、第一半径以及第一外径，并基于所述水平向受力、第一夹角弧度、第一半径以及第一外径计算所述测量管段内液体的流速，所述第一夹角弧度为测量管段进出口的纵截面与水平方向的夹角弧度，第一半径为通过所述纵截面圆心的水平截面的凸面外沿半径，第一外径为进出口截面外径；

32、第二计算模块，用于基于所述测量管段内液体的质量、所述测量管段内液体的流速、第一夹角弧度以及第一半径，计算所述待测管道中液体的质量流量。

33、第三方面，本发明提供了一种测量设备，所述测量设备安装于待测管道上，所述测量设备包括测量管段和控制器；

34、所述测量管段与所述待测管道连通；

35、所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或其对应的任一实施方式的管道内液体质量流量测量方法。

36、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的管道内液体质量流量测量方法。

技术特征：

1.一种管道内液体质量流量测量方法，应用于测量设备，所述测量设备安装于待测管道上，所述测量设备包括与所述待测管道连通的测量管段，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取测量管段的纵向受力包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在基于所述纵向受力，确定所述测量管段内液体的质量之前，所述方法还包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算所述测量管段内液体的质量：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算测量管段内液体的流速：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，按照如下方式计算测量管段内液体的质量流量：

7.一种管道内液体质量流量测量装置，应用于测量设备，所述测量设备安装于待测管道上，所述测量设备包括与所述待测管道连通的测量管段，其特征在于，所述装置包括：

8.一种测量设备，其特征在于，所述测量设备安装于待测管道上，所述测量设备包括测量管段和控制器；

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述测量设备水平串联于待测管道上，所述测量管段与所述待测管道采用柔性管道连接，且所述测量管段和待测管道的截面尺寸一致。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述测量设备包括第一测力装置、第二测力装置和第三测力装置，所述第一测力装置和第二测力装置均安装于待测管道底部垂直方向，所述第三测力装置安装于待测管道凸面外沿，所述第一测力装置用于测量第一纵向受力，第二测力装置用于测量第二纵向受力，所述第三测力装置用于测量管段的水平向受力。

技术总结
本发明涉及数据处理领域，公开了一种管道内液体质量流量测量方法、装置及测量设备，应用于测量设备，测量设备安装于待测管道上，测量设备包括与待测管道连通的测量管段，该方法包括：获取测量管段的纵向受力和水平向受力；基于纵向受力，确定测量管段内液体的质量；获取第一夹角弧度、第一半径以及第一外径，并基于水平向受力、第一夹角弧度、第一半径以及第一外径计算测量管段内液体的流速；基于测量管段内液体的质量、测量管段内液体的流速、第一夹角弧度以及第一半径，计算待测管道中液体的质量流量，本发明通过基于液体质量、流速、第一夹角和第一半径，计算质量流量，无需传统质量流量计测量液体的质量流量，提高液体质量流量结果准确度。

技术研发人员：自平洋,郝建刚,谢大幸,朱亚迪,徐婷婷,李炜,张坤
受保护的技术使用者：华电电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15