專利名稱：一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計的制作方法
技術領域：
本發明屬于壓縮空氣系統流量測量領域，涉及一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計。
背景技術：
氣體作為一種能源存在的形態或能量的載體，在工業中的應用愈來愈廣，而在壓縮機系統領域中，氣體流量是系統中的重要參數，其測量是關鍵技術，氣體流量計在許多工業生產場合使用廣泛。市面上用于氣體流量測量的流量計，絕大多數都是介入式設備，比如熱式流量計、 差壓式流量計、靶式流量計等，需串聯接入管道，不僅操作復雜，安裝時影響工業生產，而且有干擾流動，存在壓力損失及污損探頭等問題。非介入測量技術可以不拆卸原有管路進行流量測量避免以上缺點，還可以實現多點測量等優點。但目前已有的設備，如超聲波式，價格昂貴且可靠性極差，實用性遠不能達到工業現場要求。因此氣體的非介入式測量技術難度較大，目前尚無成熟的技術和產品。該技術的研發對于工業發展和經濟節能，具有重大意義。本發明提出一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計，使用時，直接在管外捆綁式安裝，裝配拆卸方便，對工業生產無任何干擾。另外，該發明所提及的變溫度場測量方式，可有效的抑制外界環境的溫度干擾，配合高效的自適應脈沖加熱器及隔熱罩，使得測量耗時少，測量結果準確可靠，符合工業現場對管道氣體流量的測量要求。另外由于其硬件成本低，可大規模應用于工業現場，并實現多點檢測，有助于工業生產的監控， 達到優化生產、節能減排的目的。

發明內容
本發明的目的提供一種應用于工業氣體管道流量測量，安裝方便、操作簡單、測量可靠，低成本的氣體流量測量裝置。本發明的技術方案
利用管道周期變化溫度場的特性測量氣體流量的方法，其測量原理如下 a)根據需要流量測量的管道，選擇合適的測量點，并對管道表面進行簡單的清潔處理。 將儀器的加熱面緊貼在被測面上，并用配套的捆綁帶固定。儀器上電，根據被測管道的直徑，設定加熱脈沖的周期r，為使管道內壁充分加，加熱脈沖的周期不能太短，該周期的數值由下式得到
T k·^^ (1) 2
其中j是增益系數，C是管道材料的比熱容，P是管道材料的密度，7是管道材料的熱導率，J是管道的公稱直徑。
3
儀器根據輸入的管道直徑數據，自動搜索數據庫中存儲的工業管道標準資料，找到對應的管道材料的比熱容、密度及熱導率。增益系數由控制器自動給出參考值，該值決定了測量耗時及測量的準確度，值越小，測量越快，準確度較低，反之亦然。用戶可根據該參考值自行設定。b)測量時，由處理機(6)發送加熱電信號給驅動電路，驅動熱流閥(14)為加熱工位、加熱器(11)工作、水冷式制冷器(1 卸載，熱量從加熱器(11)傳導至管道外壁
(I)，管道被加熱；然后，處理機(6)發送制冷電信號給驅動電路G)，切換熱流閥(14)為制冷工位、加熱器(11)卸載、水冷式制冷器(13)工作，熱量從管道外壁(1)傳導至加熱器
(II)，管道被冷卻。這樣，重復上述操作實現了沿管道軸向方向傳播的連續熱脈沖(即周期變化溫度場)的產生。c)位于自適應脈沖加熱器(2)上游一點的溫度傳感器⑶測量溫度，并將測量數據通過A/D轉換器(7)，傳送給處理機(6)?；谝陨蠝y量值，選擇其中一段溫度信號曲線作為有效段，包含三個溫度變化周期，通過對有效段曲線做線性擬合可以得到反映溫度場特征的溫度趨勢(17)，計算相對動態均值/，
權利要求
1.一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計，其特征在于附著在管道外壁的自適應脈沖加熱器O)以周期7’,在加熱器兩側的管道，產生按周期變化的溫度場，其中C是管道材料的比熱容、P是密度、7是熱導率、i/是公稱直徑；以加熱器上游一點為測量點，對測量點溫度隨時間變化的曲線做線性擬合，得到的線段定義為溫度趨勢，溫度趨勢起點的溫度值定義為溫度趨勢基準值4，溫度趨勢終點溫度值與起點的差值定義為溫度趨勢增加值凡，氣體流量與相對動態均值/=ii^i成遞增關系，其中J==^+ !^ ,是考慮擬合誤差的修正值；位于加熱器上游段的溫度傳感器測量管道外壁處溫度，計算出相對動態均值，根據遞增關系，最后解算出對應的流量。
2.根據權利要求ι中所述的一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計， 其特征在于柔性機構(12)根據不同管徑的管道外形，自動調節加熱器的貼合面(加熱面) 弧度，使熱流閥(14)緊密貼附在管道外壁上，保證了充分的傳熱。
3.根據權利要求1中所述的一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計， 其特征在于由處理機(6)發送加熱電信號給驅動電路G)，驅動熱流閥(14)至加熱工位、 水冷式制冷器(1 卸載、同時線陣列式加熱器(11)以管道的軸向為傳熱方向對管道加熱； 然后，處理機(6)發送制冷電信號給驅動電路G)，切換熱流閥(14)至制冷工位、同時加熱器(11)卸載、水冷式制冷器(13)對管道進行冷卻，此為一個循環，重復上述操作實現了按周期變化溫度場的產生。
全文摘要
本發明屬于壓縮空氣系統流量測量領域，實現了一種可抗環境溫度干擾的管外捆綁式熱脈沖氣體流量計。發明內容主要涉及一種利用在管道外部產生按周期變化溫度場，根據該溫度場受到氣流傳熱影響后的變化量與氣體流量的關系，從而測量出管道中氣體流量的方法和對應裝置。本發明通過安裝在氣體管道外壁的自適應脈沖加熱器，產生按周期變化的溫度場，該熱信號沿管道軸向傳播并主要受到管內氣體流動的散熱作用影響，根據加熱器上游的管道外壁測量點的溫度趨勢，計算相對動態均值，由于相對動態均值與流量成正比，可測得流量。本發明為管外捆綁式安裝方式，裝配拆卸方便，采用變溫度場測量方式，可有效的抑制外界環境的溫度干擾，測量耗時少，準確可靠。
文檔編號G01F1/86GK102538886SQ20121000318
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月7日 優先權日2012年1月7日
發明者范子川 申請人:蔡茂林