本发明涉及微量气体在线流量测量技术领域，具体涉及一种压差型在线微量气体流量计及自动检测方法。
背景技术：
目前微量气体流量计广泛应用于电力、化工、医药、材料等重要领域，一些大流量流体地在线测量已基本成熟，但对于微量流体，尤其是微量气体的流量计基本依靠人工读数，容易造成人为的计量误差，且人工读取的数据无法直接应用于设备控制系统，限制了工业自动化程度并影响了设备工作效率。
近几年出现了较多的理论方法，基于电阻式和电容式方法，会增加转子重量，使测量微量气体精度受到影响，并且由于电阻式和电容式装置本身带有电，使得测量存在安全隐患；基于机器视觉的可自动计量方法，测量装置结构复杂，不易作为元件应用于工业智能化设备，应用无线wifi传输和读取数据的方式不适用于如火力发电厂等无网络信号的工业现场，且视觉传感器在测量现场长时间使用，容易成像模糊，易受环境影响。基于软测量方法，利用监测其他变量间接推导出流量，如质量流量计，但其对监测气体的洁净度要求非常高，若气体中含油、含水或含尘，则堵塞测量管道导致流量计不可逆的损坏。
为解决工业现场含杂质的微量气体流量计的自动化，实现快速有效的计量，一种稳定、可靠、安全的可在线自动测量的流量计成为智能化工业现场新的需求。
技术实现要素：
结合当前智能化工业现场新的需求，本发明的目的在于提供一种一种压差型在线微量气体流量计及自动检测方法，利用压差监测技术实现流量实时监测，此方法测量数据精度高，可靠性强。且简便、快捷，安全，测量系统具有良好的环境适应能力，可监测微小流量的含杂质气体。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种压差型在线微量气体流量计，包括从气源入口分为两条交替运行的压差测量支路，第一压差测量支路上设置有依次连接的第一气源入口阀1、第一测量腔2和第一测量腔出口阀5，第一测量腔2上设置有第一温度传感器3和第一压力传感器4；第二压差测量支路上设置有依次连接的第二气源入口阀6、第二测量腔7和第二测量腔出口阀10，第二测量腔7上设置有第二温度传感器8和第二压力传感器9；第一测量腔出口阀5和第二测量腔出口阀10连接至气源出口。
所述的一种压差型在线微量气体流量计的自动检测方法，压差型在线微量气体流量计中第一压差测量支路和第二压差测量支路运行过程中切换测量状态的具体方法如下：
步骤1，第一压差测量支路和第二压差测量支路均保持充气状态，使得第一压差测量支路和第二压差测量支路均满足测量状态条件，即第一测量腔2和第二测量腔7的压力分别达到允许最大值p1max和p2max，且第一气源入口阀1、第二气源入口阀6、第一测量腔出口阀5和第二测量腔出口阀10均处于关闭状态；
步骤2，当两条压差测量支路均满足测量状态条件时，第二压差测量支路保持原有状态不变，切换第一压差测量支路为测量状态，即第一气源入口阀1保持关闭状态，第一测量腔出口阀5切换至打开状态；
步骤3，当第一压差测量支路满足充气状态条件时，即第一测量腔2的压力下降至允许最小值p1min，此时切换第一气源入口阀1为打开状态，切换第一测量腔出口阀5为关闭状态，切换第二压差测量支路为测量状态，即切换第二气源入口阀6为关闭状态，切换第二测量腔出口阀10为打开状态；
步骤4，当第二压差测量支路满足充气状态条件时，即第二测量腔7的压力下降至允许最小值p2min，此时切换第二气源入口阀6为打开状态，切换第二测量腔出口阀10为关闭状态，切换第一压差测量支路为测量状态，即切换第一气源入口阀1为关闭状态，切换第一测量腔出口阀5为打开状态；
步骤5，依次循环重复步骤3和步骤4；
压差型在线微量气体流量计的第一压差测量支路在充气状态时，打开第一气源入口阀1，关闭第一测量腔出口阀5，实时监测第一测量腔2上的第一温度传感器3和第一压力传感器4，当第一压力传感器4达到测量腔2允许的最大压力值时，关闭第一气源入口阀1，第一支路充气过程结束；第一压差测量支路在测量状态时，关闭第一气源入口阀1，打开第一测量腔出口阀5，实时监测第一测量腔2上的第一温度传感器3和第一压力传感器4，采集数据间隔时间为t1，设定第一温度传感器3的数值为t1，第一压力传感器4的数值为p1，第一测量腔2允许的最大压力值为p1max，第一测量腔2处于最大压力值p1max时的第一温度传感器3的数值为t1′，第一测量腔2允许的最小压力值为p1min，第一测量腔2的体积为v1，可根据理论计算公式q1＝(p1maxv1/p1-v1)/t1-δ1(t1-t1')，得出第一测量腔2出口的气体流量值q1，其中，δ1为测量过程中第一测量腔2的温度损耗系数，当第一压力传感器4达到第一测量腔2允许的最小压力值p1min时，关闭第一测量腔出口阀5，第一压差测量支路的测量过程结束。
所述的一种压差型在线微量气体流量计的自动检测方法，压差型在线流量计的第二压差测量支路在充气状态时，打开第二气源入口阀6，关闭第二测量腔出口阀10，实时监测第二测量腔7上的第二温度传感器8和第二压力传感器9，当第二压力传感器9达到第二测量腔9允许的最大压力值时，关闭第二气源入口阀5，第二支路充气过程结束；第二支路在测量状态时，关闭第二气源入口阀5，打开第二测量腔出口阀10，实时监测第二测量腔7上的第二温度传感器8和第二压力传感器9，采集数据间隔时间为t2，设定第二温度传感器8的数值为t2，第二压力传感器9的数值为p2，第二测量腔7允许的最大压力值为p2max，第二测量腔7处于最大压力值p2max时的第二温度传感器8的数值为t2∈，第二测量腔7允许的最小压力值为p2min，第二测量腔7的体积为v2，可根据理论计算公式q2＝(p2maxv2/p2-v2)/t2-δ2(t2-t2')，得出测量腔2出口的气体流量值q2，其中δ2为测量过程中第二测量腔7温度损耗系数，当第二压力传感器9达到第二测量腔7允许的最小压力值p2min时，关闭第二测量腔出口阀10，第二压差测量支路的测量过程结束；
所述的一种压差型在线微量气体流量计的自动检测方法，压差型在线微量气体流量计中第一测量腔2、第二测量腔7的体积v1和v2根据微量气体的测量量程设定大小，微量气体量程越小，v1和v2的值越小，可准确地测定微小流量的气体。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
1、压差型在线流量监测，采用两条支路交替运行，既能缓冲气源入口的较大波动，也能保证高精度的连续实时监测在线流量。
2、测量腔的体积根据流量的测量量程制定，适用于测定微小流量气体，通过压力传感器和温度传感器计算理论流量值，测量准确、可靠。
3、本装置对测量气体的纯净度要求低，允许测量气体中含油、含水或含尘，测量系统具有良好的环境适应能力。
4、本装置结构简单，成本低，易维护，精度基本不受外界影响，适合各种工业现场使用。
附图说明
图1为本发明的一种压差型在线流量计示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理作更详细说明。
如图1所示，一种压差型在线微量气体流量计，包括从气源入口分为两条交替运行的压差测量支路，第一压差测量支路上设置有第一气源入口阀1，并依次连接第一测量腔2和第一测量腔出口阀5，第一测量腔2上设置有第一温度传感器3和第一压力传感器4；第二压差测量支路上设置有第二气源入口阀6，并依次连接第二测量腔7和第二测量腔出口阀10，第二测量腔7上设置有第二温度传感器8和第二压力传感器9；第一测量腔出口阀5和第二测量腔出口阀10连接至气源出口。
压差型在线微量气体流量计自动检测过程中第一测量支路和第二测量支路切换测量状态步骤如下：
步骤1，第一压差测量支路和第二压差测量支路均保持充气状态，使得第一压差测量支路和第二压差测量支路均满足测量状态条件，即第一测量腔2和第二测量腔7的压力分别达到允许最大值p1max和p2max，且第一气源入口阀1、第二气源入口阀6、第一测量腔出口阀5和第二测量腔出口阀10均处于关闭状态。
步骤2，当两条压差测量支路均满足测量状态条件时，第二压差测量支路保持原有状态不变，优先切换第一压差测量支路为测量状态，即第一气源入口阀1保持关闭状态，第一测量腔出口阀5切换至打开状态。
步骤3，当第一压差测量支路满足充气状态条件时，即第一测量腔2的压力下降至允许最小值p1min，此时切换第一气源入口阀1为打开状态，切换第一测量腔出口阀5为关闭状态，切换第二压差测量支路为测量状态，即切换第二气源入口阀6为关闭状态，切换第二测量腔出口阀10为打开状态。
步骤4，当第二压差测量支路满足充气状态条件时，即第二测量腔7的压力下降至允许最小值p2min，此时切换第二气源入口阀6为打开状态，切换第二测量腔出口阀10为关闭状态，切换第一压差测量支路为测量状态，即切换第一气源入口阀1为关闭状态，切换第一测量腔出口阀5为打开状态。
步骤5，依次循环重复步骤3和步骤4。
具体地，当第一压差测量支路在充气状态时，打开第一气源入口阀1，关闭第一测量腔出口阀5，实时监测第一测量腔2上的第一温度传感器3和第一压力传感器4，当第一压力传感器4达到测量腔2允许的最大压力值时，关闭第一气源入口阀1，第一支路充气过程结束。
具体地，当第一压差测量支路在充气状态时，第一支路在测量状态时，关闭第一气源入口阀1，打开第一测量腔出口阀5，实时监测第一测量腔2上的第一温度传感器3和第一压力传感器4，采集数据间隔时间为t1，设定第一温度传感器3的数值为t1，第一压力传感器4的数值为p1，第一测量腔2允许的最大压力值为p1max，第一测量腔2处于最大压力值p1max时的第一温度传感器3的数值为t1∈，第一测量腔2允许的最小压力值为p1min，第一测量腔2的体积为v1，可根据理论计算公式q1＝(p1maxv1/p1-v1)/t1-δ1(t1-t1')，得出第一测量腔2出口的气体流量值q1，其中，δ1为测量过程中第一测量腔2的温度损耗系数，当第一压力传感器4达到第一测量腔2允许的最小压力值p1min时，关闭第一测量腔出口阀5，第一压差测量支路的测量过程结束。
具体地，当第二压差测量支路在充气状态时，打开第二气源入口阀6，关闭第二测量腔出口阀10，实时监测第二测量腔7上的第二温度传感器8和第二压力传感器9，当第二压力传感器9达到第二测量腔9允许的最大压力值时，关闭第二气源入口阀5，第二支路充气过程结束。
具体地，当第二压差测量支路在测量状态时，关闭第二气源入口阀5，打开第二测量腔出口阀10，实时监测第二测量腔7上的第二温度传感器8和第二压力传感器9，采集数据间隔时间为t2，设定第二温度传感器8的数值为t2，第二压力传感器9的数值为p2，第二测量腔7允许的最大压力值为p2max，第二测量腔7处于最大压力值p2max时的第二温度传感器8的数值为t2∈，第二测量腔7允许的最小压力值为p2min，第二测量腔7的体积为v2，可根据理论计算公式q2＝(p2maxv2/p2-v2)/t2-δ2(t2-t2')，得出测量腔2出口的气体流量值q2，其中δ2为测量过程中第二测量腔7温度损耗系数，当第二压力传感器9达到第二测量腔7允许的最小压力值p2min时，关闭第二测量腔出口阀10，第二压差测量支路的测量过程结束。
1.一种压差型在线微量气体流量计，包括从气源入口分为两条交替运行的压差测量支路，第一压差测量支路上设置有依次连接的第一气源入口阀(1)、第一测量腔(2)和第一测量腔出口阀(5)，第一测量腔(2)上设置有第一温度传感器(3)和第一压力传感器(4)；第二压差测量支路上设置有依次连接的第二气源入口阀(6)、第二测量腔(7)和第二测量腔出口阀(10)，第二测量腔(7)上设置有第二温度传感器(8)和第二压力传感器(9)；第一测量腔出口阀(5)和第二测量腔出口阀(10)连接至气源出口。
2.根据权利要求1所述的一种压差型在线微量气体流量计，其特征在于：所述第一测量腔(2)和第二测量腔(7)的体积v1和v2根据微量气体的测量量程设定大小，微量气体量程越小，v1和v2的值越小，以准确地测定微小流量的气体。
3.权利要求1或2所述的一种压差型在线微量气体流量计的自动检测方法，其特征在于：压差型在线微量气体流量计中第一压差测量支路和第二压差测量支路运行过程中切换测量状态的具体方法如下：
步骤1，第一压差测量支路和第二压差测量支路均保持充气状态，使得第一压差测量支路和第二压差测量支路均满足测量状态条件，即第一测量腔(2)和第二测量腔(7)的压力分别达到允许最大值p1max和p2max，且第一气源入口阀(1)、第二气源入口阀(6)、第一测量腔出口阀(5)和第二测量腔出口阀(10)均处于关闭状态；
步骤2，当两条压差测量支路均满足测量状态条件时，第二压差测量支路保持原有状态不变，切换第一压差测量支路为测量状态，即第一气源入口阀(1)保持关闭状态，第一测量腔出口阀(5)切换至打开状态；
步骤3，当第一压差测量支路满足充气状态条件时，即第一测量腔(2)的压力下降至允许最小值p1min，此时切换第一气源入口阀(1)为打开状态，切换第一测量腔出口阀(5)为关闭状态，切换第二压差测量支路为测量状态，即切换第二气源入口阀(6)为关闭状态，切换第二测量腔出口阀(10)为打开状态；
步骤4，当第二压差测量支路满足充气状态条件时，即第二测量腔(7)的压力下降至允许最小值p2min，此时切换第二气源入口阀(6)为打开状态，切换第二测量腔出口阀(10)为关闭状态，切换第一压差测量支路为测量状态，即切换第一气源入口阀(1)为关闭状态，切换第一测量腔出口阀(5)为打开状态；
步骤5，依次循环重复步骤3和步骤4；
所述自动检测方法为：第一压差测量支路在充气状态时，打开第一气源入口阀(1)，关闭第一测量腔出口阀(5)，实时监测第一测量腔(2)上的第一温度传感器(3)和第一压力传感器(4)，当第一压力传感器(4)达到测量腔(2)允许的最大压力值时，关闭第一气源入口阀(1)，第一支路充气过程结束；
第一压差测量支路在测量状态时，关闭第一气源入口阀(1)，打开第一测量腔出口阀(5)，实时监测第一测量腔(2)上的第一温度传感器(3)和第一压力传感器(4)，采集数据间隔时间为t1，设定第一温度传感器(3)的数值为t1，第一压力传感器(4)的数值为p1，第一测量腔(2)允许的最大压力值为p1max，第一测量腔(2)处于最大压力值p1max时的第一温度传感器(3)的数值为t1′，第一测量腔(2)允许的最小压力值为p1min，第一测量腔(2)的体积为v1，根据计算公式q1＝(p1maxv1/p1-v1)/t1-δ1(t1-t1')，得出第一测量腔(2)出口的气体流量值q1，其中，δ1为测量过程中第一测量腔(2)的温度损耗系数，当第一压力传感器(4)达到第一测量腔(2)允许的最小压力值p1min时，关闭第一测量腔出口阀(5)，第一压差测量支路的测量过程结束；第二压差测量支路的测量过程与第一压差测量支路的测量过程相同。
技术总结