一种移动式流量在线校准系统的制作方法

1.本发明涉及一种移动式流量在线校准系统，属于流体检测技术领域。


背景技术：

2.在工业流体测量领域，对于使用中的工作流量计实施定期校准是流量计维护工作中非常重要的环节，可以确保流量计的测量精度和性能。将工作流量计接入标准装置，通过循环的方式，使流经工作流量计的流体与标准装置通过称重或者标准表计量数据进行比对，以达到校准工作流量计的目的，使工作流量计运行在额定精度范围内。
3.采用标准表法校准工作流量计是一种方便的方法，可以将标准表集成为一个移动的标准装置，实现对现场工作流量计在线校准。基于科里奥利质量流量计的高精度和稳定性特性，目前标准表流量校准装置使用科里奥利质量流量计作为标准表是常用的选择。
4.采用标准表法标定流量计关键的一个技术是对标准表设备的测量不确定度(精度)的保证。根据相关标准和规程的要求，对于标准装置的质量流量或体积流量测量扩展不确定度应不大于被标定流量计允许误差绝对值的1/3。如何保证使用标准表法装置的整体测量不确定度(精度)，是行业中一直探索的难题。
5.基于科里奥利质量流量计的特性，对于科里奥利质量流量计的测量过程，随着被测量介质的温度变化，科里奥利质量流量计的工作零点会相应发生变化；同时，由于科里奥利质量流量计是测量管振动式工作原理，流量计仪表系数会受到被测量介质的工作压力的影响。目前，采用科里奥利质量流量计作为标准表的移动校准装置，并没有非常可靠的方法来解决上述环境(操作温度和压力)对标准表工作状态的测量不确定度(精度)影响。
6.对于使用于实验室工作环境的标准表系统，可以通过严格控制检定介质(如水)的温度，来消除上述过程介质温度对科里奥利质量流量计标准表的零点影响。对于使用于实际工作介质校准的带科里奥利质量流量计的标准表校准系统，需要对过程介质操作温度和压力对科里奥利质量流量计的影响实时补偿修正，才能满足对标准表高精度的需要。
7.中国专利cn201520300863.0中公开了一种采用标准质量流量计组成的移动校准装置。其中并没有相关确保所使用的科里奥利质量流量计作为标准表精度的方法。该专利所述能实现的系统不确定度为0.11％，用于检测要求精度0.2％的工作流量计存在不足。
8.在美国专利文献us2004 0216509a1和中国专利cn1513110a中公开了一种采用高精度科里奥利质量流量计集成一个标准表标定系统，用于标定工作流量计的方法。该专利公开了一种采用串联2台质量流量计组成标准表，用于校验工作流量计，一台质量流量计用于校验工作流量计，另一台质量流量计作为校验用流量计的校核流量计。该专利也未涉及如何保证标准表科里奥利质量流量计如何消除温度对作为标准表的2台质量流量计的的影响。
9.作为标准表的质量流量计测量精度还严重依赖操作过程介质状态，如果操作过程介质含气或流体不均匀，对作为标准表的质量流量计测量精度的影响将是非常大的。当操作条件偏离作为标准表质量流量计要求的基本条件时，作为标准表质量流量计工作精度置
信度是不足的。现有技术和上述专利都没有描述相关的解决方案。
10.综上所述，对于作为标准表的质量流量计，保证测量精度是作为移动流量校准装置的核心技术。以上专利都没有确保作为标准表使用的质量流量计的相关补偿和诊断技术；现有技术和方法中，也没有可以有效确保移动流量校准装置测量置信度的有效方法。


技术实现要素：

11.本发明的目的是提供可以有效确保移动流量校准装置测量置信度的方法，能对使用科里奥利质量流量计作为标准表的在线流量校准系统实现在线实时补偿和诊断的校准系统，并能对在一定操作温度范围和压力条件的现场工作流量计实施在线校准的高精度移动式流量校准系统。
12.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种移动式流量在线校准系统，其特征在于：包括过程数据采集、补偿和诊断控制器、温度变送器和压力变送器，实时检测操作过程温度和压力，对测量过程实现在线实时补偿和诊断，在操作系统额定温度范围内，通过若干温度点测量，拟合出操作温度对科里奥利质量流量计零点的影响量；通过实时采集的基准科里奥利质量流量计测量参数：流量、密度、驱动增益、检测线圈信号参数，计算科里奥利质量流量计工作状态置信度p，确定作为标准表的科里奥利质量流量计检测数据可以作为现场校准标准数据使用。
13.所述移动流量校准系统使用过程数据采集、补偿和诊断控制器、温度变送器采集过程介质实时操作温度，实时补偿不同操作温度对基准科里奥利质量流量计的影响。
14.所述移动流量校准系统使用过程数据采集、补偿和诊断控制器，通过实时采集的基准科里奥利质量流量计测量参数：流量、密度、驱动增益、检测线圈信号参数计算科里奥利质量流量计工作状态置信度p，利用该数值判断测量值作为在线校准工作流量计可靠性依据。
15.进一步的，所述移动流量校准装置使用过程数据采集、补偿和诊断控制器、压力变送器采集过程介质实时操作压力，采用已知压力补偿算法，实时补偿压力对基准科里奥利质量流量计测量的影响。
16.本发明提供的移动式流量在线校准系统，可以利用移动流量校准装置对流体管线上正在工作的流量计进行在线标定。
附图说明
17.图1是本发明实施例的移动式流量在线校准系统中的移动流量校准装置的结构示意图；
18.图2是本发明实施例的移动式流量在线校准系统中，过程介质温度对基准质量流量计零点影响拟合曲线示意图；
19.图3是本发明实施例的移动式流量在线标定系统中，利用移动流量校准装置对流体管线上正在工作的流量计进行校准测试的示意图。
具体实施方式
20.以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限
制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
21.如图1-图3所示，本发明实施例所提供的一种移动式流量在线校准系统，其特征在于：包括过程数据采集、补偿和诊断控制器、温度变送器和压力变送器，实时检测操作过程温度和压力；
22.所述移动流量校准装置包括底座10，及分别安装在底座10上的流体入口阀12、流体出口阀13、基准科里奥利质量流量计11、过程数据采集、补偿和诊断控制器14、压力变送器15、温度变送器16；
23.所述流体入口阀12的流体入口装有一入口法兰121，流体入口阀12的流体出口接到基准流量计11的流体入口，基准流量计11的流体出口经压力变送器15、温度变送器16接到流体出口阀13的流体入口，流体出口阀13的流体出口装有一出口法兰131，基准流量计11的流量信号输出端口接到数据采集控制器14的标定数据采集端口；
24.在对移动流量校准装置温度影响测试过程中，将不同温度的测量介质(水)通过入口法兰121，流体入口阀12，再到基准科里奥利质量流量计11，再经出口阀13和流体出口法兰131，使基准科里奥利质量流量计内测量介质(水)处于所需温度。切断入口阀12和出口阀13，使基准科里奥利质量流量计11内测量介质(水)处于静止状态，获得温度对基科里奥利质量准流量计11的影响量，并将拟合曲线保存在过程数据采集、补偿和诊断控制器14中。
25.图2为温度对基准科里奥利质量流量计11的影响量拟合曲线例，以有限温度点的测量值(如在0℃～50℃范围，取5个温度点)，拟合出在特定温度范围标准科里奥利质量流量计零点受操作介质温度的影响量。
26.过程数据采集、补偿和诊断控制器14通过采集质量流量计变送器111中的测量的过程参数对应的流量、密度、流量计驱动增益、检测线圈信号，计算科里奥利质量流量计11工作状态置信度p，该置信度p与质量流量计工作状态所测介质的密度，以及流量计驱动增益量值和检测线圈信号强度相关。置信度p与操作介质密度相关性由实验测量统计数据获得，流量计驱动增益在某一特定区间内，置信度p与流量计驱动增益成减函数关系，与检测线圈信号强度成增函数关系；以科里奥利质量流量计11工作置信度p作为判断流量计是否工作在准确测量状态的参数。
27.将移动流量校准装置在标准实验室检测(一般使用恒温水作为检测介质)时，计算所得科里奥利质量流量计11工作状态置信度为基准pb。在检测被检工作流量计31过程中计算所得科里奥利质量流量计11工作状态置信度pa,将工作过程计算所得工作状态置信度pa与基准置信度pb之间的比值作为判断流量计是否在满足测量准确度范围的依据。当pa/pb值在设定阈值范围之内，可以确定作为标准表的科里奥利质量流量计11检测数据满足准确测量条件，检测数据可以作为现场校准标准数据使用。
28.本发明实施例中，所述科里奥利质量流量计11采用的是科里奥利(coriolis)质量流量计。
29.本发明实施例适用于对正在工作的流量计31进行在线校准，其使用方法如下：
30.利用移动流量校准装置对流体管线上正在工作的流量计31进行校准时，利用管件将移动流量校准装置中的入口法兰、出口法兰通过管件分别接到目标管线上，并使之位于待标定的目标流量计的下游，使得流经待标定的目标流量计31的流体能全部流过移动流量校准装置中的科里奥利质量流量计11，比如图3所示的目标管线上，在待标定的目标流量计
31的下游设有一个切断阀33，并在切断阀33的两侧分置有两个旁路阀32、34，在旁路阀34的下游设有一个调节阀37，利用软管35将移动流量校准装置中的入口法兰接到旁路阀32，利用软管36将移动流量校准装置中的出口法兰接到旁路阀34，然后将调节阀37、两个旁路阀32、34及移动流量校准装置中的流体入口阀12、流体出口阀13开启，并将切断阀33关闭，即可使流经待标定的目标流量计31的流体能全部流过移动流量校准装置中的基准流量计11，从而可以利用基准质量流量计11对目标流量计31进行标定，通过下游的调节阀37可以调节所需标定的流量，数据采集控制器14用于采集基准流量计11输出的流量信号,并根据采集值计算被标定的目标流量计31的流量系数。
31.在标定目标流量计31时，过程数据采集、补偿和诊断控制器14通过温度变送器16测量操作条件过程介质温度，基于工作流量计正常操作流量，以及该操作温度基准质量流量计11基于操作温度和标定温度偏差产生的零点偏差影响。
32.例如：现场被检测工作流量计31正常操作流量为10t/h，操作温度为28℃,移动流量校准装置在标准实验室检测时介质温度为22℃。通过过程数据采集、补偿和诊断控制器14中的温度对科里奥利质量流量计11零点影响值拟合曲线，确定作为标准表科里奥利质量流量计11在该工作流量计操作温度28℃条件将产生 1.5kg/h影响，由此计算因零点偏差带来的测量结果影响为：
33.( 1.5/10000)*100％＝ 0.015％
34.在最终确定被检侧工作流量计仪表系数时，需将上述影响综合计算到偏差中。
35.过程数据采集、补偿和诊断控制器14通过采集质量流量计变送器111中的测量的过程参数对应的流量、密度、流量计驱动增益、检测线圈信号，计算科里奥利质量流量计11工作状态置信度。当计算pa/pb值在设定阈值范围之内，可以确定作为标准表的科里奥利质量流量计11检测数据满足准确测量条件，检测数据有效。
36.通过上述方法，实现了作为标准表科里奥利质量流量计11的精确测量和数据的可信度的保障。