自发电液体流量计装置及实现自发电液体流量计量的方法

专利2025-05-21  33


本发明涉及流量计设备,尤其涉及液体涡轮流量计领域,具体是指一种自发电液体流量计装置及其实现自发电液体流量计量处理的方法。


背景技术:

1、液体涡轮流量计是一种精密测量流量的测量仪表,其工作原理为:流动流体的动力驱使涡轮叶片旋转,其旋转速度与通过的体积流量存在一定的比例关系,通过涡轮流量计的流体体积示值是以叶片的转数为基准的。涡轮流量计由于其测量精度高,重复性和稳定性好、量程范围宽、对流量变化反应迅速、抗干扰能力强、信号便于传输等特点,广泛应用于石油、化工、电力、燃气管网、城市燃气等领域,并被广泛应用于贸易结算。

2、现有技术存在以下问题:

3、1、目前市场上存在的涡轮流量计未安装自发电装置,在进行一些灵活的测量工作时需要考虑到流量计整体的供电问题,外接电源如果距离较远会给测量工作带来很大的不便,而使用电池则需要定期更换,操作时也要考虑人员维护问题。

4、2、传统的涡轮流量计内部结构较为复杂,对通过的流体有一定的阻塞作用,如果应用到水枪等装置上还会对出水的速度和出口压力有很大的影响,从而影响被测量装置的实际效果。


技术实现思路

1、本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点,提供了一种满足便捷性好、实用性好、适用范围较为广泛的自发电液体流量计装置及其实现自发电液体流量计量处理的方法。

2、为了实现上述目的,本发明的自发电液体流量计装置及其实现自发电液体流量计量处理的方法如下:

3、该自发电液体流量计装置及其实现自发电液体流量计量处理的方法,其主要特点是,所述的装置包括阀体、凹槽、环形滑轮、轴承、扇叶、线圈模块、磁感应线圈、连接柱、轴承滚珠和强磁铁,所述阀体的内部安装有凹槽,所述凹槽的内部嵌有环形滑轮,所述环形滑轮的一侧装有六个等距的轴承,所述轴承的外侧均对应安装一个扇叶,所述轴承与凹槽之间装有轴承滚珠,所述环形滑轮上在所述轴承中间埋有强磁铁,所述阀体在所述强磁铁位置的外侧安装有线圈模块,绕有磁感应线圈;所述阀体的顶部安装有连接柱。

4、较佳地,所述的扇叶与环形滑轮连接,环形滑轮通过六个等距的轴承和磁性滚珠作支撑,嵌入在阀体的内侧。

5、较佳地,所述的连接柱的顶部安装有处理器模块,所述处理器模块的前面安装有显示屏;所述的处理器模块包括线圈电流频率检测单元和流量运算单元,所述线圈电流频率检测单元与流量计相连接,用于通过计算零交叉点的数量来检测转子的频率;所述流量运算单元与线圈电流频率检测单元相连接,用于接收线圈电流频率检测单元传来的转子频率信号并运算处理;所述显示屏与处理器模块连接,用于实时显示流量运算单元计算的流量结果。

6、较佳地,所述的阀体的外侧安装有电路模块,所述电路模块内设置有整流电路以及蓄电池,用于将磁感应线圈产生的交流电经过整流和稳压电路后输送到蓄电池单元中储存起来,对装置进行供电。

7、较佳地,所述的线圈模块包括缠绕在阀体外侧的六匝均匀等距分布的磁感应线圈,每相2匝对称分布,当磁性转子旋转时,磁感应线圈中产生三相交流电。

8、较佳地,所述的强磁铁为汝铁硼强磁材料,强磁铁的n极方向和s极方向均垂直于环形滑轨的切线方向。

9、较佳地,所述的装置的扇叶在液体流经阀体时受到冲击,产生的纵向作用力带动环形滑轮和强磁铁旋转;

10、强磁铁在旋转时产生稳定的运动磁场,在运动磁场的作用下,缠绕在阀体外侧的磁感应线圈产生感应电流;

11、感应电流通过电路模块的整流电路传输到蓄电池中,并对处理器模块进行供电;

12、处理器模块中的流量运算单元对流量计传输来的数据进行多项式拟合,将处理后的结果数据输送到显示屏上并进行实时显示。

13、该利用上述装置实现自发电液体流量计量处理的方法,其主要特点是,所述的方法包括以下步骤:

14、(1)得到基于最小二乘法进行多项式拟合的算法;

15、(2)处理器模块的线圈电流频率检测单元与流量计连接,通过计算零交叉点的数量来检测转子的频率;

16、(3)处理器模块的流量运算单元接收线圈电流频率检测单元传输的转子频率信号并运算处理;

17、(4)显示屏显示输出流量运算单元拟合后的结果数据。

18、较佳地,所述的步骤(1)具体包括以下步骤:

19、(1.1)确定拟合转子频率f和流量点q的算法;

20、(1.2)选取不同阶次的多项式拟合模型;

21、(1.3)对液体流量计进行实际测量,获得拟合数据;

22、(1.4)根据测量样本对多项式拟合;

23、(1.5)评估模型并选择最佳拟合模型。

24、较佳地,所述的步骤(1.2)中选取不同阶次的多项式拟合模型,具体为:

25、根据以下公式选取不同阶次的多项式拟合模型:

26、多项式1:q=a(1)+a(2)f+a(3)f2;

27、多项式2:q=a(1)+a(2)f+a(3)f2+a(4)f3;

28、多项式3:q=a(1)+a(2)f+a(3)f2+a(4)f3+a(5)f4;

29、多项式4:q=a(1)+a(2)f+a(3)f2+a(4)f3+a(5)f4+a(6)f5;

30、其中,q为流量点,f为转子频率,a(1),…,a(6)均为待确定拟合曲线的参数。

31、采用了本发明的自发电液体流量计装置及其实现自发电液体流量计量处理的方法,内部结构具有很大的改变和优化,将传统设置在中心位置的涡轮扇叶改成嵌入在阀体内壁上,通过计算并改变扇叶的大小和角度,当高压流体通过时,可以大大减小对于叶片的冲击作用,从而减少了涡轮流量计的内部结构对于流体流速和出口压力的影响作用,最大的程度避免了流量计对被测设备的效果影响,可以应用于高压水枪等领域。由于改变了涡轮流量计的传统结构,其仪表系数与流量之间会存在复杂的非线性关系,本发明在实施过程需要对其进行非线性拟合补偿,通过实际测量工作环境下的转子频率及流量点数据,使用多项式拟合的方法对本发明液体流量计进行非线性补偿,增强流量测量结果之间的可比性,对保证测量值准确有效具有重要意义。



技术特征:

1.一种自发电液体流量计装置,其特征在于,所述的装置包括阀体、凹槽、环形滑轮、轴承、扇叶、线圈模块、磁感应线圈、连接柱、轴承滚珠和强磁铁,所述阀体的内部安装有凹槽,所述凹槽的内部嵌有环形滑轮,所述环形滑轮的一侧装有六个等距的轴承,所述轴承的外侧均对应安装一个扇叶,所述轴承与凹槽之间装有轴承滚珠,所述环形滑轮上在所述轴承中间埋有强磁铁,所述阀体在所述强磁铁位置的外侧安装有线圈模块,绕有磁感应线圈;所述阀体的顶部安装有连接柱。

2.根据权利要求1所述的自发电液体流量计装置,其特征在于,所述的扇叶与环形滑轮连接,环形滑轮通过六个等距的轴承和磁性滚珠作支撑,嵌入在阀体的内侧。

3.根据权利要求1所述的自发电液体流量计装置,其特征在于,所述的连接柱的顶部安装有处理器模块,所述处理器模块的前面安装有显示屏;所述的处理器模块包括线圈电流频率检测单元和流量运算单元,所述线圈电流频率检测单元与流量计相连接,用于通过计算零交叉点的数量来检测转子的频率;所述流量运算单元与线圈电流频率检测单元相连接,用于接收线圈电流频率检测单元传来的转子频率信号并运算处理;所述显示屏与处理器模块连接,用于实时显示流量运算单元计算的流量结果。

4.根据权利要求1所述的自发电液体流量计装置,其特征在于,所述的阀体的外侧安装有电路模块,所述电路模块内设置有整流电路以及蓄电池,用于将磁感应线圈产生的交流电经过整流和稳压电路后输送到蓄电池单元中储存起来,对装置进行供电。

5.根据权利要求1所述的自发电液体流量计装置,其特征在于,所述的线圈模块包括缠绕在阀体外侧的六匝均匀等距分布的磁感应线圈,每相2匝对称分布,当磁性转子旋转时,磁感应线圈中产生三相交流电。

6.根据权利要求1所述的自发电液体流量计装置,其特征在于,所述的强磁铁为汝铁硼强磁材料,强磁铁的n极方向和s极方向均垂直于环形滑轨的切线方向。

7.根据权利要求1所述的自发电液体流量计装置,其特征在于,所述的装置的扇叶在液体流经阀体时受到冲击,产生的纵向作用力带动环形滑轮和强磁铁旋转;

8.一种利用权利要求1所述的装置实现自发电液体流量计量处理的方法,其特征在于,所述的方法包括以下步骤:

9.根据权利要求8所述的实现自发电液体流量计量处理的方法,其特征在于,所述的步骤(1)具体包括以下步骤:

10.根据权利要求9所述的实现自发电液体流量计量处理的方法,其特征在于,所述的步骤(1.2)中选取不同阶次的多项式拟合模型,具体为:


技术总结
本发明涉及一种自发电液体流量计装置,包括阀体、凹槽、环形滑轮、轴承、扇叶、线圈模块、磁感应线圈、连接柱、轴承滚珠和强磁铁,阀体的内部安装有凹槽,凹槽的内部嵌有环形滑轮,环形滑轮的一侧装有六个等距的轴承,轴承的外侧均对应安装一个扇叶,轴承与凹槽之间装有轴承滚珠,环形滑轮上在轴承中间埋有强磁铁,阀体在强磁铁位置的外侧安装有线圈模块,绕有磁感应线圈。本发明还涉及一种实现自发电液体流量计量处理的方法。采用了本发明的自发电液体流量计装置及其实现自发电液体流量计量处理的方法,当高压流体通过时,可以大大减小对于叶片的冲击作用,从而减少了涡轮流量计的内部结构对于流体流速和出口压力的影响作用,最大的程度避免了流量计对被测设备的效果影响。

技术研发人员:仵大奎,赵鹏程,周文举,王海宽,任新振
受保护的技术使用者:上海大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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