一种提高可变节流孔流量计的精度的方法，包括针对不同的节流孔开口和不同的差压来表征流量计节流孔的流量系数。该方法对于如下流量计量和控制装置特别有用，该装置包括具有至少一个平面内壁的流体流导管和具有配置成与所述流体流导管的至少一个平面内壁配合的直线边缘的元件。该元件相对于所述导管可移动，以便限定流量节流孔并改变所述节流孔的横截面积。该装置也包括处理器，配置成基于节流孔的横截面积、差压和流量系数来计算流体流量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请于2005年6月24日以美国国家公司Rivatek Incorporated以及美国公民John Allan Kielb、Grant Bradley Edwards和Dennis JohnSmith的名义作为PCT国际专利申请提交，并且要求以下申请的优先权美国专利技术专利申请第10/877,377号，提交于2004年6月25日，和美国专利技术专利申请(申请号未知)，提交于2005年6月22日，这些申请通过引用结合于此。 专利技术
技术介绍
领域本专利技术总体上涉及流体流量计量和控制装置，更具体地，涉及用于这种流量装置的与软件相关的校正方法。
技术介绍
在过程控制行业，当需要小量流体用于制造过程时，通常使用小直径管以低流量来输送过程流体。管的横截面几乎总是圆形的。用来测量管内流量的仪表必须与在管内流动的流体交界，同时使对流体流的干扰最小。为了使对流体流的干扰最小，所述仪表典型地包括圆形横截面以便与管的横截面相匹配。对于测量节流孔上的压力变化的流量计，流量由以下方程1定义Q=C·Ao·(11-(AoAP)2)12·(2·(Phi-Plo)ρ)12]]>方程1其中Q＝体积流量C＝节流孔排放系数(discharge coefficient) Ao＝节流孔的横截面积Ap＝管道的横截面积Phi＝上游压力Plo＝下游压力ρ＝流体密度差压测量(Phi-Plo)可以这样完成使用两个单独的压力测量并将它们组合以得到压力差或压力降，或使用如图14中所表示的单个装置。当节流孔和差压测量被用来计算通过大管道的流量时，它们通常是栓接或附着于管道的分立装置。也有可用来测量小管中的流量的装置，其将节流孔和压力传感器集成在同一壳体内。在几乎所有情况下，测量装置节流孔具有固定的尺寸，用于测量固定的流量范围内的流量。节流孔的流量特性或“流量系数”由制造者测量或根据设计来确定。对于分立系统，终端用户可以基于方程1中的参数计算流量，包括制造者所提供的排放系数。在集成的系统中，排放系数可以简单地作为制造者所执行的总的装置校准的一部分来考虑并且保持恒值。当流量接近计量器所设计的流量范围的上端时，即，在对于给定的流量变化、压力变化相对大的情况下，差压节流孔流量计量是最精确的。流量减小时，装置的精度减小，因为对于给定的流量变化，压力变化相对小。这种现象也可以描述为图15的曲线图中所示的差压-流量比的减小。因为必须精确地知道压差以计算流量，差压测量的任何误差导致流量计算的误差。由于曲线的斜率在低流量时较陡(见图15)，任何压力测量误差导致较大的流量计算误差。为了利用节流孔和差压测量在较大的流量范围内进行较为精确的流量测量，使用尺寸可变的节流孔会是有利的。通过针对每一种流量提供相对高的压差，尺寸可变节流孔可用来提高节流孔开口范围内的流量测量精度。然而，尽管计算流体动力学(CFD)软件可用来优化尺寸可变节流孔的设计，当节流孔的尺寸改变时，排放系数仍有小的变化。这种变化是由于所述装置设计用来测量的流量的范围和对节流孔的排放系数有贡献的物理因素所导致的。一些尺寸可变节流孔装置设计成覆盖开始于层流区、结束于湍流区的流量范围，这使得排放系数可能会在不同的流量范围内变化。而且，众所周知的是，节流孔的排放系数由与流体和节流孔形状相关的物理效应的组合构成。当节流孔设置为非常小的开口时，流动通道的壁的表面积相对于流动通道的横截面积是大的。这是因为得到了“狭缝”型开口。在狭缝型开口中，在流动通道的节流孔区，液体对壁的粘性力变得比开口较大时大得多。壁表面积对流动通道横截面积的较大比率具有降低节流孔排放系数的效果。尽管可变节流孔流量计具有将流量计的量程扩展10倍或更多倍的优点，但它会具有精度减小的固有缺点，这归因于排放系数在不同开口时以及对于任何给定开口尺寸时的不同流量的轻微改变。除了上述与排放系数有关的缺点外，由于几个其它的原因，已知的可变节流孔装置是低效的。第一，已知的可变节流孔装置典型地使用圆形或弯曲部件，其相对于流体流移动以改变节流孔的尺寸。由于这些部件的弯曲特性，节流孔的形状随着节流孔尺寸的改变而改变，当在某个节流孔尺寸范围内计算流体流量时，这产生显著的误差。第二，节流孔形状的改变导致对于流量范围的至少一部分非理想的节流孔形状。这导致流量改变时对于任何给定开口的不一致的流量特性，从而再次导致流体流量计算的误差。克服已知的流量控制和计量装置的这些和其它缺点的流量装置将是本领域内的重要进步。
技术实现思路
本专利技术总体上涉及用于诸如差压流量计量和控制装置的流量装置的与软件相关的校正方法。根据以下结合附图对本专利技术说明性实施例的详细描述，本专利技术的这些目的和进一步的目的将更加清楚。附图说明参考附图可以对所述说明性实施例作最好的描述，其中图1是根据专利技术原理的流量装置的顶部透视图；图2是图1所示的流量装置的顶部平面视图； 图3是沿横截面指示3-3所取的图2所示的流量装置的一个示例配置的横截面视图；图4是沿横截面指示4-4所取的图3所示的示例流量装置的横截面视图；图5是图3所示装置的节流孔和可移动元件部分的放大视图；图6是沿横截面指示6-6所取的图2所示的示例流量装置的横截面视图；图7是沿横截面指示7-7所取的图2所示的示例流量装置横截面视图，该示例装置具有到节流孔的长方形入口；图8是沿横截面指示8-8所取的图2所示的示例流量装置的横截面视图；图9是根据本专利技术原理的示例流量装置的示意性过程图；图10是针对根据本专利技术原理的示例可变节流孔流量装置、基于节流孔尺寸和压差的排放系数的示例阵列；图11是流体流量控制装置的图示；图12是表示根据本专利技术的原理确定通过流量装置的流体流量的示例方法的流程图；图13是表示根据本专利技术的原理确定通过流量装置的流体流量的另一个示例方法的流程图；图14是配置成测量节流孔上的压差的压差测量装置的图示；图15是表示具有固定节流孔尺寸的示例流量装置的流量对压差的曲线图；图16是表示仿真流量装置的排放系数对节流孔尺寸的曲线图；图17是表示具有固定节流孔尺寸的仿真流量装置的排放系数对流量的曲线图； 图18是表示节流孔的已知流量系数值对雷诺数的曲线图；图19是表示将根据本专利技术原理来近似的典型数据点集的三维曲线图；图20是针对根据本专利技术原理的示例可变节流孔流量装置、基于节流孔尺寸的流量系数和雷诺数除以流量系数的值的示例阵列；图21是示出三角剖分产生的误差的曲线图；图22A和22B是示出对图19中所示的数据点集的多项式曲线拟合的二维和三维曲线图；图23是示出原始数据和多项式之间的残值或差的曲线图；图24A和24B示出分散数据和半网格化数据之间的差别；图25A和25B是示出图22A和22B以及所得到的三角剖分的样本数据集的顶视图的曲线图；图26是示出图22A和22B的三角剖分残余表面的三维曲线图；图27示出两个平行网格线之间的三角剖分区的构造；以及图28是表示根据本专利技术原理确定通过流量装置的流体流量的另一个示例方法的流程图。具体实施例方式本专利技术总体上涉及流体流量计量和控制装置，更具体地，涉及尺寸可变节流孔流量装置和用于这种流量装置的与软件相关的校正方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种计量通过可变节流孔的流体流量的方法，该方法包括以下步骤：确定由所述可变节流孔所限定的横截面积；测量所述可变节流孔上的压差；利用所确定的横截面积和所测量的压差来确定排放系数；以及利用所确定的排放系数来确定通 过所述可变节流孔的流体流量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰艾伦基尔布，格兰特布雷德利爱德华兹，丹尼斯约翰史密斯，
申请(专利权)人：瑞瓦泰克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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