一种临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统及方法与流程

本发明涉及天然气计量工业，具体涉及一种临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统及方法。

背景技术：

1、随着经济的快速发展，天然气已经成为日常生产生活中重要的能源，尤其对于城市居民，天然气已经成为日常生活的必需品。天然气计量是实现单位统一、量值准确可靠的方式，对于保证科学研究和工业生产中的测量结果的准确性至关重要。

2、天然气流量量值溯源的源头之一来自质量时间法标准装置，该装置通过对临界流音速喷嘴进行校准，将天然气流量量值传递到下一层级，临界流音速喷嘴通过对标准涡轮流量计进行校准，能够将天然气流量量值传递到工作层级。在天然气流量量值传递的过程中，需要使临界流音速喷嘴达到临界流的状态，即达到一定的背压比。其中，滞止压力与背压比测量的准确将直接影响量值传递的结果。

3、但是，现有的相关技术中无法准确地对临界流音速喷嘴的压力进行测量，以准确地对临界流音速喷嘴的临界流状态进行监控，从而导致天然气流量量值传递的准确性降低。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是无法准确地对临界流音速喷嘴的压力进行测量的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统及方法，具体采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统，包括：绝对压力测量装置、第一压差测量装置和数据采集处理系统。其中，绝对压力测量装置和第一压差测量装置分别与数据采集处理系统连接，绝对压力测量装置设置在待测临界流音速喷嘴和标准涡轮流量计之间，第一压差测量装置设置在待测临界流音速喷嘴和绝对压力测量装置之间，待测临界流音速喷嘴与标准涡轮流量计位于同一条管线上。具体的，绝对压力测量装置用于测量第一压力值，第一压力值用于表征待测临界流音速喷嘴与标准涡轮流量计之间的压力大小。第一压差测量装置用于测量第一压差值，第一压差值用于表征待测临界流音速喷嘴与绝对压力测量装置之间的压差大小。数据采集处理系统用于获取第一压力值和第一压差值，并根据第一压力值和第一压差值确定待测临界流音速喷嘴的压力值。

4、该临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统，通过绝对压力测量装置和第一压差测量装置可以测量待测临界流音速喷嘴与标准涡轮流量计之间的压差和压力测量，即第一压力值和第一压差值。进一步的，通过数据采集处理系统可以根据第一压力值和第一压差值确定待测临界流音速喷嘴的压力值。这样，实现了对临界流音速喷嘴的压力冗余测量，以对临界流音速喷嘴的临界流状态进行监控，从而提高对临界流音速喷嘴的压力测量的准确性。

5、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，该系统还包括：第二压差测量装置，第二压差测量装置和数据采集处理系统连接，第二压差测量装置设置在标准涡轮流量计和绝对压力测量装置之间。其中，第二压差测量装置用于测量第二压差值，第二压差值用于表征标准涡轮流量计与绝对压力测量装置之间的压差大小。数据采集处理系统还用于获取第二压差值，并根据第一压力值、第一压差值和第二压差值确定流量转化系数。

6、在本实现方式中，通过流量转化系数能够将待测临界流音速喷嘴处的天然气流量量值准确地转换到标准涡轮流量计处，即实现了准确地进行天然气流量量值传递，并能够保证在天然气流量量值传递过程中待测临界流音速喷嘴达到背压比，进而提高了压力工况转化的准确性。

7、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述流量转化系数的表达式为：

8、

9、其中，k用于表示流量转化系数，p用于表示第一压力值，δp1用于表示第一压差值，δp2用于表示第二压差值。

10、在本实现方式中，通过上述表达式的流量转化系数能够将待测临界流音速喷嘴处的天然气流量量值准确地转换到标准涡轮流量计处，进一步提高了压力工况转化的准确性。

11、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述待测临界流音速喷嘴的压力值为第一压力值和第一压差值之和。

12、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述绝对压力测量装置为绝压变送器，和/或，第一压差测量装置为差压变送器。

13、在本实现方式中，绝压变送器作为绝对压力测量装置的一种实现方式，能够准确、有效地测量第一压力值。差压变送器第一压差测量装置的一种实现方式，能够准确、有效地测量第一压差值。

14、结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，上述第二压差测量装置为差压变送器。

15、在本实现方式中，差压变送器第二压差测量装置的一种实现方式，能够准确、有效地测量第二压差值。

16、第二方面，本发明提供一种临界流音速喷嘴的压力冗余测量方法，应用于临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统，该临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统包括：绝对压力测量装置、第一压差测量装置和数据采集处理系统。该方法包括：首先，通过绝对压力测量装置测量第一压力值，第一压力值用于表征待测临界流音速喷嘴与标准涡轮流量计之间的压力大小，待测临界流音速喷嘴与标准涡轮流量计位于同一条管线上。然后，通过第一压差测量装置测量第一压差值，第一压差值用于表征待测临界流音速喷嘴与绝对压力测量装置之间的压差大小。最后，通过数据采集处理系统获取第一压力值和第一压差值，并根据第一压力值和第一压差值确定待测临界流音速喷嘴的压力值。

17、结合第二方面，在一种可选择的实现方式中，临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统还包括：第二压差测量装置。该方法还包括：通过第二压差测量装置测量第二压差值，第二压差值用于表征标准涡轮流量计与绝对压力测量装置之间的压差大小。通过数据采集处理系统获取第二压差值，并根据第一压力值、第一压差值和第二压差值确定流量转化系数。

18、第三方面，提供一种电子设备，包括：存储器、一个或多个处理器；存储器与处理器耦合；其中，存储器中存储有计算机程序代码，计算机程序代码包括计算机指令，当计算机指令被处理器执行时，使得电子设备执行如上述第二方面及其任一种可选择的方法。

19、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，包括计算机指令，当计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如上述第二方面及其任一种可选择的方法。

20、可以理解地，上述第二方面提供的临界流音速喷嘴的压力冗余测量方法、第三方面的电子设备，第四方面的计算机可读存储介质所能达到的有益效果，可参考第一方面及其任一种可能的设计方式中的有益效果，此处不再赘述。

技术特征：

1.一种临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统，其特征在于，包括：绝对压力测量装置、第一压差测量装置和数据采集处理系统；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第二压差测量装置，所述第二压差测量装置和所述数据采集处理系统连接，所述第二压差测量装置设置在所述标准涡轮流量计和所述绝对压力测量装置之间；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述流量转化系数的表达式为：

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待测临界流音速喷嘴的压力值为所述第一压力值和所述第一压差值之和。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述绝对压力测量装置为绝压变送器，和/或，所述第一压差测量装置为差压变送器。

6.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述第二压差测量装置为差压变送器。

7.一种高压临界流音速喷嘴冗余测量方法，应用于临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统，所述临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统包括：绝对压力测量装置、第一压差测量装置和数据采集处理系统；其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统还包括：第二压差测量装置；所述方法还包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、一个或多个处理器；所述存储器与所述处理器耦合；其中，所述存储器中存储有计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行如权利要求7或8所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求7或8所述的方法。

技术总结本发明提供一种临界流音速喷嘴的压力冗余测量系统及方法，该系统包括：绝对压力测量装置、第一压差测量装置和数据采集处理系统。其中，绝对压力测量装置设置在待测临界流音速喷嘴和标准涡轮流量计之间，第一压差测量装置设置在待测临界流音速喷嘴和绝对压力测量装置之间。绝对压力测量装置用于测量待测临界流音速喷嘴与标准涡轮流量计之间的第一压力值。第一压差测量装置用于测量待测临界流音速喷嘴与绝对压力测量装置之间的第一压差值。数据采集处理系统用于根据第一压力值和第一压差值确定待测临界流音速喷嘴的压力值。这样，实现了对临界流音速喷嘴的压力冗余测量，以对临界流状态进行监控，从而提高对临界流音速喷嘴的压力测量的准确性。技术研发人员：韩巍,韩旭,刘译文,郭哲,黄冠文,郭涛,伍开成,李雪健,牛锦皓,陆玉城,韩涛,孙楠,谭梓琦,徐郁文,张瑛琦,张熙然,魏娜,徐勤,张宇光受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17