本發(fā)明涉及氣體流量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多組分氣體流量測(cè)量的補(bǔ)償方法及計(jì)量裝置。

背景技術(shù)：

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是利用熱傳導(dǎo)原理測(cè)量氣體質(zhì)量流量的儀表，根據(jù)熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的基本原理，其計(jì)量輸出的準(zhǔn)確性，同時(shí)取決于氣體流量信號(hào)和被測(cè)氣體介質(zhì)參數(shù)的物理特性，當(dāng)被測(cè)氣體介質(zhì)的參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，對(duì)其計(jì)量性能產(chǎn)生很大的影響。影響計(jì)量準(zhǔn)確性的被測(cè)氣體介質(zhì)參數(shù)主要包括導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和與濕度相關(guān)的密度值，當(dāng)被測(cè)氣體介質(zhì)的組分和濕度發(fā)生變化時(shí)其定壓比熱容值和熱導(dǎo)率值隨之改變，對(duì)其計(jì)量準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大的影響。

目前國家計(jì)量檢定規(guī)程中對(duì)現(xiàn)有技術(shù)熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的校準(zhǔn)依然是在空氣為介質(zhì)的條件下，采用體積法標(biāo)定，其測(cè)量結(jié)果無法消除熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)在實(shí)際測(cè)量中，氣體介質(zhì)組分發(fā)生變化時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的誤差。

現(xiàn)有技術(shù)的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)為了消除這一誤差采用的補(bǔ)償方法，都是采用固定氣體組分或者用傳感器測(cè)量出主要成分的方法來確定介質(zhì)氣體組分的構(gòu)成，之后采用已知組分氣體測(cè)量修正數(shù)據(jù)擬合模擬計(jì)算得到一個(gè)多組分氣體估算誤差修正值，來消除多組分氣體組分變化對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的誤差。

現(xiàn)有技術(shù)的采用的補(bǔ)償方法，首先在復(fù)雜多組分氣體的測(cè)量中，用于擬合模擬計(jì)算的已知?dú)怏w種類數(shù)量要少于實(shí)際組分的種類數(shù)量；其次，每種氣體的含量不是擬合計(jì)算中估算的固定值，是實(shí)時(shí)變化的；所以，擬合模擬計(jì)算的修正數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的誤差無法準(zhǔn)確估算，誤差也非常大。

綜上所述，量值溯源是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧恐祩鬟f過程，通過擬合計(jì)算得到的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是一個(gè)估算值，不能滿足量值溯源的要求。

被測(cè)介質(zhì)濕度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)和密度有直接的影響，從而影響了熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性，現(xiàn)有技術(shù)的熱式氣體質(zhì)量流量補(bǔ)償方法，還沒有對(duì)濕度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼撌觥?/p>

因此，采用現(xiàn)有技術(shù)的氣體質(zhì)量流量補(bǔ)償方法的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)，不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量出多組分氣體組分變化對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的誤差，無法滿足溯源到國家計(jì)量 基準(zhǔn)的技術(shù)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種多組分氣體流量測(cè)量的補(bǔ)償方法及計(jì)量裝置，以解決測(cè)量多組分氣體時(shí)計(jì)量準(zhǔn)確性較差的問題，滿足溯源到國家計(jì)量基準(zhǔn)的技術(shù)要求。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是包括下列步驟：

步驟1：獲取兩只流量傳感器和流量計(jì)量?jī)x表的流量電壓值，以及介質(zhì)壓力、溫度和濕度值，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，計(jì)算得到所獲取的流量電壓對(duì)應(yīng)的流量值；

步驟2：根據(jù)所獲取的氣體介質(zhì)壓力、溫度、濕度值和計(jì)算所得到的流量值，分別計(jì)算流量傳感器和流量計(jì)量?jī)x表的標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量；

步驟3：用計(jì)算得到的補(bǔ)償量對(duì)流量值分別進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后流量值；

步驟4：用補(bǔ)償后的所述兩只流量流量傳感器的流量值進(jìn)行計(jì)算，得到熱式氣體質(zhì)量流量傳感器在同介質(zhì)工況下的流量組分修正系數(shù)；

步驟5：用計(jì)算得到的流量組分修正系數(shù)修正熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表補(bǔ)償后的流量值，計(jì)算得出所述計(jì)量?jī)x表測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值。

本發(fā)明所述步驟1具體步驟如下：

獲取介質(zhì)壓力值p₁、p₂和p₃、溫度值t₁、t₂以及濕度值h₁、h₂；獲取A、B兩只流量傳感器和流量計(jì)量?jī)x表C流量電壓值；該電壓值為初始電壓值U，Q₁表示為初始流量值，即工作狀態(tài)下的流量值；

流量傳感器電壓值與流量換算公式：

式中：Q₁—初始流量值(Nm³/h)；

U_i—瞬時(shí)流量電壓值(mV)；

U_max—滿量程流量電壓值(mV)；

U_min—最小流量電壓值(mV)；

Q_max—滿量程流量值(Nm³/h)；

Q_min—最小流量值(Nm³/h)。

具體地，獲取容積式氣體流量傳感器A的流量電壓值U_a，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，得到所獲取的流量電壓對(duì)應(yīng)的體積流量值Q_a1；獲取熱式氣體質(zhì)量流 量傳感器B的流量電壓值U_b，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，得到所獲取的流量電壓對(duì)應(yīng)的質(zhì)量流量值Q_b1；獲取熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C的流量電壓值U_c，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，得到所獲取的流量電壓對(duì)應(yīng)的質(zhì)量流量值Q_c1。

本發(fā)明所述步驟2具體步驟如下：

根據(jù)所獲取的氣體介質(zhì)壓力值p、溫度值t、濕度值h和計(jì)算所得到的流量傳感器的流量值Q₁，分別計(jì)算流量傳感器的標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量，用△Q表示；具體地，所述補(bǔ)償量計(jì)算公式：

△Q＝Q₁-Q₀ (2)

式中:△Q—標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量(Nm³/h)

Q₀—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量值(Nm³/h)

Q₁—工作狀態(tài)下的流量值(Nm³/h)

具體地，所述容積式氣體流量的溫度、壓力補(bǔ)償方程式：

式中：V₀—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積量(Nm³)；

V—工作狀態(tài)下的體積量(m³)；

P＝P a+P g—流量計(jì)壓力檢測(cè)點(diǎn)處的絕對(duì)壓力(kPa)；

P a—當(dāng)?shù)卮髿鈮?kPa)；

P g—流量計(jì)壓力檢測(cè)點(diǎn)處的表壓力(KPa)；

P0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kPa)；

T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對(duì)溫度(273.15K)；

T—被測(cè)介質(zhì)的絕對(duì)溫度(273.15+t)(K)；

t—被測(cè)介質(zhì)溫度，用溫度傳感器檢測(cè)(℃)；

—?dú)怏w壓縮因子；

Z_n—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)；

Z g—工作狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)。

具體地，所述標(biāo)況流量與工況流量換算公式：

式中：Q0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm³/h)；

Q—工作狀態(tài)下的體積流量(m³/h)；

P＝P a+P g—工作壓力(絕對(duì)壓力)(kPa)；

P a—當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?kPa)；

P g—流量計(jì)壓力檢測(cè)點(diǎn)的表壓力(kPa)；

P0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kPa)；

T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對(duì)溫度(273.15K)；

T—被測(cè)介質(zhì)的絕對(duì)溫度(273.15+t)(K)；

t—被測(cè)介質(zhì)的溫度(℃)；

具體地，所述熱式氣體質(zhì)量流量傳感器，依據(jù)熱擴(kuò)散式恒功率原理，對(duì)多組分氣體進(jìn)行測(cè)量，其流體質(zhì)量公式為：

△P＝C_PM△T (5-1)

式中:△P—加熱電功率(W)；

C_P—流體比熱容(J/g·℃)；

M—流體質(zhì)量(kg)；

△T—測(cè)量探頭溫差(℃)；

進(jìn)一步的，所述熱式質(zhì)量流量計(jì),經(jīng)鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定，溯源到溯源到國家計(jì)量基準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)體積流量公式為：

體積流量與質(zhì)量流量換算公式：

Q_vN＝ρ_N·Q_mN (5-3)

式中:Q_vN—體積流量(m³/h)；

Q_mN—質(zhì)量流量(kg/h)；

ρ_N—?dú)怏w的標(biāo)況密度，空氣ρ_N＝1.2046(kg/m³)；

V_s—檢定條件下鐘罩的容積(L)；

P_s—為鐘罩內(nèi)氣體的絕對(duì)壓力(kPa)；

P_m—流量計(jì)處的氣體密度(kg/m³)；

T_s—鐘罩內(nèi)的熱力學(xué)溫度(K)；

T_m—流量計(jì)處的熱力學(xué)溫度(K)；

P_N—標(biāo)準(zhǔn)壓力(101.325kPa)；

T_N—標(biāo)準(zhǔn)溫度(293.15K)；

T—檢定時(shí)間(s)。

進(jìn)一步的，所述熱式質(zhì)量流量計(jì)，被測(cè)介質(zhì)濕度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)和密度有直接的影響，從而影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性，含水蒸氣的濕空氣密度計(jì)算公式：

式中:ρ₀—0℃,壓力為0.01013MPa狀態(tài)下干空氣的密度，ρ₀＝1.293(kg/m³)；

p—濕空氣的全壓力(MPa)；

p_b—溫度t時(shí)飽和空氣中水蒸氣的分壓力(MPa)；

φ—空氣的相對(duì)濕度(％RH)；

具體地，根據(jù)所獲取的氣體介質(zhì)壓力值p₁和p₂、溫度值t₁和計(jì)算所得到的容積式流量傳感器A的體積流量值Q_a1，計(jì)算所述傳感器A的標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量△Q_a1；根據(jù)所獲取的介質(zhì)濕度值h₁、壓力值p₁、溫度值t₁和和計(jì)算所得到的熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B的質(zhì)量流量值Q_b1，計(jì)算所述傳感器B的標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量△Q_b1；根據(jù)所獲取的介質(zhì)濕度值h₂壓力值p₃、溫度值t₂和和計(jì)算所得到的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C的質(zhì)量流量值Q_c1，計(jì)算所述計(jì)量?jī)x表C的標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量△Q_c1。

進(jìn)一步的，所訴“標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境”通常是指溫度為(20±2)℃，大氣壓力一般為(86～106)kPa,相對(duì)濕度為45％～75％；

進(jìn)一步的，所訴“標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境下的補(bǔ)償量”，是所述傳感器采集測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出的在標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境下儀表的補(bǔ)償量。

本發(fā)明所述步驟3具體步驟如下：

用計(jì)算得到的補(bǔ)償量△Q對(duì)流量傳感器的初始流量值Q₁分別進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后流量值Q₂；

具體地，補(bǔ)償后流量值等于初始流量值加上補(bǔ)償量，從而消除了介質(zhì)溫度、壓力和濕度變化對(duì)流量值的影響。

補(bǔ)償后流量值計(jì)算公式：

Q₂＝Q₁+△Q， (6)

式中:Q₂—補(bǔ)償后體積流量值(m³/h)；△Q—補(bǔ)償量(Nm³/h)；

Q₁—工狀體積流量(m³/h)。

進(jìn)一步的，用計(jì)算得到的補(bǔ)償量△Q_a1對(duì)流量值Q_a1進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后流量值Q_a2；用計(jì)算得到的補(bǔ)償量△Q_b1對(duì)流量值Q_b1進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后流量值Q_b2；用計(jì)算得到的補(bǔ)償量△Q_c1對(duì)流量值Q_c1進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后流量值Q_c2。

本發(fā)明所述步驟4具體步驟如下：

用修正后的所述容積式流量傳感器A的流量值Q_a2和熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B的流量值Q_b2進(jìn)行計(jì)算，得到質(zhì)量流量傳感器在同介質(zhì)工況下的流量組分修正系數(shù)K；

具體地，組分修正系數(shù)K等于容積式流量流量傳感器A的流量值Q_a2與熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B的流量值的比值，從而得到空氣介質(zhì)與實(shí)際應(yīng)用多組分氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的差別參數(shù)，即流量組分修正系數(shù)K。

流量組分修正系數(shù)K計(jì)算公式：

K＝Q_a2/Q_b2 (7)

式中:K—流量組分修正系數(shù)；Q_a2—容積式流量流量傳感器A的體積流量值(m³/h)；Q₂—熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B的體積流量值(m³/h)。

本發(fā)明所述步驟5具體步驟如下：

用計(jì)算得到的補(bǔ)償后流量值Q_c2和流量組分修正系數(shù)K進(jìn)行修正計(jì)算，計(jì)算得出所述計(jì)量?jī)x表C測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值Q。

具體地，補(bǔ)償后流量值Q_c2與流量組分修正系數(shù)K的乘積，計(jì)算得出所述計(jì)量?jī)x表C測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值Q；

標(biāo)準(zhǔn)流量值計(jì)算公式：

Q＝KQ_c2。 (8)

式中:Q—計(jì)量?jī)x表C測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值Q(m³/h)；K—流量組分修正系數(shù)；Q_c2—計(jì)量?jī)x表C補(bǔ)償后流量值Q_c2(m³/h)。

一種熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量裝置，包括：

一只容積式流量傳感器A和一只熱式質(zhì)量流量傳感器B，用于測(cè)量介質(zhì)瞬時(shí)流量電壓值，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，得到所獲取的流量電壓對(duì)應(yīng)的流量值；一個(gè)熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C，用于計(jì)量用戶使用氣體的瞬時(shí)流量值和累積流量值；

3只壓力傳感器P1、P2和P3，用于測(cè)量介質(zhì)在管道中的壓力以及流量傳感器進(jìn)氣與出氣的壓力差；

2只溫度傳感器T1和T2，用于測(cè)量介質(zhì)在管道中的溫度；

2只濕度傳感器H1和H2，用于測(cè)量介質(zhì)在管道中的濕度；

容積式流量采集單元，用于獲取容積式流量傳感器A測(cè)量的流量信號(hào)；

熱式流量采集單元，用于獲取熱式流量傳感器B測(cè)量的流量信號(hào)；

溫度采集單元，用于獲取溫度傳感器T1和T2測(cè)量的溫度信號(hào)；

壓力采集單元，用于獲取壓力傳感器P1、P2和P3測(cè)量的壓力信號(hào)；

濕度采集單元，用于獲取濕度傳感器H1和H2測(cè)量的濕度信號(hào)；

流量值計(jì)算單元，用于把獲取的流量、溫度、壓力和濕度信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)工況下的流量值；

流量補(bǔ)償計(jì)算單元，用于對(duì)初始流量值進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，計(jì)算出流量補(bǔ)償量以及流量組分修正系數(shù)；

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)流量修正計(jì)算單元的計(jì)算數(shù)據(jù)；

補(bǔ)償顯示單元，用于顯示流量修正計(jì)算單元的計(jì)算數(shù)據(jù)；

標(biāo)準(zhǔn)流量顯示單元，用于把標(biāo)準(zhǔn)流量值呈現(xiàn)到用戶終端的人機(jī)界面，便于使用氣體的用戶查詢有關(guān)用氣信息。

本發(fā)明與所述壓力采集單元相連的壓力傳感器P1，用于測(cè)量所述容積式流量傳感器A的進(jìn)口壓力值；與所述壓力采集單元相連的壓力傳感器P2，用于測(cè)量所述容積式流量傳感器A的出口壓力值；與所述壓力采集單元相連的壓力傳感器P3，用于測(cè)量所述熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C的進(jìn)口壓力值；

本發(fā)明與所述流量值計(jì)算單元和熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C相連的流量補(bǔ)償計(jì)算單元，用于獲取標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境下的流量值，計(jì)算得到流量值的補(bǔ)償量以及在同介質(zhì)工況下的流量修正系數(shù)K；

本發(fā)明與所述流量補(bǔ)償計(jì)算單元和標(biāo)準(zhǔn)流量顯示單元相連的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C，用于獲取計(jì)算得到流量值的補(bǔ)償量以及在同介質(zhì)工況下的流量修正系數(shù)K，計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)體積流量值；在所述標(biāo)準(zhǔn)流量顯示單元的人機(jī)界面上顯示標(biāo)準(zhǔn)體積流量值，并回傳數(shù)據(jù)到所述流量補(bǔ)償計(jì)算單元保存數(shù)據(jù)。

本發(fā)明有益效果是，首先在同介質(zhì)工況下，動(dòng)態(tài)獲取被測(cè)氣體的隨組分變化的流量組分修正系數(shù)，然后對(duì)用戶使用的熱式氣體質(zhì)量計(jì)量?jī)x表測(cè)量的質(zhì)量流量值進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，計(jì)算出補(bǔ)償后的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值。與現(xiàn)有技術(shù)中采用固定組分氣體流量修正因子對(duì)多組分氣體的流量值進(jìn)行修正相比，本發(fā)明是在同介質(zhì)工況下，通過實(shí)時(shí)流量 修正對(duì)流量傳感器的流量值進(jìn)行在線修正，從而消除了介質(zhì)氣體組分變化對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的誤差，減小了壓力、溫度和濕度變化對(duì)流量傳感器測(cè)量結(jié)果的影響，極大地提高了熱式氣體質(zhì)量計(jì)量裝置的測(cè)量準(zhǔn)確度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一所提供的補(bǔ)償方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二所提供的計(jì)量裝置基本結(jié)構(gòu)圖；

附圖標(biāo)記說明：

200—微處理器、201—容積式流量采集單元、202—熱式流量采集單元、203—容積式氣體流量傳感器A、204—熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B、205—數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、206—流量補(bǔ)償顯示單元、207—流量補(bǔ)償計(jì)算單元、208—標(biāo)準(zhǔn)流量顯示單元、209—熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C、210—濕度采集單元、211—濕度傳感器H2、212—濕度傳感器H1、213—壓力傳感器P3、214—壓力傳感器P2、215—壓力傳感器P1、216—溫度傳感器T2、217—溫度傳感器T1、218—壓力采集單元、219—溫采集單元、220—流量值計(jì)算單元。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。基于本發(fā)明中實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種多組分氣體的熱式氣體質(zhì)量流量測(cè)量的補(bǔ)償方法，如圖1所示，所述補(bǔ)償方法包括下步驟：

步驟1：獲取介質(zhì)壓力值p₁、p₂和p₃、溫度值t₁、t₂以及濕度值h₁、h₂；獲取A、B兩只流量傳感器和流量計(jì)量?jī)x表C流量電壓值；該電壓值為初始電壓值U，Q₁表示為初始流量值，即工作狀態(tài)下的流量值；

流量傳感器電壓值與流量換算公式：

式中：Q₁—初始流量值(Nm³/h)；

U_i—瞬時(shí)流量電壓值(mV)；

U_max—滿量程流量電壓值(mV)；

U_min—最小流量電壓值(mV)；

Q_max—滿量程流量值(Nm³/h)；

Q_min—最小流量值(Nm³/h)。

具體地，獲取容積式氣體流量傳感器A的流量電壓值U_a，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，得到所獲取的流量電壓對(duì)應(yīng)的體積流量值Q_a1；獲取熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B的流量電壓值U_b，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，得到所獲取的流量電壓對(duì)應(yīng)的質(zhì)量流量值Q_b1；獲取熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C的流量電壓值U_c，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，得到所獲取的流量電壓對(duì)應(yīng)的質(zhì)量流量值Q_c1；

步驟2：根據(jù)所獲取的氣體介質(zhì)壓力值p、溫度值t、濕度值h和計(jì)算所得到的流量傳感器的流量值Q₁，分別計(jì)算流量傳感器的標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量，用△Q表示；具體地，所述補(bǔ)償量計(jì)算公式：

△Q＝Q₁-Q₀

(2)

式中:△Q—標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量(Nm³/h)

Q₀—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量值(Nm³/h)

Q₁—工作狀態(tài)下的流量值(Nm³/h)

具體地，所述容積式氣體流量的溫度、壓力補(bǔ)償方程式：

式中：V₀—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積量(Nm³)；

V—工作狀態(tài)下的體積量(m³)；

P＝P a+P g—流量計(jì)壓力檢測(cè)點(diǎn)處的絕對(duì)壓力(kPa)；

P a—當(dāng)?shù)卮髿鈮?kPa)；

P g—流量計(jì)壓力檢測(cè)點(diǎn)處的表壓力(KPa)；

P0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kPa)；

T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對(duì)溫度(273.15K)；

T—被測(cè)介質(zhì)的絕對(duì)溫度(273.15+t)(K)；

t—被測(cè)介質(zhì)溫度，用溫度傳感器檢測(cè)(℃)；

—?dú)怏w壓縮因子；

Z_n—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)；

Z g—工作狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)。

具體地，所述標(biāo)況流量與工況流量換算公式：

式中：Q0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm³/h)；

Q—工作狀態(tài)下的體積流量(m³/h)；

P＝P a+P g—工作壓力(絕對(duì)壓力)(kPa)；

P a—當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?kPa)；

P g—流量計(jì)壓力檢測(cè)點(diǎn)的表壓力(kPa)；

P0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kPa)；

T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對(duì)溫度(273.15K)；

T—被測(cè)介質(zhì)的絕對(duì)溫度(273.15+t)(K)；

t—被測(cè)介質(zhì)的溫度(℃)；

具體地，所述熱式氣體質(zhì)量流量傳感器，依據(jù)熱擴(kuò)散式恒功率原理，對(duì)多組分氣體進(jìn)行測(cè)量，其流體質(zhì)量公式為：

△P＝C_PM△T (5-1)

式中:△P—加熱電功率(W)；

C_P—流體比熱容(J/g·℃)；

M—流體質(zhì)量(kg)；

△T—測(cè)量探頭溫差(℃)；

進(jìn)一步的，所述熱式質(zhì)量流量計(jì),經(jīng)鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定，溯源到溯源到國家計(jì)量基準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)體積流量公式為：

體積流量與質(zhì)量流量換算公式：

Q_vN＝ρ_N·Q_mN (5-3)

式中:Q_vN—體積流量(m³/h)；

Q_mN—質(zhì)量流量(kg/h)；

ρ_N—?dú)怏w的標(biāo)況密度，空氣ρ_N＝1.2046(kg/m³)；

V_s—檢定條件下鐘罩的容積(L)；

P_s—為鐘罩內(nèi)氣體的絕對(duì)壓力(kPa)；

P_m—流量計(jì)處的氣體密度(kg/m³)；

T_s—鐘罩內(nèi)的熱力學(xué)溫度(K)；

T_m—流量計(jì)處的熱力學(xué)溫度(K)；

P_N—標(biāo)準(zhǔn)壓力(101.325kPa)；

T_N—標(biāo)準(zhǔn)溫度(293.15K)；

T—檢定時(shí)間(s)。

進(jìn)一步的，所述熱式質(zhì)量流量計(jì)，被測(cè)介質(zhì)濕度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)和密度有直接的影響，從而影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性，含水蒸氣的濕空氣密度計(jì)算公式：

式中:ρ₀—0℃,壓力為0.01013MPa狀態(tài)下干空氣的密度，ρ₀＝1.293(kg/m³)；

p—濕空氣的全壓力(MPa)；

p_b—溫度t時(shí)飽和空氣中水蒸氣的分壓力(MPa)；

—空氣的相對(duì)濕度(％RH)；

具體地，根據(jù)所獲取的氣體介質(zhì)壓力值p₁和p₂、溫度值t₁和計(jì)算所得到的容積式流量傳感器A的體積流量值Q_a1，計(jì)算所述傳感器A的標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量△Q_a1；根據(jù)所獲取的介質(zhì)濕度值h₁、壓力值p₁、溫度值t₁和和計(jì)算所得到的熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B的質(zhì)量流量值Q_b1，計(jì)算所述傳感器B的標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量△Q_b1；根據(jù)所獲取的介質(zhì)濕度值h₂壓力值p₃、溫度值t₂和和計(jì)算所得到的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C的質(zhì)量流量值Q_c1，計(jì)算所述計(jì)量?jī)x表C的標(biāo)準(zhǔn)工況下的補(bǔ)償量△Q_c1。

進(jìn)一步的，所訴“標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境”通常是指溫度為(20±2)℃，大氣壓力一般為(86～106)kPa,相對(duì)濕度為45％～75％；

進(jìn)一步的，所訴“標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境下的補(bǔ)償量”，是所述傳感器采集測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出的在標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境下儀表的補(bǔ)償量。

步驟3：用計(jì)算得到的補(bǔ)償量△Q對(duì)流量傳感器的初始流量值Q₁分別進(jìn)行補(bǔ)償， 得到補(bǔ)償后流量值Q₂；

具體地，補(bǔ)償后流量值等于初始流量值加上補(bǔ)償量，從而消除了介質(zhì)溫度、壓力和濕度變化對(duì)流量值的影響。

補(bǔ)償后流量值計(jì)算公式：

Q₂＝Q₁+△Q， (6)

式中:Q₂—補(bǔ)償后體積流量值(m³/h)；△Q—補(bǔ)償量(Nm³/h)；

Q₁—工狀體積流量(m³/h)。

進(jìn)一步的，用計(jì)算得到的補(bǔ)償量△Q_a1對(duì)流量值Q_a1進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后流量值Q_a2；用計(jì)算得到的補(bǔ)償量△Q_b1對(duì)流量值Q_b1進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后流量值Q_b2；用計(jì)算得到的補(bǔ)償量△Q_c1對(duì)流量值Q_c1進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后流量值Q_c2；

步驟4：用修正后的所述容積式流量傳感器A的流量值Q_a2和熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B的流量值Q_b2進(jìn)行計(jì)算，得到質(zhì)量流量傳感器在同介質(zhì)工況下的流量組分修正系數(shù)K；

具體地，組分修正系數(shù)K等于容積式流量流量傳感器A的流量值Q_a2與熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B的流量值的比值，從而得到空氣介質(zhì)與實(shí)際應(yīng)用多組分氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的差別參數(shù)，即流量組分修正系數(shù)K。

流量組分修正系數(shù)K計(jì)算公式：

K＝Q_a2/Q_b2 (7)

式中:K—流量組分修正系數(shù)；Q_a2—容積式流量流量傳感器A的體積流量值(m³/h)；Q₂—熱式氣體質(zhì)量流量傳感器B的體積流量值(m³/h)；

步驟5：用計(jì)算得到的補(bǔ)償后流量值Q_c2和流量組分修正系數(shù)K進(jìn)行修正計(jì)算，計(jì)算得出所述計(jì)量?jī)x表C測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值Q。

具體地，補(bǔ)償后流量值Q_c2與流量組分修正系數(shù)K的乘積，計(jì)算得出所述計(jì)量?jī)x表C測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值Q；

標(biāo)準(zhǔn)流量值計(jì)算公式：

Q＝KQ_c2。 (8)

式中:Q—計(jì)量?jī)x表C測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值Q(m³/h)；K—流量組分修正系數(shù)；Q_c2—計(jì)量?jī)x表C補(bǔ)償后流量值Q_c2(m³/h)；

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種多組分氣體的熱式氣體質(zhì)量流量的計(jì)量裝置，如圖2所示， 一只容積式流量傳感器A和一只熱式質(zhì)量流量傳感器B，用于測(cè)量介質(zhì)瞬時(shí)流量電壓值，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，計(jì)算得到所獲取的流量電壓對(duì)應(yīng)的流量值；一個(gè)熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C，用于計(jì)量用戶使用氣體的瞬時(shí)流量值和累積流量值；

與所述容積式流量傳感器A相連的2只壓力傳感器P1和P2，用于測(cè)量介質(zhì)在管道中的壓力以及所述流量傳感器A進(jìn)氣與出氣的壓力差；

2只溫度傳感器T1和T2，用于測(cè)量介質(zhì)在管道中的溫度；

2只濕度傳感器H1和H2，用于測(cè)量介質(zhì)在管道中的濕度；

容積式流量采集單元，與所述容積式流量傳感器A和流量值計(jì)算單元相連，用于獲取容積式流量傳感器A測(cè)量的流量信號(hào)；

熱式流量采集單元，與所述熱式質(zhì)量流量傳感器B和流量值計(jì)算單元相連，用于獲取熱式流量傳感器B測(cè)量的流量信號(hào)；

溫度采集單元，與所述溫度傳感器T1和T2和流量值計(jì)算單元相連，用于獲取溫度傳感器測(cè)量的溫度信號(hào)；

壓力采集單元，與所述壓力傳感器P1、P2、P3和流量值計(jì)算單元相連，用于獲取壓力傳感器測(cè)量的壓力信號(hào)；

濕度采集單元，與所述濕度傳感器H1、H2和流量值計(jì)算單元相連，用于獲取濕度傳感器測(cè)量的濕度信號(hào)；

流量值計(jì)算單元，與所述壓力、溫度、濕度、流量采集和流量補(bǔ)償計(jì)算單元相連，用于把獲取的流量、溫度、壓力和濕度信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)工況下的流量值；

流量補(bǔ)償計(jì)算單元，與所述流量值計(jì)算、流量補(bǔ)償顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C相連，用于對(duì)初始流量值進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，計(jì)算出流量補(bǔ)償量以及流量組分修正系數(shù)；

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，與所述流量補(bǔ)償計(jì)算單元相連，用于存儲(chǔ)流量的計(jì)算數(shù)據(jù)；

流量補(bǔ)償顯示單元，與所述流量補(bǔ)償計(jì)算單元相連，用于顯示流量的計(jì)算數(shù)據(jù)；標(biāo)準(zhǔn)流量顯示單元，與所述氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C相連，用于把標(biāo)準(zhǔn)流量值呈現(xiàn)到用戶終端的人機(jī)界面，便于使用氣體的用戶查詢有關(guān)用氣信息；

與所述壓力采集單元相連的壓力傳感器P1，用于測(cè)量所述容積式流量傳感器A的進(jìn)口壓力值；與所述壓力采集單元相連的壓力傳感器P2，用于測(cè)量所述容積式流量傳感器A的出口壓力值；與所述壓力采集單元相連的壓力傳感器P3，用于測(cè)量所述熱 式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C的進(jìn)口壓力值；

與所述流量值計(jì)算單元和熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C相連的流量補(bǔ)償計(jì)算單元，用于獲取標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境下的流量值，計(jì)算得到流量值的補(bǔ)償量以及在同介質(zhì)工況下的流量修正系數(shù)K；

與所述流量補(bǔ)償計(jì)算單元和標(biāo)準(zhǔn)流量顯示單元相連的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C，用于獲取計(jì)算得到流量值的補(bǔ)償量以及在同介質(zhì)工況下的流量修正系數(shù)K，計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)體積流量值；在所述標(biāo)準(zhǔn)流量顯示單元的人機(jī)界面上顯示標(biāo)準(zhǔn)體積流量值，并回傳數(shù)據(jù)到所述流量補(bǔ)償計(jì)算單元保存數(shù)據(jù)。

其中，容積式流量傳感器A203與容積式流量采集單元201相連，用于測(cè)量體積流量電壓值；熱式質(zhì)量流量傳感器B204與熱式流量采集單元202相連，用于測(cè)量熱式質(zhì)量流量電壓值；溫度傳感器T1 217和T2 216與溫度采集單元219相連，用于測(cè)量介質(zhì)在管道中的溫度值；壓力傳感器P1 215與壓力采集單元218相連，用于測(cè)量容積式流量傳感器A203的進(jìn)口壓力值；壓力傳感器P2 214與壓力采集單元218相連，用于測(cè)量用于測(cè)量容積式流量傳感器A203的出口壓力值；壓力傳感器P3 214與壓力采集單元218相連，用于測(cè)量用于測(cè)量熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C209的出口壓力值；

進(jìn)一步地，流量值計(jì)算單元220與容積式流量采集單元201、熱式流量采集單元202、流量補(bǔ)償計(jì)算單元207、壓力采集單元218、溫度采集單元219和濕度采集單元210相連，根據(jù)流量電壓與流量值之間的標(biāo)定關(guān)系，計(jì)算得到初始流量值；之后，用獲取的介質(zhì)壓力、溫度、濕度值和計(jì)算得到的流量值，計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境下的流量值；

進(jìn)一步地，流量補(bǔ)償計(jì)算單元207與熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C209和流量值計(jì)算單元220相連，用于獲取標(biāo)準(zhǔn)工況環(huán)境下的流量值，計(jì)算得到流量值的補(bǔ)償量以及在同介質(zhì)工況下的流量修正系數(shù)K；與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元205相連，用于存儲(chǔ)補(bǔ)償量和修正系數(shù)數(shù)據(jù)；與流量補(bǔ)償顯示單元206相連，用于在流量補(bǔ)償顯示單元206的人機(jī)界面上顯示存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，便于工作人員檢查；

進(jìn)一步的，熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量?jī)x表C209與流量補(bǔ)償計(jì)算單元207相連，用于獲取流量值的補(bǔ)償量以及在同介質(zhì)工況下的流量修正系數(shù)K，計(jì)算得出所述計(jì)量?jī)x表C209測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值；與標(biāo)準(zhǔn)流量顯示單元208相連，用于在顯示單元208的人機(jī)界面上顯示計(jì)量?jī)x表C209測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值，便于氣體用戶的監(jiān)測(cè)，并 回傳數(shù)據(jù)到流量補(bǔ)償計(jì)算單元207，并在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元205中保存數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多組分氣體的熱式氣體質(zhì)量流量測(cè)量的補(bǔ)償方法和計(jì)量裝置，首先在同介質(zhì)工況下，動(dòng)態(tài)獲取被測(cè)氣體的隨組分變化的流量修正系數(shù)，然后對(duì)用戶使用的熱式氣體質(zhì)量計(jì)量?jī)x表測(cè)量的流量值進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，計(jì)算出補(bǔ)償后的標(biāo)準(zhǔn)體積流量值。與現(xiàn)有技術(shù)中采用固定組分氣體流量修正因子或者用傳感器測(cè)量出主要成分修正固定組分氣體流量修正因子的方法對(duì)多組分氣體的流量值進(jìn)行修正相比，本發(fā)明是在同介質(zhì)工況下，通過實(shí)時(shí)流量修正對(duì)流量傳感器的流量值進(jìn)行在線修正，從而消除了介質(zhì)氣體組分變化對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的誤差，減小了壓力、溫度、濕度變化對(duì)流量測(cè)量結(jié)果的影響，極大地提高了熱式氣體質(zhì)量計(jì)量裝置的測(cè)量準(zhǔn)確度。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。