一种调节阀声波监测流量的系统和方法
阅读说明：本技术 一种调节阀声波监测流量的系统和方法 (System and method for regulating valve sound wave monitoring flow ) 是由 李卫东 王保民 杨豫森 于 2020-11-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种调节阀声波监测流量的系统和方法；所述系统包括：调节阀,安装于流体管道中；所述调节阀,包括执行机构和阀体部件；声波传感器,安装于对应调节阀处,用于采集对应调节阀处声波信号并传输给信号传输装置；信号传输装置,用于接收声波传感器采集的声波信号并发送给声波数据分析平台；声波数据分析平台,用于通过接收信号传输装置上传的声波信号监测调节阀的流量。本发明通过相对便宜的声波传感器,实现实时的调节阀流量监测,不会给流体管道带来阻力和故障点。避免了常规流量测量设备昂贵,并给流体系统带来附加阻力的问题。(The invention discloses a system and a method for regulating valve sound wave monitoring flow; the system comprises: a regulating valve installed in the fluid pipeline; the regulating valve comprises an actuating mechanism and a valve body component; the acoustic wave sensor is arranged at the position corresponding to the regulating valve and used for acquiring acoustic wave signals at the position corresponding to the regulating valve and transmitting the acoustic wave signals to the signal transmission device; the signal transmission device is used for receiving the sound wave signals collected by the sound wave sensor and sending the sound wave signals to the sound wave data analysis platform; and the sound wave data analysis platform is used for monitoring the flow of the regulating valve by receiving the sound wave signals uploaded by the signal transmission device. The invention realizes real-time flow monitoring of the regulating valve by a relatively cheap sound wave sensor, and can not bring resistance and fault points to a fluid pipeline. The problems of expensive conventional flow measuring equipment and additional resistance to the fluid system are avoided.)
技术领域
本发明涉及调节阀监控技术领域，特别涉及一种调节阀声波监测流量的系统和方法。
背景技术
流量测量是计量科学技术的重要组成部分，它已经被广泛应用于工农业生产、环境保护、科学研究、对外贸易、人民生活等各个领域，准确快速的流量测量对于保证产品质量、提高经济效益、节约能源、促进科学技术的发展等具有重要的作用。在能源危机日益凸显的时代，流量测量在国民经济中的地位与作用越来越重要。流量测量作为工业过程中关键的技术之一，一直受到广泛的关注和深入的研究。常见的流量测量计包括差压流量计、容积式流量计、转子流量计、电磁流量计、超声波流量计、科里奥利流量计等，其中又以差压式流量计研究最广泛。差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。
调节阀是管道系统中一种阻力可变的元件。通过改变阀门的开度，可以改变管道系统的工作特性，从而实现调节流量和改变压力的目的。调节阀在石油、化工、电站、长输管线等国民经济部门中是不可缺少的流体控制设备。相对于其他基础工业装备如泵、压缩机等，调节阀结构较简单，因此常不被重视。
目前调节阀的流量检测一般是通过流量计，但常见的流量计价格昂贵，而且会给管道系统带来额外的阻力和故障点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调节阀声波监测流量的系统和方法，以解决现有技术中采用流量计计量流量给流体管道带来的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种调节阀声波监测流量的系统，包括：
调节阀，安装于流体管道中；所述调节阀，包括执行机构和阀体部件；
声波传感器，安装于对应调节阀处，用于采集对应调节阀处声波信号并传输给信号传输装置；
信号传输装置，用于接收声波传感器采集的声波信号并发送给声波数据分析平台；
声波数据分析平台，用于通过接收信号传输装置上传的声波信号监测调节阀的流量。
本发明进一步的改进在于：所述调节阀为气动调节阀、电动调节阀或液动调节阀。
本发明进一步的改进在于：所述调节阀是直通单座阀、直通双座阀、套筒阀、球阀、碟阀、偏心旋转阀、直线型阀门、等百分比型阀门、抛物线型阀门、快开型阀门中的一种。
本发明进一步的改进在于：所述声波传感器为听音器、拾音器、微小位移电信号声音传感器、表面声波传感器、动态压力传感器、声波频率传感器、声波声压传感器、声波声强传感器或声波声功率传感器的任意一种或组合。
本发明进一步的改进在于：所述表面声波传感器具体为瑞利波传感器、光纤传感器、压电阵列传感器、切向水平板模传感器、兰姆波传感器或乐甫波传感器中的任意一种或组合。
本发明进一步的改进在于：所述声波传感器设置于调节阀内部或外部靠近阀芯处。
本发明进一步的改进在于：所述声波传感器带有ID编码，所述ID编码与所述声波传感器所在地理位置的地理信息编码对应；所述声波传感器传输采集的声波信号时同时附加有地理信息编码信息以及对应调节阀的型号信息。
本发明进一步的改进在于：所述声波数据分析平台具体的还包括显示单元；所示显示单元用于显示各调节阀的位置以及对应的声波信号。
本发明进一步的改进在于：所述声波数据分析平台通过以下方法分析获得该调节阀的流量：
声波数据分析平台利用预先拟合的待分析型号的调节阀在给定阀前压力调节下的声波信号与流量的关联公式，计算得到给定阀前压力条件下的该调节阀流量。
一种调节阀声波监测流量的方法，具体包括以下步骤：
S11：将调节阀及其声波传感器安装到流量标定实验平台上；
S12：调试调节阀及其各种传感器及流量标定实验平台的数据采集系统，去除噪音干扰；
S13：调试调节阀前后的压力传感器、标定实验平台的流量传感器，满足标定要求；
S14：在不同阀前压力、不同调节阀流量条件下，监测调节阀声波传感器收集的声波信号；
S15：固定调节阀前压力条件下，对调节阀流量与调节阀的声波信号进行关联，获得调节阀流量与调声波信号拟合曲线；改变调节阀前压力，可以获得多条拟合曲线；
S16：实际检测过程中，根据被监测型号调节阀的调节阀前压力找到对应的拟合曲线，根据监测的声波信号计算出对应的调节阀流量。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1)通过相对便宜的声波传感器，实现实时的调节阀流量监测，不会给流体管道带来阻力和故障点。避免了常规流量测量设备昂贵，并给流体系统带来附加阻力的问题。
2)根据调节阀的自身结构特点，直接在调节阀的结构中加装声波传感器，实现对这些流体设备的实时、低价的在线监测。
3)对调节阀，利用标定平台标定确定的阀前压力和调节阀开度条件下的声波信号与流量的对应关系，可利用声波传感器实现价格低廉的调节阀流量的粗测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种调节阀声波监测流量的系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中调节阀的结构示意图；
图3为本发明实施例中调节阀流量与调节阀的声波信号的拟合曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，本发明提供一种调节阀声波监测流量的系统，包括：
调节阀2；所述调节阀间隔安装于流体管道100中；
声波传感器3，每个调节阀处安装有至少一个声波传感器；声波传感器设置于调节阀内部或外部靠近阀芯处；每个声波传感器带有ID编码，所述ID编码与所述声波传感器所在地理位置的地理信息编码对应；所述声波传感器传输采集的声波信号时同时附加有地理信息编码信息以及对应调节阀的型号信息。
信号传输装置，用于接收声波传感器采集的声波信号并发送给声波数据分析平台；
声波数据分析平台1，设置于远程监控室，通过有线或者无线方式连接信号传输装置；声波数据分析平台用于通过接收信号传输装置上传的声波信号监测调节阀的流量。声波数据分析平台还包括显示单元，显示单元以管网仿真图形式，显示各调节阀的位置以及对应的声波信号。
本发明中，调节阀可以为气动调节阀、电动调节阀或液动调节阀。调节阀是直通单座阀、直通双座阀、套筒阀、球阀、碟阀、偏心旋转阀、直线型阀门、等百分比型阀门、抛物线型阀门、快开型阀门中的一种。
请参阅图2所示，调节阀2通过两侧的法兰21安装于流体管道100中；声波传感器3设置于调节阀外部靠近阀芯处；调节阀包括调节阀芯22(阀体部件)、调节杆23和执行机构24，执行机构24通过调节杆23连接调节阀芯22；执行机构24通过信号传输装置连接远端控制器，接收远端控制器的指令，能够通过执行机构24操动调节阀芯22的开度。
本发明中，声波传感器可以为听音器、拾音器、微小位移电信号声音传感器、表面声波传感器、动态压力传感器、声波频率传感器、声波声压传感器、声波声强传感器或声波声功率传感器。
本发明中，表面声波传感器具可以为瑞利波传感器、光纤传感器、压电阵列传感器30、切向水平板模传感器、兰姆(lamb)波传感器或乐甫(love)波传感器。
实施例2
本发明还提供一种调节阀声波监测流量的方法，用于进行调节阀流量监测，具体包括：
S11：将调节阀及其声波传感器安装到流量标定实验平台上；
S12：调试调节阀及其各种传感器及流量标定实验平台的数据采集系统，做到去除噪音干扰的合格的声波传感器的声波信号采集，满足标定要求；
S13：调试调节阀前后的压力传感器、标定实验平台的流量传感器，满足标定要求；
S14：在不同阀前压力、不同调节阀流量条件下，监测调节阀声波传感器收集的声波信号；所述声波信号包括声波频率、声波强度、声波压力、声波功率；
S15：对上述数据进行关联分析：固定调节阀前压力条件下，对调节阀流量与调节阀的声波信号进行关联，获得拟合曲线；改变调节阀前压力，可以获得多条拟合曲线；请参阅图3所示，声波强度为A时调节阀流量为10m3/s；声波强度为B时调节阀流量为25m3/s；声波强度为C时调节阀流量为55m3/s；采用点越多最终你和的曲线越精确。
S16：利用相同型号的另外一台调节阀，在同样的实验标定条件下，对得到的拟合曲线和公式进行校核实验；
S17：实际检测过程中，根据被监测型号调节阀前压力找到对应的拟合曲线，根据监测的声波信号计算出对应的调节阀流量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的带声波监控的管道液体输运系统和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
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