CN113567039B - 一种管道测压终端系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道测压终端系统，包括中空的管道固定底座，管道固定底座安装在管道的管壁上，管道固定底座上安装有压力感应单元，管道上设有压力感应端面，压力感应端面与压力感应单元之间通过硅油传导压力。采用本发明能够对固液两项流体进行准确压力测量。

Description

一种管道测压终端系统

技术领域

本发明属于现场压力监测技术领域，涉及一种管道测压终端系统。

背景技术

工业现场中，对于管路运行的实时压力监测是重要必须项。监测管路实时承压数据，可以避免因压力异常带来的现场作业问题，以及压力超标后管路损毁对现场造成的各项损失。常规测压变送设备仅支持一般流体下的压力测量，对于管路中运行介质为易板结粘滞流体的场景，该类常规设备会因测量端堵塞造成压力信号测量失真，且因堵塞、已损毁等原因，其使用寿命为常规流体应用的百分之一甚至更少，达不到使用要求。故该场景缺少可进行实时压力测量的专用设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种管道测压终端系统，该装置能够对固液两项流体进行准确压力测量。

本发明所采用的技术方案是，一种管道测压终端系统，包括中空的管道固定底座，管道固定底座安装在管道的管壁上，管道固定底座上安装有压力感应单元，管道上设有压力感应端面，压力感应端面与压力感应单元之间通过硅油传导压力。

本发明的特点还在于：

压力感应单元包括压力感应本体，压力感应本体上分别设有压紧螺母和压力测量芯体，压紧螺母紧压在压力测量芯体上，压力感应本体内部还开设有硅油填充腔，硅油填充腔位于压力测量芯体的正下方，硅油填充腔内部填充有硅油，硅油填充腔的上端与压力测量芯体的底部贯通，硅油填充腔的下端与压力感应本体的底部贯通。

压力感应本体的下端与压力感应端面之间采用钎焊的方式连接。

压力感应本体与压紧螺母之间采用螺纹连接。

管道的管壁上开设有凹槽，管道固定底座沿竖直放置安装在凹槽内，压力感应端面设置在凹槽的槽底处。

压力测量芯体连接测量转换主控电路；

测量转换主控电路包括中央处理单元，测量转换主控电路包括中央处理单元，中央处理单元分别连接转换电路、电源管理单元、数据存储单元及通讯端口。

本发明的有益效果是，本发明一种管道测压终端系统，能够且不限于对固液两项流体进行准确压力测量，不因测量端面粘滞流体板结现象引起设备测量超过自身精度等级的故障，满足设备现场应用的长周期中工作运行正常的使用要求。

附图说明

图1是本发明一种管道测压终端系统的结构示意图；

图2是本发明一种管道测压终端系统的测量转换主控电路的结构示意图。

图中，1.外壳，2.压紧螺母，3.压力感应本体，4.压力测量芯体，5.密封垫圈I，6.管道固定底座，7.硅油填充腔，8.测压感应端面，9.密封垫圈II，10.管道，11.中央处理单元，12.转换电路，13.电源管理单元，15.数据存储单元，16.通讯端口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种管道测压终端系统，如图1所示，包括中空的管道固定底座6，管道固定底座6安装在管道10的管壁上，管道10的管壁上开设有凹槽，凹槽的槽底对应设有测压感应端面8，管道固定底座6沿竖直方向安装在凹槽内，且管道固定底座6与凹槽的槽口的连接处设有密封垫圈II9，管道固定底座6的中心处同轴安装有压力感应本体3，压力感应本体3的上端与外壳1通过螺纹连接，压力感应本体3的下端与管道固定底座6的连接处设有密封垫圈I5；压力感应本体3的下端与管道固定底座6之间通过螺纹连接。

压力感应本体3的底部与测压感应端面8采用钎焊方式连接；压力感应本体3上分别设有压紧螺母2和压力测量芯体4，压紧螺母2紧压在压力测量芯体4上，压紧螺母2与压力感应本体3之间通过螺纹连接(压力感应本体3上分别开设有可放置压紧螺母2和压力测量芯体4上的空腔)，压力测量芯体4的上端面设有铜垫圈，压紧螺母2与压力测量芯体4的接触处周围的间隙通过铜垫圈进行端面密封。压力感应本体3内部还开设有硅油填充腔7，硅油填充腔7位于压力测量芯体4的正下方，硅油填充腔7形成了压力感应本体3内部的间隙，通过向硅油填充腔7内部填充硅油，起到了压力应变传到作用。硅油填充腔7的下端与压力感应本体3的底部贯通，硅油填充腔7内填充的硅油与测压感应端面8接触。管道固定底座6的外壁与凹槽的内壁之间采用螺纹连接。硅油填充腔7的上端与压力测量芯体4的底部贯通。压力感应本体3与管道固定底座6的连接端口处设有密封垫圈I5。结合管道壁厚，测压感应端面8与管道10内表面平齐。

采用测压感应端面8进行压力感应，增大了与管道10内流体的接触面积，降低了测量流体介质板结的发生，减少了堵塞残留，便于固液两相流体对测量单元的受压作用。测压感应端面8与管道10的内壁平齐，避免额外引入额外的测量误差。

压力测量芯体4与测量转换主控电路连接。如图2所示，测量转换主控电路包括中央处理单元11，中央处理单元11分别连接转换电路12、电源管理单元13、数据存储单元15及通讯端口16。

其中转换电路12采用桥式电路进行电信号转化，电路具备无损低损耗放大功能。

电源管理单元13为中央处理单元11的供电状态进行判断，电源管理单元通过硬件旁路方式，实现DC5V到DC40V的宽电压供电；

数据存储单元15用于记录装置配置数据，实现掉电状态下的数据存储。

通讯端口16与中央处理单元11相连，支持双向通信，可以通过与装置配套的配置组件设置装置参数，变更设备可应用的测量场景；

本发明一种管道测压终端系统的工作过程为，将本装置安装在管道10上的凹槽处，测压感应端面8接触管道测量介质，受力变形后，通过硅油填充腔7内部的硅油传导压力至压力测量芯体4，压力测量芯体4将压力变化转变为电信号，将电信号发送给转换电路12，通过转换电路12将电信号转换为实测数据，并将转换后的实测数据发送给中央处理单元11，在中央处理单元11内调用卡尔曼冗余滤波算法，得到去噪后的电测数据，对去噪后的电测数据进行插值计算得到管道压力测量数据。

其中卡尔曼冗余滤波算法的实施过程为：根据测量速率，系统基于测量速率二十倍以上数据过采样，卡尔曼滤波的原理为：

1.计算修正矩阵(滤波增益)K_k：

2.更新观测值(状态预测值)

3.更新误差协方差P_k：

其中，初始实测数据(经转换电路12转换后的实测数据)，P^- _k、H、R、z_k均为协方差计算过程中的参量，根据可设置的阻尼等级，建立对滤波算法增益系数K_k的一组单调变化关系，实现通过阻尼等级对算法整体增益系数的运行中的调节功能；经卡尔曼滤波冗余算法进行增益修正后的电测信号数据分布为x₁、x₂、......、x_n，n为数据个数，对各数据求取平均值M，公式如下：

带入离散方差计算：

得到离散度“δ²”，根据上述阻尼等级，对处于符合阻尼等级离散带内的数据加权，整体数据计算得到均值，进行插值计算得到管道压力测量数据。

Claims (1)

1.一种管道测压终端系统，其特征在于：包括中空的管道固定底座，管道固定底座安装在管道的管壁上，管道固定底座上安装有压力感应单元，管道上设有压力感应端面，压力感应端面与压力感应单元之间通过硅油传导压力；

所述压力感应单元包括压力感应本体，压力感应本体上分别设有压紧螺母和压力测量芯体，压紧螺母紧压在压力测量芯体上，压力感应本体内部还开设有硅油填充腔，硅油填充腔位于压力测量芯体的正下方，硅油填充腔内部填充有硅油，硅油填充腔的上端与压力测量芯体的底部贯通，硅油填充腔的下端与压力感应本体的底部贯通；

所述压力感应本体的下端与压力感应端面之间采用钎焊的方式连接；

所述压力感应本体与压紧螺母之间采用螺纹连接；

所述管道的管壁上开设有凹槽，管道固定底座沿竖直放置安装在凹槽内，压力感应端面设置在凹槽的槽底处；

所述压力测量芯体连接测量转换主控电路；

所述测量转换主控电路包括中央处理单元，测量转换主控电路包括中央处理单元，中央处理单元分别连接转换电路、电源管理单元、数据存储单元及通讯端口；

管道测压终端系统的测压过程为，将管道测压终端系统安装在管道上的凹槽处，测压感应端面接触管道测量介质，受力变形后，通过硅油填充腔内部的硅油传导压力至压力测量芯体，压力测量芯体将压力变化转变为电信号，将电信号发送给转换电路，通过转换电路将电信号转换为实测数据，并将转换后的实测数据发送给中央处理单元，在中央处理单元内调用卡尔曼冗余滤波算法，得到去噪后的电测数据，对去噪后的电测数据进行插值计算得到管道压力测量数据；

其中卡尔曼冗余滤波算法的实施过程为：根据测量速率，系统基于测量速率二十倍以上数据过采样，卡尔曼滤波的具体过程为：

1）计算修正矩阵滤波增益：

（1）；

2）更新观测值状态预测值：

（2）；

3）更新误差协方差：

（3）；

其中，初始实测数据，均为协方差计算过程中的参量，经卡尔曼滤波冗余算法进行增益修正后的电测信号数据分布为，n为数据个数，对各数据求取平均值M，公式如下：

（4）；

带入离散方差计算：

（5）；

得到离散度“”，根据阻尼等级，对处于符合阻尼等级离散带内的数据加权，整体数据计算得到均值，进行插值计算得到管道压力测量数据。