本实用新型涉及仪表测量技术领域，特别涉及一种双流量范围的宽量程压差流量检测装置。
背景技术：
目前，压差式流量计一般由一次装置和二次装置组成。其中，一次装置(又称节流装置)安装在充满流体的管线中，一次装置的上游侧与下游侧之间产生一个与流量(流速)成比例的静压差，从而根据静压差的实测值和流动流体的特性以及装置的使用环境，并假设该装置与经过校准的一个装置几何相似且使用条件相同，进而确定流量，同时二次装置将压差敏感元件测量的压差转换为压差信号，进而将压差信号转换为相应的流量进行显示。
然而，相关技术中如采用差压流量测量方式的传统孔板流量计来说，由于数据处理功能不强，要将C(流出系数)当作变量来处理是极其困难的，因此为了使实际使用电磁流量计范围内的系数变化尽可能小，一般采用的措施为限制流量计的使用下限，规定实际C和计算给定的固定Ccom之间的偏差为≤0.5％。但是，在低于下限流量时，用流量计算公式计算误差太大，若无特别手段，测量值明显增大，所以造成压差流量计的量程比较小，当流量低于1/3时，误差更为严重，尤其是流量为满量程的1/10左右时则无法测量。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的目的在于提出一种双流量范围的宽量程压差流量检测装置，该装置可以实现测量精度的提高，提高了检测的可靠性和适用性，简单易实现。
为达到上述目的，本实用新型提出了一种双流量范围的宽量程压差流量检测装置，包括：与流体管线相连的第一压差变送器，用于根据所述第一压差变送器的两端压力差得到第一变送信号；与所述流体管线相连且与所述第一压差变送器并设的第二压差变送器，用于根据所述第二压差变送器的两端压力差得到第二变送信号，其中，所述第二压差变送器的量程大于所述第一压差变送器的量程；开关单元，所述开关单元设置于所述流体管线和所述第一压差变送器之间，以控制所述流体管线和所述第一压差变送器之间导通或关闭；流量计算控制单元，所述流量计算控制单元分别与所述第一压差变送器、所述第二压差变送器和所述开关单元相连，用于在流量达到第一预设条件时，控制所述开关单元关闭，以根据所述第二变送信号得到当前流量，且在所述流量达到第二预设条件时，控制所述开关单元开启，以根据所述第一变送信号和所述第二变送信号得到所述当前流量。
本实用新型的双流量范围的宽量程压差流量检测装置，第一压差变送器为低量程压差变送器，第二压差变送器为高量程压差变送器，以根据流量控制开关单元的开启和关闭，从而在大流量时，高量程压差变送器工作，实现测量精度的提高，并且提高低量程压差变送器的使用寿命，提高检测的可靠性和适用性，简单易实现。
可选地，所述第一压差变送器的量程为所述第二压差变送器的量程的三分之一。
进一步地，所述流量计算控制单元具体用于在所述流量超过所述第一压差变送器的量程的第一预设百分比时，控制所述开关单元关闭，并且在所述流量低于所述第二压差变送器的第二预设百分比时，控制所述开关单元开启。
可选地，所述第一预设百分比为100％，所述第二预设百分比为30％。
进一步地，还包括：温度传感器，所述温度传感器和所述流量计算控制单元相连，用于检测气体流体的温度信号；压力传感器，所述压力传感器和所述流量计算控制单元相连，用于检测所述气体流体的压力信号，其中，所述流量计算控制单元根据所述温度信号、所述压力信号和变送信号计算得到所述气体流体的当前体积流量。
进一步地，所述开关单元包括：第一电磁阀，所述第一电磁阀分别与所述流体管线和所述第一压差变送器的正压端相连；第二电磁阀，所述第二电磁阀分别与所述流体管线和所述第一压差变送器的负压端相连；其中，依所述流体管线内流体流向，所述第一电磁阀与所述流体管线的连通点位于所述第二电磁阀与所述流体管线的连通点前。
进一步地，所述流体管线上设有节流装置，所述第一压差变送器和所述第二压差变送器均设置在节流装置的连接法兰上。
进一步地，还包括：显示单元，所述显示单元与所述流量计算控制单元相连，用于显示所述当前流量。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本实用新型一个实施例的双流量范围的宽量程压差流量检测装置的结构示意图；
图2为根据本实用新型一个具体实施例的双流量范围的宽量程压差流量检测装置的结构示意图；
图3为根据本实用新型一个实施例的双流量范围的宽量程压差流量检测方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面在描述根据本实用新型实施例提出的双流量范围的宽量程压差流量检测装置和方法，先来简单描述一下提高测量精度的重要性。
近来流量下限测量的精度问题引起了重视，如果要精确测量同一管道内的两个相差6～10倍的流量范围，用常规方法是难以实现的。解决办法：1，放弃流量计厂家给定的流量计算公式，利用现在的微控制器强大的计算功能可以实现高级的算法计算；2，提高压差变送器的测量精度。
相关技术中，高精度宽量程一体化节流装置，如双流量范围的宽量程流量检测装置和方法。但是，存在以下缺陷：
1、低量程压差变送器可能长期工作在超量程的状态中，造成微差压变送器的损坏；
2、对于高低量程压差变送器的转换未明确，造成扰动影响计量的准确度，可能触发连锁造成不必要的损失。
3、PLC的响应速度是ms级的，在要求响应速度较快的系统里是不可行的，并且浪费宝贵的计算资源来处理复杂而重复的迭代计算，会影响整个控制系统的工作效率。
本实用新型正是基于上述问题，而提出了一种双流量范围的宽量程压差流量检测装置与一种双流量范围的宽量程压差流量检测方法。
下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的双流量范围的宽量程压差流量检测装置和方法，首先将参照附图描述根据本实用新型实施例提出的双流量范围的宽量程压差流量检测装置。
图1是本实用新型一个实施例的双流量范围的宽量程压差流量检测装置的结构示意图。
如图1所示，该双流量范围的宽量程压差流量检测装置10包括：第一压差变送器100、第二压差变送器200、开关单元300和流量计算控制单元400。
具体地，第一压差变送器100与流体管线相连，第一压差变送器100用于根据第一压差变送器100的两端压力差得到第一变送信号。第二压差变送器200与流体管线相连且与第一压差变送器100并设，第二压差变送器200用于根据第二压差变送器200的压力差得到第二变送信号，其中，第二压差变送器的量程大于第一压差变送器的量程。开关单元300设置于流体管线和第一压差变送器之间，以控制流体管线和第一压差变送器100之间导通或关闭。流量计算控制单元400分别与第一压差变送器100、第二压差变送器200和开关单元300相连，用于在流量达到第一预设条件时，控制开关单元300关闭，以根据第二变送信号得到当前流量，且在流量达到第二预设条件时，控制开关单元300开启，以根据第一变送信号和第二变送信号得到当前流量。本实用新型实施例的装置10可以通过两个不同量程的压差变送器实现测量精度的提高，提高了检测的可靠性和适用性，简单易实现。
需要说明的是，第一预设条件和第二预设条件可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，可以理解的是，第二预设条件为流量较小时，而第一预设条件为流量较大时，在此不作具体限定。
其中，在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，流体管线上设有节流装置，第一压差变送器100和第二压差变送器200均设置在节流装置的连接法兰上。
可以理解的是，在本实用新型实施例的硬件装置中，第一压差变送器100为低量程压差变送器，第二压差变送器200为高量程压差变送器，在节流装置的连接法兰上，低量程压差变送器和高量程压差变送器可以通过截止阀、导压管、三阀组(如三阀组101和三阀组201所示)进行连接固定。
可选地，在本实用新型的一个实施例中，第一压差变送器100的量程可以为第二压差变送器的量程200的三分之一。
也就是说，低量程压差变送器和高量程压差变送器可以为常规的高精度变送器，而选定低量程压差变送器的量程可以为高量程压差变送器的1/3，在此不作具体限制。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，开关单元300包括：第一电磁阀301和第二电磁阀302。
其中，第一电磁阀301分别与流体管线和第一压差变送器100的正压端相连。第二电磁阀302分别与流体管线和第一压差变送器100的负压端相连。其中，依流体管线内流体流向，第一电磁阀301与流体管线的连通点位于第二电磁阀302与流体管线的连通点前。
可以理解的是，在低量程压差变送器的三阀组101前的导压管上加装两个电磁阀，即第一电磁阀301和第二电磁阀302，由流量计算控制单元400控制电磁阀的开启和关闭，低量程压差变送器和高量程压差变送器的信号连接输出到流量计算控制单元400，流量计算控制单元400可以由微控制器，负责压差信号和流量信号的数据计算处理和第一电磁阀301、第二电磁阀302的输出控制信号。另外，双量程压差变送器的输出端连接信号通过流量计算控制单元400进行迭代计算得出流量结果。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，流量计算控制单元400具体用于在流量超过第一压差变送器100的量程的第一预设百分比时，控制开关单元300关闭，并且在流量低于第二压差变送器200的第二预设百分比时，控制开关单元300开启。
可选地，在本实用新型的一个实施例中，第一预设百分比可以为100％，第二预设百分比可以为30％，下面进行举例说明。
具体地，电磁阀的开启和关闭可以具有滞回窗口特性，例如，在流量增大过程中，当流量结果超过低量程压差变送器量程的100％(对应高量程变送器的33％左右)时，关闭第一电磁阀301和第二电磁阀302；在流量减小过程中，当流量结果降低到高量程压差变送器量程的30％(对应低量程变送器的90％左右)时，开启第一电磁阀301和第二电磁阀302。
在本实用新型的实施例中，本实用新型实施例采用滞回窗口可以有效保护当流量结果在电磁阀开关阈值波动时导致的电磁阀频繁开关，从而造成流量结果的更大波动和电磁阀的损坏，提高装置的可靠性。
另外，在低量程压差变送器的80％～90％区间，进行高低量程流量的无扰动切换，不对最终结果产生非线性影响，有效避免测量误差，提高测量的精确性。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的装置10还包括：温度传感器和压力传感器。
其中，温度传感器和流量计算控制单元400相连，温度传感器用于检测气体流体的温度信号。压力传感器和流量计算控制单元400相连，压力传感器用于检测气体流体的压力信号，其中，流量计算控制单元400根据温度信号、压力信号和变送信号计算得到气体流体的当前体积流量。
可以理解的是，由流量计算控制单元400进行迭代计算得出流量结果，如果测量的流体是气体，由于计算得出的流量结果是质量流量，如需获得体积流量，须要增加温度和压力的补偿以得到所测气体的在标况下的体积流量，如有根据伯努利气体方程公式推导出标准状况下气体的体积，为减少冗余，在此不作具体限制。
另外，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的装置10还包括：显示单元。其中，显示单元与流量计算控制单元400相连，显示单元用于显示当前流量。
在本实用新型的实施例中，通过显示单元如LED显示屏显示当前流量或当前体积流量，更加直观简单，提高用户使用体验。
下面对本实用新型实施例的装置10的工作原理进行详细描述。
如图2所示，本实用新型实施例可以以传统孔板作为一次节流装置，选定两个合适量程的压差变送器，为测量定制的流量计算控制单元400可以是以msp430单片机为核心的电路板及硬件，输出到一个PLC系统控制柜(包括S7-315的CPU模块，322AI模拟量输入模块以及电源模块)。
其中，硬件装置包括：在节流装置的连接法兰上，第一压差变送器100和第二压差变送器200通过截止阀、导压管、三阀组进行连接固定，第一压差变送器100和第二压差变送器均为常规的高精度变送器，选定第一压差变送器100的量程在第二压差变送器200的1/3，其中在第一压差变送器的三阀组101前的导压管上加装第一电磁阀301和第二电磁阀302，由流量计算控制单元400控制电磁阀的开启和关闭，第一压差变送器100和第二压差变送器200的信号连接输出到流量计算控制单元400，流量计算控制单元400是由微控制器，负责压差信号和流量信号的数据计算处理和第一电磁阀301、第二电磁阀302的输出控制信号。双量程压差变送器的输出端连接信号通过流量计算控制单元400进行迭代计算得出流量结果。
进一步地，测量方法包括：在测量大流量时，为保护第一压差变送器100，第一电磁阀301和第二电磁阀302都保持关闭状态，此时流量计算控制单元400所获取的输入信号只有第二压差变送器200的信号，将第二压差变送器200的信号值代入迭代计算公式，从而得出实际流量。
进一步地，在测量小流量时，第一电磁阀301和第二电磁阀302都保持打开状态，此时流量计算控制单元400所获取的输入信号包括第一压差变送器100和第二压差变送器200的信号，将第一压差变送器100的信号值代入迭代计算公式，从而得出实际流量。
需要说明的是，电磁阀的开启和关闭可以具有滞回窗口特性：在流量增大过程中，当流量结果超过低量程压差变送器量程的100％(对应高量程变送器的33％左右)时，关闭第一电磁阀301和第二电磁阀302；在流量减小过程中，当流量结果降低到高量程压差变送器量程的30％(对应低量程变送器的90％左右)时，开启第一电磁阀301和第二电磁阀302，从而有效保护当流量结果在电磁阀开关阈值波动时导致的电磁阀频繁开关，从而造成流量结果的更大波动和电磁阀的损坏，提高装置的可靠性。
其中，在第一压差变送器100的80％～90％区间，进行高低量程流量的无扰动切换，不对最终结果产生非线性影响，有效避免测量误差，提高测量的精确性。
另外，由于测量结果为质量流量未作温度压力补偿，流量计算控制单元400可以将流量值送入PLC控制系统实时显示。
根据本实用新型实施例提出的双流量范围的宽量程压差流量检测装置，第一压差变送器为低量程压差变送器，第二压差变送器为高量程压差变送器，以根据流量控制开关单元的开启和关闭，从而在大流量时，高量程压差变送器工作，实现测量精度的提高，并且提高低量程压差变送器的使用寿命，更好地满足宽量程比压差流量检测的需要，提高检测的可靠性和适用性，简单易实现，具备安装简单，测量精确的特点，从而实现宽量程的压差流量的测量工作。
其次参照附图描述根据本实用新型实施例提出的采用上述装置的双流量范围的宽量程压差流量检测方法。
图3是本实用新型一个实施例的双流量范围的宽量程压差流量检测方法的流程图。
如图3所示，该双流量范围的宽量程压差流量检测方法包括以下步骤：
步骤S301，在流量达到第二预设条件时，开启开关单元。
步骤S302，通过第一压差变送器的两端压力差得到第一变送信号。
步骤S303，通过第二压差变送器的两端压力差得到第二变送信号，以使流量计算控制单元根据第一变送信号和第二变送信号得到当前流量。
步骤S304，在流量增大并达到第一预设条件时，关闭开关单元。
步骤S305，通过第二压差变送器的两端压力差得到第二变送信号，以使流量计算控制单元根据第二变送信号得到当前流量。
步骤S306，在流量减小并达到第二预设条件时，重新开启开关单元。
应理解，步骤S301至步骤S306的设置仅为了描述的方便，而不用于限制方法的执行顺序，如流量达到预设条件时，直接关闭所述开关单元，无需中间步骤。
另外，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的方法还包括：检测气体流体的温度信号；检测气体流体的压力信号，使得流量计算控制单元根据温度信号、压力信号和变送信号得到气体流体的当前体积流量。
需要说明的是，前述对双流量范围的宽量程压差流量检测装置实施例的解释说明也适用于该实施例的双流量范围的宽量程压差流量检测方法，此处不再赘述。
根据本实用新型实施例提出的双流量范围的宽量程压差流量检测方法，第一压差变送器为低量程压差变送器，第二压差变送器为高量程压差变送器，以根据流量控制开关单元的开启和关闭，从而在大流量时，高量程压差变送器工作，实现测量精度的提高，并且提高低量程压差变送器的使用寿命，更好地满足宽量程比压差流量检测的需要，提高检测的可靠性和适用性，简单易实现，具备安装简单，测量精确的特点，从而实现宽量程的压差流量的测量工作。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。