基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量装置

本发明涉及一种针对已知内径与长度参数的油流量体积管容积测量的装置，尤其涉及一种基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量装置。

背景技术：

1、石油被称为工业的血液，是当今世界的主要能源，在我国更是仅次于煤矿的第二能源，同时我国也是原油进口的第一大国，且我国原油的进口以及消耗量仍然处在增长阶段，其中所涉及到的经济效益十分庞大。在此背景之下，体积管作为石油计量的一个重要装置，关系着石油在计量当中的准确性，影响着石油的生产管理以及贸易对接。对油流量体积管进行检定有利于提高石油在生产、贸易、储存以及管理的精确，降低石油在各环节中的跑油、漏油等情况的发生。因此设计一套能够实现对油流量体积管标准容积进行测量的装置尤为重要。

2、目前，针对油流量体积管标准容积测量，主要为质量法、容积法以及标准表法，此类方法通过介质的体积来计算出体积管的容积，操作繁琐，对液体介质要求高，人工参与度较高，并且测量结果受环境影响较大，针对该类问题，本发明的目的是提供一种油流量体积管标准容积测量装置，可以通过几何量测量体积管标准容积，减少环境因素对测量结果的影响，并且实现测量数据的储存及测量报表的生成。

技术实现思路

1、针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于几何量测量来计算油流量体积管标准容积的测量装置，可以对已知设计参数的体积管进行几何量测量，计算出体积管容积并存储测得数据及生成报表。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量装置，其特征在于：包括管壁内径测量模块、推进驱动模块、管道长度测量模块、支撑承载模块和上位机。上位机分别与内径测量模块、推进驱动模块、管道长度测量模块电性连接，内径测量模块安装在支撑承载模块上。

4、所述的上位机主要实现对装置的运动参数的设置、测量数据的读取、存储、处理以及报表的生成。

5、所述的管壁内径测量模块由转台驱动电机、传动联轴器、高精度转台、传感器安装底座以及三个长度测量传感器组成，所述的转台驱动电机通过所述的传动联轴器与所述的高精度转台相连接，所述的高精度转台的底部通过螺母安装在支撑承载模块一侧，上部则与所述的传感器安装底座通过螺母连接，以此将转动传递至所述的传感器安装底座之上，所述的传感器安装底座有三个以120°等间距制造的定位孔，并且中间存在一个通孔，用于线缆的穿行，所述的三个长度测量传感器通过定位螺栓安装在安装底座的三个定位孔当中，确保所述的长度测量传感器安装的精确性；当所述的转台驱动电机启动后，通过所述的传动联轴器将转动传递至所述的高精度转台，转台将高转速低扭力的运动转换为低转速高扭力的转动后传递至所述的传感器安装底座后带动三个所述的长度测量传感器做圆周转动，通过不同角度的转动来实现对体积管内壁不同点位的测量；

6、所述的支撑承载模块由支撑接触滑块、承载壳体以及支撑调节孔组成，所述的承载壳体由工业铝材制造而成，内部为中空并且轴向的左右两端皆有走线通孔，径向有均匀剖削的六个减重开孔，所述的承载壳体安装有两组所述的支撑接触滑块，每组由以120°均匀安装有三块所述的支撑接触滑块组成，且各支撑接触滑块的安装位置下方均有1个所述的支撑调节孔，所述的支撑接触滑块由低摩擦系数的聚四氟乙烯材料制成；测量时通过内六角扳手插入所述的支撑调节孔中调节所述的支撑接触滑块沿径向方向的伸出与缩回，以此实现体积管内壁的充分接触，达到所述的承载壳体在管道内的稳定同轴目的，同时为管壁内径测量模块确保测量的定心功能；

7、所述的推进驱动模块由对准法兰盘、推杆、直线导轨、调高底座、推进滑块、推进联轴器、推进减速机、推进驱动电机以及安装底板所组成，所述的推进驱动电机与所述的推进减速机连接；所述的推进减速机通过所述的推进联轴器与直线导轨连接并传动运动，并安装在所述的安装底板之上，所述的安装底板起承载作用，前端与所述的对准法兰盘连接，安装在所述的四个调高底座之上；所述的推进滑块安装在所述的直线导轨之上，并与所述的推杆相连接，所述的推杆穿过所述的对准法兰盘；当所述的推进驱动电机启动后，所述的推进减速机将所述的推进驱动电机的高转速低扭力的运动转换为低转速高扭力的运动通过所述的推进联轴器再传动至所述的直线导轨带动所述的推进滑块运动，所述的推进滑块则带动安装在其中的所述的推杆实现前后方向的运动；

8、所述的管道长度测量模块由光栅尺底架、读数头、光栅尺连接架以及光栅尺尺身所组成，所述的光栅尺底架共有两个，分别置于所述的安装底板的两侧，通过底部的螺栓安装在安装底板之上，所述的光栅尺尺身则安装在两个光栅尺底架上部的通孔当中，通过螺栓夹紧固定，所述的读数头则安装在光栅尺尺身上，通过所述的光栅尺连接架与推进滑块相接连，当推进驱动模块运行时，推进滑块将带动读数头沿着光栅尺尺身运动，以此实现轴向长度的测量。

9、一种基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量装置，其工作流程具体为：

10、首先将各个传感器、电机的电源线接通，上位机电源接通并确保电源接地，检查各个长度测量传感器以及读数头的测量功能是否正常，检查承载壳体与管壁内径测量模块的配合状态，检查光栅尺连接架与推进滑块的配合状态，确保测量装置的正常运行；

11、通过内六角扳手调节支撑调节孔使支撑接触滑块与体积管内壁接触，保证承载壳体的稳定，调节调高底座的高低，使得推进驱动模块保持水平，调节光栅尺底架位置，确保光栅尺尺身与体积管轴线保持平行；

12、上位机设置运动参数，控制推进模块运动，直至将管壁内径测量模块推动至管道标准体积段的起始位置，此时将读数头的长度测量值置零，再将管壁内径测量模块读数置零；

13、上位机设置推杆推进的步长，设置转台每次的旋转角度，在测量开始后转台每旋转一次，三个长度测量传感器测量一次数据并通过上位机读取测量数据，反复直至完成旋转一周，此时推杆移动一个步长，再重复上述步骤，直至推杆将管壁内径测量模块推动至管道标准体积段的结束位置，读取该处的读数头的测量数据。

14、上位机将测量数据存储后进行处理，计算出体积管的容积值大小，将数据上传至数据库，生成报表。

15、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、1.本发明中采用了通过测量体积管几何尺寸的方法来计算容积，是对被测体积管的直接测量，不再通过测量中间介质的方式来测量体积管，能够减少中间过程的误差，提高测量的精度。

17、2.本发明中采用了直线导轨、伺服电机及高精度光栅尺对体积管长度进行测量，避免了激光干涉仪长度测量中光路中断导致测量失败以及拉绳传感器测量精度较低的问题，这一测量方式提高了测量效率以及精度。

技术特征：

1.基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量装置，其特征在于：包括管壁内径测量模块(1)、支撑承载模块(2)、推进驱动模块(3)、管道长度测量模块(4)和上位机(5)，上位机(5)分别与内径测量模块(1)、推进驱动模块(3)、管道长度测量模块(4)电性连接，内径测量模块(1)安装在支撑承载模块(2)上；

2.根据权利要求1所述的基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量装置，其特征在于：

4.基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量装置工作流程，使用根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量方法，其特征在于：对体积管进行分段式测量与对分段体积管的截面进行多点旋转测量，分别计算出各个截面的半径值，由此与移动步长分段计算出油流量体积管的容积值。

技术总结
本发明公开了一种基于几何量测量计算容积的油流量体积管容积测量装置。本发明中的装置包括管壁内径测量模块、推进驱动模块、管道长度测量模块、支撑承载模块和上位机。在测量过程中，利用内径测量模块对体积管内壁截面进行多点的长度数据测量，利用光栅尺对体积管长度进行数据测量，通过所测得的长度与内径数据计算体积管的容积。本发明中的体积管容积测量装置适用与已知制造参数的油流量标准体积管的测量。

技术研发人员：周伟康,胡佳成,陈爱军,李东升,蔡嘉乐
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15