CN103837214B - 容器组合式pVTt法气体流量检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种容器组合式pVTt法气体流量检测装置，包括两个或两个以上的标准容器、缓冲容器Ⅰ、智能采集系统和控制系统；每个标准容器上均设有进口端阀门、组合选择用阀门和出口端阀门；进口端阀门的进口作为被检流量计的安装口，各个组合选择用阀门相互连通，出口端阀门与缓冲容器Ⅰ内连通；智能采集系统采集充气前后标准容器内和被检流量计的安装口处的压力p和温度T以及充气时间t；控制系统用于控制各个阀门的开关。该装置采用多个标准容器单独或任意组合成不同标准容器，共用一套工作气源以及压力、温度和时间采集系统，检定流量范围比已往单个容器扩大2n‑1（n为容器个数）倍以上；大大降低装置成本、提高检测效率。

Description

容器组合式pVTt法气体流量检测装置
技术领域
本发明涉及一种气体流量检测装置，尤其涉及一种容器组合式pVTt法气体流量检测装置。
背景技术
pVTt法气体流量检测装置是一种应用广泛的原始级气体流量标准计量装置及设备，其准确度等级高，测量不确定度U可达0.07%或更高，通常作为次级标准使用的文丘里喷嘴、音速喷嘴等临界流流量计的量值溯源的原级标准装置及设备。随着气体流量检测技术提高和民用及工业用气体流量计在各行业的广泛使用，对pVTt法气体流量检测装置需求也日益增加。目前的pVTt法气体流量检测装置存在以下几点局限：（1）标准容器都为一个；（2）标准容器容积较小，最大流量值较小；（3）可检定流量范围度不宽且规定为某一范围；（4）每台装置只有一个量程比和流量范围、占地面积较大、工作气源(用真空泵或压缩机产生)耗电量较大；（5）检测效率低。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种多流量及多量程比的容器组合式pVTt法气体流量检测装置，该装置相当于已往多套pVTt装置，检定流量范围比已往单个容器扩大2n-1 (n为容器个数)倍以上，大大降低装置成本、提高检测效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
容器组合式pVTt法气体流量检测装置，包括两个或两个以上的标准容器、缓冲容器Ⅰ、智能采集系统和控制系统；
每个标准容器上均设有进口端阀门、组合选择用阀门和出口端阀门；各个进口端阀门的出口与对应的标准容器内连通，各个进口端阀门的进口作为被检流量计的安装口；各个组合选择用阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个组合选择用阀门的另一端相互连通；各个出口端阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个出口端阀门的另一端与缓冲容器Ⅰ内连通；
所述智能采集系统包括设置在各个标准容器上和被检流量计的安装口处的压力传感器和温度传感器，智能采集系统用于实时采集充气前后标准容器内和被检流量计的安装口处的压力p和温度T以及充气时间t;
所述控制系统用于控制进口端阀门、组合选择用阀门和出口端阀门的开关。
作为本发明的一种优选方案，所述缓冲容器Ⅰ的出气口与真空泵连接；在缓冲容器Ⅰ和真空泵连接的管路上设置阀门Ⅰ；所述控制系统还用于控制阀门Ⅰ的开关和真空泵的启停。
作为本发明的另一种优选方案，所述缓冲容器Ⅰ的出气口与高压气源或空压机的进气口连接，高压气源或空压机的出气口通过管路与缓冲容器Ⅱ的进气口连接，所述缓冲容器Ⅱ的出气口与进口端阀门的进口连接。
作为本发明的一种改进方案，所述缓冲容器Ⅰ上设有排空管，所述排空管上设置阀门Ⅱ。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、该装置基于pVTt测量原理，采用多个标准容器单独或任意组合成不同标准容器V，共用一套工作气源以及压力p、温度T和时间t采集系统，该装置相当于已往多套pVTt装置，检定流量范围比已往单个容器扩大2n-1（n为容器个数）倍以上；大大降低装置成本、提高检测效率。
2、该装置可根据仪表工作条件（正压或负压）调节试验流量，准确度等级高、投资少，运用范围广。
3、本发明也可对现有单个标准容积的pVTt气体流量检测装置的改造和量程扩大将起到积极的指导作用。
附图说明
图1为容器组合式pVTt法气体流量检测装置（负压）原理图；
图2为容器组合式pVTt法气体流量检测装置（正压）原理图；
图3为由10m3及20m3标准容器组成的组合式30m3pVTt法气体流量检测装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
图1为容器组合式pVTt法气体流量检测装置（负压）原理图，包括两个或两个以上的标准容器、缓冲容器Ⅰ、真空泵、智能采集系统和控制系统。每个标准容器上均设有进口端阀门、组合选择用阀门和出口端阀门；各个进口端阀门的出口与对应的标准容器内连通，各个进口端阀门的进口作为被检流量计的安装口；各个组合选择用阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个组合选择用阀门的另一端相互连通；各个出口端阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个出口端阀门的另一端与缓冲容器Ⅰ内连通；缓冲容器Ⅰ的出气口与真空泵连接；在缓冲容器Ⅰ和真空泵连接的管路上设置阀门Ⅰ。智能采集系统包括设置在各个标准容器上和被检流量计的安装口处的压力传感器和温度传感器，智能采集系统用于实时采集充气前后标准容器内和被检流量计的安装口处的压力p和温度T以及充气时间t、湿度RH等。控制系统用于控制进口端阀门、组合选择用阀门、出口端阀门和阀门Ⅰ的开关以及真空泵的启停。
图2为容器组合式pVTt法气体流量检测装置（正压）原理图，包括两个或两个以上的标准容器、缓冲容器Ⅰ、高压气源或空压机、缓冲容器Ⅱ、智能采集系统和控制系统。每个标准容器上均设有进口端阀门、组合选择用阀门和出口端阀门；各个进口端阀门的出口与对应的标准容器内连通，各个进口端阀门的进口作为被检流量计的安装口；各个组合选择用阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个组合选择用阀门的另一端相互连通；各个出口端阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个出口端阀门的另一端与缓冲容器Ⅰ内连通；缓冲容器Ⅰ的出气口与高压气源或空压机的进气口连接，高压气源或空压机的出气口通过管路与缓冲容器Ⅱ的进气口连接，缓冲容器Ⅱ的出气口与进口端阀门的进口连接。缓冲容器Ⅰ上设有排空管，排空管上设置阀门Ⅱ。智能采集系统包括设置在各个标准容器上和被检流量计的安装口处的压力传感器和温度传感器，智能采集系统用于实时采集充气前后标准容器内和被检流量计的安装口处的压力P和温度T以及充气时间t、湿度等。控制系统用于控制进口端阀门、组合选择用阀门、出口端阀门和阀门Ⅱ的开关以及空压机的启停。
对图1和图2的说明：
1、K1,0～Kn,0为标准容器V1～Kn的进口端阀门，被检流量计尽可能安装在阀门入口处。
2、K1,1～Kn,1为标准容器V1～Kn的组合选择用阀门，打开Ki,1时组合相应Vi的容积值。
3、K1,2～Kn,2为标准容器V1～Kn的出口端阀门，与缓冲容器Ⅰ相连，排空Vi容积内气体时打开。
4、单独使用某标准容器Vi时（即不组合使用），组合选择用阀门K1,1～Kn,1都处于关闭状态。
5、p、T、t分别为压力、温度和时间测量；→为气体流向。
6、缓冲容器Ⅰ和缓冲容器Ⅱ可根据装置流量大小由一个或多个压力容器组成。
7、空压机可根据装置流量大小由一个或多个空压机组成。
8、控制系统用于控制阀门开关、真空泵的启停（图1）、空压机的启停（图2）。
9、智能采集系统用于实时采集充气前后标准容器内和被检流量计的安装口处的压力和温度以及充气时间、湿度等并运算处理得到检测结果。
以定制的水容积为V1~Vn的n个标准容积，共有2n-1种组合，组成最大容积为V=（V1+V2+……Vn）的标准容器组。每个容器Vi内配备一支绝对压力变送器随时测量容器内压力Psi，再配备一支绝对压力变送器测量仪表处压力Pm；每个容器内配备若干支温度传感器随时测量容器内平均温度Tsi，再配备一支温度传感器测量仪表处温度Tm；以高精度计时器测量开始及结束的时间t。依据气体状态方程计算出检测时间t内每个标准容器Vi内的充气质量Δmi和总的充气质量m=以及通过被测流量计的瞬时流量qm，获得被测流量计的计量性能参数：如流出系数C，仪表系数K等。
装置使用时既可使用单个标准容器（此时关闭其他标准容器进气阀门），也可任意组合标准容器使用（打开其他相应未选容器进气阀门），相当于共有（2n-1）种容积的pVTt气体流量检测装置，即该套装置相当于（2n-1）套单个标准容器的pVTt气体流量检测装置。
装置可根据被检表流量及规格设计多个检测台位（每个标准容器上一个检测台位），多套检测台位共用一套采集系统。
装置以正压进气方式检定时，使用空压机产生正压气源，如图2所示；以负压法进气方式检定时，使用真空泵产生负压气源，如图1所示；装置可承受（0~6）MPa的正压或真空度为100Pa的负压而保持正常工作。
利用标准容器组合式pVTt法测量原理，研制一套容器为10m3、20m3标准容器的组合式pVTt法气体流量检测装置，如图3所示，该装置最大流量分别为1000m3/h、2000m3/h、3000m3/h，量程比分别为1:2000、1:4000、1:6000；检测时可交互式等待容器内温场稳定，提高检测效率。该装置测量不确定度为0.067%，可检测临界流文丘里喷嘴、音速喷嘴最大流量达3000 m3/h，是目前国内容积最大、流量最大，量程比最宽的pVTt气体流量检测装置。
图3中：1、K0～K4为相应口径的高真空挡板阀，其中K0、K4产生时间t检测信号。2、p、T、t分别为压力、温度、时间测量。3、→为气体流向。
装置每个容器上均有一个由DN400的高真空挡板阀控制的单工位的检测台，2套检测台共用一套智能采集系统。两个容器间使用DN80管道连接，以高真空挡板阀控制连接通断。两个容器的抽气/放气口均安装有DN400高真空挡板阀，连接到空压机/真空泵的气源主管道上。
装置共使用3支0.04级的罗斯蒙特绝对压力变送器分别测量10m3容器内、20m3容器内及仪表处压力，使用3个20位高精度A/D模块将电压信号转换成数字信号；使用30只Pt100温度传感器测量10m3容器内的平均温度，50只Pt100温度传感器测量20m3容器内的平均温度，1只Pt100温度传感器测量仪表处温度，使用27个3通道的8017温度模块将电阻值转换成温度数字信号，使用2个8520通讯模块将数字信号与计算机串口通信反馈给控制程序。装置使用PCX8354卡作为控制板卡，采集/控制仪表脉冲信号、阀门启停信号、时间。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.容器组合式pVTt法气体流量检测装置，其特征在于：包括两个或两个以上的标准容器、缓冲容器Ⅰ、智能采集系统和控制系统；
每个标准容器上均设有进口端阀门、组合选择用阀门和出口端阀门；各个进口端阀门的出口与对应的标准容器内连通，各个进口端阀门的进口作为被检流量计的安装口；各个组合选择用阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个组合选择用阀门的另一端相互连通；各个出口端阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个出口端阀门的另一端与缓冲容器Ⅰ内连通；
所述智能采集系统包括设置在各个标准容器上和被检流量计的安装口处的压力传感器和温度传感器，智能采集系统用于实时采集充气前后标准容器内和被检流量计的安装口处的压力p和温度T以及充气时间t;
所述控制系统用于控制进口端阀门、组合选择用阀门和出口端阀门的开关；
所述缓冲容器Ⅰ的出气口与真空泵连接；在缓冲容器Ⅰ和真空泵连接的管路上设置阀门Ⅰ；所述控制系统还用于控制阀门Ⅰ的开关和真空泵的启停。
2.容器组合式pVTt法气体流量检测装置，其特征在于：包括两个或两个以上的标准容器、缓冲容器Ⅰ、智能采集系统和控制系统；
每个标准容器上均设有进口端阀门、组合选择用阀门和出口端阀门；各个进口端阀门的出口与对应的标准容器内连通，各个进口端阀门的进口作为被检流量计的安装口；各个组合选择用阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个组合选择用阀门的另一端相互连通；各个出口端阀门的一端与对应的标准容器内连通，各个出口端阀门的另一端与缓冲容器Ⅰ内连通；
所述智能采集系统包括设置在各个标准容器上和被检流量计的安装口处的压力传感器和温度传感器，智能采集系统用于实时采集充气前后标准容器内和被检流量计的安装口处的压力p和温度T以及充气时间t;
所述控制系统用于控制进口端阀门、组合选择用阀门和出口端阀门的开关；
所述缓冲容器Ⅰ的出气口与高压气源或空压机的进气口连接，高压气源或空压机的出气口通过管路与缓冲容器Ⅱ的进气口连接，所述缓冲容器Ⅱ的出气口与进口端阀门的进口连接。
3.根据权利要求2所述的容器组合式pVTt法气体流量检测装置，其特征在于：所述缓冲容器Ⅰ上设有排空管，所述排空管上设置阀门Ⅱ。
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