CN104634409A - 一种5m级贮箱容积标定装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种5M级贮箱容积标定装备和方法，在测量容积前对流量计进行自动校准和标定，提高容积标定精度。该装备包括：至少一个储液罐(1)、流量计(7)、流量计校准装置、液泵(2)和液位计(4)；所述至少一个储液罐(1)与液泵(2)连接；所述液泵(2)通过所述流量计(7)与贮箱(3)箱底的入液口连接；所述流量计校准装置与所述流量计(7)连接；所述液位计4设置于贮箱(3)顶部；其中，所述流量计校准装置包括：称重液箱(5)、电子称(15)、脉冲计数器、循环液箱(8)和分液装置(6)；所述分液装置(6)包括两个出液口和一个进液口；所述两个出液口分别与所述称重液箱(5)和所述循环液箱(8)连接。

Description

一种5M级贮箱容积标定装备及方法

技术领域

本发明涉及贮箱测试领域，尤其涉及一种5M级贮箱容积标定装备及方法。

背景技术

火箭贮箱是用于盛放火箭燃料的装置，在进入实际的使用之前需对贮箱进行容积标定，以为贮箱实际使用过程中的加注和泄出提供必要数据支撑。

在现有技术中，容积标定采用电子秤称重的方式进行，通过在不同的液位高度测量贮箱和液体的重量来换算成贮箱的容积。而在此过程中，加注液位的观察与控制均由人工进行，加大了容积标定的误差，且在进行容积标定之前，无法实现对流量计的实时校准。

发明内容

本发明实施例提供一种5M级贮箱容积标定装备及方法，采取液位计配合高精度质量流量计的方法进行自动测量贮箱的容积，且在测量前进行质量流量计的自动校准和标定，可有效保证容积标定精度。

本发明一实施例提供的一种5M级贮箱容积标定装备包括：至少一个储液罐1、流量计7、流量计校准装置、液泵2和液位计4；所述至少一个储液罐1与液泵2连接；所述液泵2通过所述流量计7与贮箱3箱底的入液口连接；所述流量计校准装置与所述流量计7连接；所述液位计4设置于贮箱3顶部；

其中，所述流量计校准装置包括：称重液箱5、电子称15、脉冲计数器、循环液箱8和分液装置6；所述分液装置6包括两个出液口和一个进液口；所述两个出液口分别与所述称重液箱5和所述循环液箱8连接；所述进液口与所述流量计7连接；所述循环液箱8与所述至少一个储液罐1连接；所述电子称15设置于所述称重液箱5底部；所述脉冲计数器与所述流量计7连接。

本发明一实施例提供的一种利用本发明提供的装备测试贮箱液压容积的方法包括：

利用称重液箱5称量液体流过流量计7的重量，再利用脉冲计数器采集液体流过流量计7发出的脉冲数；

根据液体流过流量计7的重量和流量计7采集的流量数据，对流量计7的一个待校点进行校准；

再至少重复2次对该待校点的上述校准过程；

判断是否至少三次校准结果的误差在预定范围内；若否，提示需要重新校准流量计7的该待校点；

利用经校准的流量计7对贮箱3进行加注标定，得到贮箱3在各节点液位处对应的容积。

本发明一实施例提供的一种利用本发明提供的装备测试贮箱液压强度的方法，包括：

通过操作配气台将稳压罐9中的液体加注到贮箱3中使贮箱3灌满；

配气台继续加压，加到额定压力后，关闭调节阀10，对贮箱3进行保压；

保压完成后目视检查贮箱3的焊缝外表面；

对贮箱3中的液体进行泄压，当压力泄至低于维持浮球阀14重量时，浮球阀14开启以将贮箱3内部与外部大气相连通。

本发明提供的一种5M级贮箱液压强度试验及容积标定装备，利用液位传感器配合高精度质量流量计的方法进行自动测量，在测量前进行对流量计进行自动校准，可有效保证容积标定的精度。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种5M级贮箱容积标定装备的结构示意图；

图2a～2c为本发明一实施例提供的一种5M级贮箱容积标定装备的塔架结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种利用本发明提供的装备测试贮箱液压容积的方法流程图；

图4为本发明一实施例提供的一种利用本发明提供的装备测试贮箱液压强度的方法流程图。

1、储液罐；2、液泵；3、贮箱；4、液位计；5、称重液箱；

6、分液装置；7、流量计；8、循环液箱；9、稳压罐；10、调节阀；11、

换向器；12、过滤器；13、液压传感器；14、浮球阀；15、电子称。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

图1为本发明一实施例提供的一种5M级贮箱容积标定装备的结构示意图，如图1所示，该5M级贮箱容积标定装备包括：至少一个储液罐1、流量计7、流量计校准装置、液泵2和液位计4；至少一个储液罐1与液泵2连接；液泵2通过流量计7与贮箱3箱底的入液口连接；流量计校准装置与流量计7连接；液位计4设置于贮箱3顶部。

容积标定的过程为：首先对流量计7进行校准，然后即可开始向贮箱3内加注液体介质。通过液位计4采集贮箱3内液体的高度，并结合经校准的流量计7的数据即可得到贮箱3在各节点液位处对应的容积。

本领域技术人员可以理解，储液罐1的数量和型号可根据贮箱3尺寸而定。在本发明一实施例中，储液罐1的数量为两个，这样两个储液罐1的容积之和等于贮箱3容积。且储液罐1上设有人梯、人孔、围栏、液位计、溢流管、进水法兰、出水法兰、罐间连接法兰、手动和气动阀门等部件，所有管路元件均为不锈钢材质，密封性能可靠。本发明对储液罐1的数量和型号不做限定。

流量计校准装置具体包括：称重液箱5、电子称15、脉冲计数器、循环液箱8和分液装置6；分液装置6包括两个出液口和一个进液口；两个出液口分别与称重液箱5和循环液箱8连接；进液口与流量计7连接；循环液箱与至少一个储液罐1连接；电子称15设置于称重液箱5底部；脉冲计数器与流量计7连接。

在本发明一实施例中，该流量计校准装置还包括换向器11和调节阀10；换向器11的进液口通过调节阀10和流量计7连接,并通过调节阀10调节换向器11的出液口对准循环液箱8或称重液箱5。

流量计校准装置对流量计7的一个待校点的校准过程如下：液泵2将储液罐1中的液体通过流量计7输送至分液装置6，分液装置6将液体导向称重液箱5，然后称重液箱5对经流量计7导入的液体进行称重，并结合流量计7的称重结果计算当前待校点的修正仪表系数。然后称重液箱5通过排液口将其中的液体导入循环液箱8，循环液箱8中的液体可循环回到储液罐1中以再次利用。然后液泵2再将储液罐1中的液体通过流量计7输送至分液装置6开始针对当前待校点的下一次校正，并求出修正仪表系数。当与流量计7连接的脉冲计数器的脉冲数达到三次时，计算三次校正所得到的校正仪表系数之间的误差是否小于万分之五。若是，则当前待校点校准完毕；否则，需要对流量计7的待校点重读校准。

在本发明一实施例中，流量计校准装置的校准过程符合国家计量检定规程JJG897—1995《质量流量计》中的相关规定(对质量流量计的流量测试精度要求不低于0.05％，测试时的流量要求为200m³/h)，装置中与水接触部分的零部件材料要求为不锈钢，并有预防水的压头冲击和保护电子秤的要求。本发明实施例通过增加流量计校准装置，使设备本身具备自校准功能，实现了流量计7的实时校准。

在本发明一实施例中，流量计7为高精度质量流量计，此高精度流量计具有增强型核心处理器，出厂流量精度0.05％，最大质量流量值为545吨/小时，耐压10.3MPa，材质为不锈钢。试验介质密度测定精度0.0002g/cm³，质量流量重复性0.025％流量，零点稳定性40.91kg/h。

在本发明另一实施例中，流量计7的数量为两个，一个为大量程流量计7，另一个为小量程流量计7。其中，大量程流量计7用于本发明一实施例提供的贮箱3加注标注过程中的大流量加注，小量程流量计7用于小流量加注。本发明对流量计7的数量和型号不做限定。

在本发明一实施例中，如图1所示，该5M级贮箱容积标定装备还可包括液压传感器13。该液压传感器13设置于贮箱3箱底的入液口处，以在贮箱3内液体满载时通过液压试验来检测贮箱3内各焊缝的焊接质量。通过对贮箱施加略大于使用载荷的液压(如1.05倍)，可以综合考核贮箱的焊接质量、焊接残余应力以及焊接变形等对贮箱整体性能的影响。

在本发明一实施例中，该5M级贮箱容积标定装备还可包括去离子水制备装置。该去离子水制备装置与储液罐1连接，用于向储液罐1中注入去离子水作为试验介质液体。采用去离子水作为试验介质液体来替代现有技术中的重铬酸钾水溶液，这样一方面可以避免产生电化学腐蚀，另一方面对环境无污染，且对操作人员无伤害。

在本发明一实施例中，如图1所示，该5M级贮箱容积标定装备还可包括：稳压罐9、过滤器12和配气台。稳压罐9上有两个进口和两个出口，稳压罐9的一个进口与配气台连接；稳压罐9的另一个进口与液泵2连接；稳压罐9的一个出口通过过滤器12与流量计7连接；稳压罐9的另一个出口与贮箱3箱底的入液口连接。稳压罐9可保证试验过程中贮箱3压力稳定，稳压罐9所设定的工作压力可根据贮箱3最高承压压力确定，稳压罐9的工作介质为纯净水和压缩空气，罐体材料为不锈钢。过滤器用于对液体进行过滤，提高液体纯净度。配气台用于打开和关闭气动阀门，也用于向稳压罐输入加压驱动气。

在本发明一实施例中，该5M级贮箱容积标定装备还包括一个塔架结构，用于在实验过程中固定贮箱3的位置。

图2a～2c为本发明一实施例提供的一种5M级贮箱容积标定装备的塔架结构示意图。其中，图2a为塔架结构的立体图，图2b为塔架结构的剖面图，图2c为塔架结构的正视图。结合图2a、2b、2c，该塔架结构为多层结构，塔架整体安装后铅锤线检测在全程高度上垂直度小于10mm；在塔架竖直方向上设置有用于固定呈竖直状态的贮箱3的同心圆，将贮箱3维护在塔架中心；塔架的贮箱进入侧设有对开的翻板结构，且所述翻板可通过卷扬机、钢丝绳、拉杆和铰链机构实现翻板开合，并以翻板的开合实现贮箱3的导入和固定；在翻板的开、合位置上设置有机械锁紧和限位器；塔架的每一层设有摄像监控装置，对试验贮箱3进行全表面监控；在塔架的层间设计人梯、护栏及电梯接口，电梯通道为槽钢焊接并设置护栏，通道一端与电梯间相连，接口保证与电梯层高匹配安全。塔架每层配置照明措施、高压气接口及电源接口，便于进行架上作业。支撑平台为适应试验贮箱3直径的铸铁平台，铸造后进行实效处理使应力释放完全。平台加工要求为：平面度≤0.08mm；上下底面平行度≤0.05mm；圆度≤0.08mm，通过地脚螺栓与支承地基连接。

在本发明一实施例中，该5M级贮箱容积标定装备还包括：浮球阀14。浮球阀14设置于贮箱3的人孔法兰堵盖上，用于在将贮箱3内液体排出时打开人孔法兰堵盖，以在排除贮箱3内的液体介质后使贮箱3内部与外界大气联通。

在本发明一实施例中，为了实现更智能便捷的操控，该5M级贮箱容积标定装备还包括一套中央控制系统。该中央控制系统包括变频柜、PLC电控柜、电控控制台、气控控制台、视频监控台。中央控制系统主要使用工业PLC和工业控制机(包括：电控控制台、气控控制台、视频监控台)通过组态软件对系统进行显示，利用SQL等语言将一些重要的数据保存在Access等常用数据库文件中，这些数据可以通过VB等常用语言编写的程序读入到Excel等办公文件中。组态软件和PLC间通过TCP协议进行通讯，可实现两台工业控制机同时对PLC进行控制，在工业控制机上实现双机热备，防止因工控机故障带来的试验风险。在本发明一实施例中，该中央控制系统可分为自动和手动两种控制模式，手动模式可以单独操作气动阀、泵、换向器等单元，根据试验需求完成各种控制流程。自动模式可以根据预置程序实现全自动完成系统流程，提高工作效率，增强系统的稳定性。

本发明提供的一种5M级贮箱容积标定装备，利用液位传感器配合高精度质量流量计的方法进行自动测量，在测量前进行质量流量计的自动校准和标定，可有效保证容积标定的精度。与现有技术中的称重法相比，该装备所实现的动态流量测量法，具有校验方便、操作快捷、准确度高等优点。此外，本发明采用制水装置将普通水制备为电导率不大于10μA/cm的去离子纯净水作为试验介质，一方面保证产品免遭腐蚀风险，另一方面，纯净水为对人体和环境均无害的物质，人体接触及用后排放均不存在任何风险。其次，本发明采用中央控制系统，将试验流程优化，通过设置压力传感器、温度传感器及液位传感器等测量手段，利用PLC进行数据采集，配用工控机作为上位机，可实现远程自动控制或单独手动控制。

图3为本发明一实施例提供的一种利用本发明提供的装备标定贮箱液压容积的方法流程图。如图3所示，该标定贮箱液压容积的方法包括：

步骤110：利用称重液箱5称量液体流过流量计7的重量，再利用脉冲计数器采集液体流过流量计7发出的脉冲数。

在本发明一实施例中，贮箱3容积标定过程中可使用在流量计7校准过程中所校准过的流量点。选择流量点之后开始贮箱3标定，标定过程可分为液位找零，小泵小流量加注，大泵大流量加注，小泵小流量标定待标点过程。利用液位找零确定贮箱3加注的初始状态。起始使用小流量加注可以避免液体流速过冲损坏产品。中间使用大流量加注，节约时间。最后的待标点使用小流量加注可以确保加注的精度。在所有流程结束后，中央控制系统会弹出贮箱3标定结束提示对话框，此时标定的数据已经保存在了数据库中，可以利用VB编写的程序，把标定数据保存在EXCEL中。

步骤120：根据液体流过流量计7的重量和流量计7采集的流量数据，对流量计7的一个待校点进行校准。

步骤130：再至少重复2次对该待校点的上述校准过程。

步骤140：判断是否至少三次校准结果的误差在预定范围内；若否，提示需要重新校准流量计7的该待校点。

在本发明一实施例中，待校点的流量值采用PID变频调速结合调节阀10开度控制的办法来实现流量调定。

步骤150：利用经校准的流量计7对贮箱3进行加注标定，得到贮箱3在各节点液位处对应的容积。

在本发明一实施例中，可将贮箱3的容积数据输入到中央控制系统形成数据库。还可通过手动填写的方式将设备的相关信息如设备名称、型号规格、设备编号、制造厂家、委托单位、环境温度、相对湿度、大气压力等相关信息输入到中央控制系统的数据库中。

图4为本发明一实施例提供的一种利用本发明提供的装备测试贮箱液压强度的方法流程图。如图4所示，该测试贮箱液压强度的方法包括：

步骤210：通过操作配气台将稳压罐9中的液体加注到贮箱3中使贮箱3灌满。

步骤220：配气台继续加压，加到额定压力后，关闭调节阀10，对贮箱3进行保压。

步骤230：保压完成后目视检查贮箱3的焊缝外表面。

步骤240：对贮箱3中的液体进行泄压，当压力泄至低于维持浮球阀14重量时，浮球阀14开启以将贮箱3内部与外部大气相连通。

在本发明一实施例中，在进行容积标定或者液压强度测试之前，都需对流量计7进行校准。然而，在对流量计7进行校准之前，还需要进行如下准备过程：

首先、制备去离子水并将去离子水储存。利用通过制水装置制备电导率不高于10uA/cm的A级去离子水，将制备的去离子水存放在储液罐1中备用。去离子水还需进行定期监测，在监测过程中，如果储液罐1内水质污染较轻，可将储液罐1内的水进行循环净化，保持水质合格。如果储液罐1内水污染较重或间隔时间较长，经自循环制水不能在较短时间内实现水质达标，则需将其中一个储液罐1排空，利用另一个储液罐1内的存水作为水源进行制水，使用完成后用自来水作为水源进行制水，直至满足使用要求。

其次、要将贮箱3翻转上塔架结构就位。利用专用翻转吊具，将贮箱3由水平状态翻转至竖直状态，再利用天车将贮箱3吊运至塔架结构内，并放在塔架结构底部的试验基座上。吊运过程中，一方面需保证贮箱3不与塔架结构磕碰，另一方面需保证贮箱3与试验基座同心。在贮箱3底部的人孔法兰口分别与入液口和液压传感器连接。

再次、装备自检。利用配气台对5M级贮箱容积标定装备供驱动气，配气台用于气动阀门的开闭和向稳压罐9输入加压驱动气。在对该装备供气供电后，利用装备自检功能检测将装备中的变频器频率、阀门开闭、调节阀开闭及各传感器的参数是否正常。

最后、冲溢脱气。利用储液罐1内的纯水将装备所有管路中的气体排出，防止气体对液泵产生气噬影响液泵寿命。同时，气体也会影响流量计的精度和传感器的采集精度，从而影响整套装备的精度，因此需要进行冲溢脱气，以将管路中的所有气体排出。

在本发明一实施例中，在进行容积标定或者液压强度测试之后，还需要进行对测试所用的去离子水进行回收，将加注到贮箱3中的水通过液泵2打回到两个储液罐1中，通过控制中央控制系统的相应流程可自动实现去离子水回收。然后，还需将贮箱3下架烘干，试验完成后，将连接管路拆除，开启试验塔架平台，将贮箱3吊出试验塔架。然后将贮箱3由竖直状态翻转至水平状态，放置在专用支撑工装上。利用鼓风机向贮箱3内吹热风，实现贮箱3内水分的烘干，防止产品产生腐蚀。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种5M级贮箱容积标定装备，其特征在于，包括：至少一个储液罐(1)、流量计(7)、流量计校准装置、液泵(2)和液位计(4)；所述至少一个储液罐(1)与液泵(2)连接；所述液泵(2)通过所述流量计(7)与贮箱(3)箱底的入液口连接；所述流量计校准装置与所述流量计(7)连接；所述液位计4设置于贮箱(3)顶部；

其中，所述流量计校准装置包括：称重液箱(5)、电子称(15)、脉冲计数器、循环液箱(8)和分液装置(6)；所述分液装置(6)包括两个出液口和一个进液口；所述两个出液口分别与所述称重液箱(5)和所述循环液箱(8)连接；所述进液口与所述流量计(7)连接；所述循环液箱(8)与所述至少一个储液罐(1)连接；所述电子称(15)设置于所述称重液箱(5)底部；所述脉冲计数器与所述流量计(7)连接。

2.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述流量计校准装置进一步包括换向器(11)和调节阀(10)；所述换向器(11)的进液口通过所述调节阀(10)和所述流量计(7)连接，并通过所述调节阀(10)调节所述换向器(11)的出液口对准所述循环液箱(8)或所述称重液箱(5)。

3.根据权利要求2所述的装备，其特征在于，进一步包括液压传感器(13)；所述液压传感器(13)设置于贮箱(3)箱底的入液口处。

4.根据权利要求3所述的装备，其特征在于，进一步包括去离子水制备装置；所述去离子水制备装置与所述至少一个储液罐(1)连接。

5.根据权利要求4所述的装备，其特征在于，进一步包括：稳压罐(9)、过滤器(12)和配气台；

所述稳压罐(9)上有两个进口和两个出口，所述稳压罐(9)的一个进口 与所述配气台连接；所述稳压罐(9)的另一个进口与所述液泵(2)连接；所述稳压罐(9)的一个出口通过所述过滤器(12)与所述流量计(7)连接；所述稳压罐(9)的另一个出口与贮箱(3)箱底的入液口连接。

6.根据权利要求5所述的装备，其特征在于，进一步包括：浮球阀(14)，所述浮球阀(14)设置于贮箱(3)的人孔法兰堵盖上，用于在将贮箱(3)内液体排出时打开人孔法兰堵盖。

7.根据权利要求6所述的装备，其特征在于，进一步包括：塔架结构；

所述塔架结构为多层结构；在塔架竖直方向上设置有用于固定呈竖直状态的贮箱(3)的同心圆；塔架的贮箱进入侧设有对开的翻板机构，用于通过翻板开合实现贮箱(3)的导入和固定；在所述翻板机构的开、合位置上设置有机械锁紧和限位器；塔架的每一层设有摄像监控装置和照明装置；在塔架的层间设计人梯、护栏及电梯接口。

8.根据权利要求7所述的装备，其特征在于，所述装备还进一步包括中央控制系统；所述中央控制系统包括变频柜、PLC电控柜、电控控制台、气控控制台、视频监控台。

9.一种利用权利要求8所述的装备测试贮箱液压容积的方法，其特征在于，包括：

利用称重液箱(5)称量液体流过流量计(7)的重量，再利用脉冲计数器采集液体流过流量计(7)发出的脉冲数；

根据液体流过流量计(7)的重量和流量计(7)采集的流量数据，对流量计(7)的一个待校点进行校准；

再至少重复2次对该待校点的上述校准过程；

判断是否至少三次校准结果的误差在预定范围内；若否，提示需要重新校准 流量计(7)的该待校点；

利用经校准的流量计(7)对贮箱(3)进行加注标定，得到贮箱(3)在各节点液位处对应的容积。

10.一种利用权利要求8所述的装备测试贮箱液压强度的方法，其特征在于，包括：

通过操作配气台将稳压罐(9)中的液体加注到贮箱(3)中使贮箱(3)灌满；

配气台继续加压，加到额定压力后，关闭调节阀(10)，对贮箱(3)进行保压；

保压完成后目视检查贮箱(3)的焊缝外表面；

对贮箱(3)中的液体进行泄压，当压力泄至低于维持浮球阀(14)重量时，浮球阀(14)开启以将贮箱(3)内部与外部大气相连通。