CN104655364B - 分压方式高静压差压发生装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于压力计量校准范畴,具体涉及一种分压方式高静压差压发生装置及方法。其包括:压力控制系统(100)、分压系统(101)和标准活塞系统(102)。分压系统(101)采用基于同轴三活塞的分压方式,通过外接压力控制系统(100)加压,该压力通过分压系统(101)施加到被校差压仪表(29)高低压两端,当达到设定静压时,在标准活塞上施加相应的差压砝码,并调整标准活塞处于工作位置,实现不同静压条件下各差压点的校准。本发明解决了差压校准技术在实际使用过程中对高静压和差压控制准确度不能同时兼顾的问题,利用外接压力控制系统为系统提供所需高静压,利用标准活塞为系统提供高准确度差压,从而实现了高静压条件下任意差压的精确调节。
Description
技术领域
本发明属于压力计量校准范畴,具体涉及一种分压方式高静压差压发生装置及方法。
背景技术
高静压差压的测量多采用各种差压传感器(变送器、数字计)进行测量,由于差压传感器在不同静压下表现出不同的性能,而且差别十分显著,所以差压仪表在高静压下的计量校准十分关键,其直接关系到差压仪表的测量准确性。
高静压差压校准一直是世界性的难题,由于高静压差压校准技术的重要性在计量领域内认识的时间比较短,对其研究的并不是十分系统和全面,再加上高静压差压校准技术实现的难度,所以在世界范围内高静压差压校准装置的制造和应用并不普及。
目前差压仪表的校准方法主要有以下三种:
(1)低压端通大气方式差压校准
这种方法只适用于低静压差压(微差压)仪表的校准,因为其静压的影响远低于仪表的准确度指标。但这种忽略静压误差的方法,只能保证静压为零状态时,差压校准的准确度,无法保证实际工作状态时,即静压不为零(尤其是高静压)的状态差压校准的准确度和可信度,因此这种方法存在很大误差和问题。
(2)双通道数字压力仪表方式差压校准
这种方法通过将差压仪表高低压端口分别与数字压力仪表相互独立的两个通道相连,通过手动或自动控制,使高低压端口压力值达到差压仪表的静压要求,这时隔离高低压端口压力,再利用其中一个压力通道在高压端控制压力,使其达到标准差压压力值,来达到校准差压仪表的目的。此方法也只适用于低静压差压仪表的校准,因为数字压力仪表在满足高静压的同时,必然会降低校准差压的准确度和分辨力。
(3)双活塞方式差压校准
双活塞式高静压差压活塞是目前应用较好,并可以达到很高的准确度的一种方法,但由于双活塞式高静压差压活塞操作过程比较复杂,使其应用受到了一定限制。
发明内容
本发明目的是解决差压仪表校准过程中高静压压力条件难于实现和差压控制准确度不高问题,提出一种分压方式高静压差压发生装置及方法。本发明采用基于同轴三活塞的分压方式,通过外接压力控制系统加压,该压力通过分压装置施加到被校差压设备高低压两端,当达到设定静压时,在标准活塞上施加相应的差压砝码,并调整标准活塞处于工作位置,实现不同静压条件下各差压点的校准。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提出的一种分压方式高静压差压发生装置,其特征在于:其包括:压力控制系统(100)、分压系统(101)和标准活塞系统(102)。
所述压力控制系统(100)的作用是:控制分压系统(2)的静压值。
所述分压系统(101)的作用是:产生高静压状态下的差压。
所述标准活塞系统(102)的作用是:提供标准压力值。
所述分压系统(101)包括:下基座(1)、压力输入口(2);第一密封圈(3);高压活塞筒(4);高压活塞杆(5)、高压活塞筒压盖(6);第二密封圈(7);差压压力低端入口(8);第三密封圈(9);差压活塞筒(10);差压活塞杆(11);第一差压活塞杆密封件(12);第一差压活塞杆端盖(13);第二差压活塞杆密封件(14);第二差压活塞杆端盖(15);差压压力高端入口(16);第四密封圈(17);第五密封圈(18);上端活塞筒压盖(19);上端活塞筒(20);上端活塞杆(21);第六密封圈(22);上基座(23)、第一截止阀(27)和第二截止阀(28)。
所述分压方式高静压差压发生装置的组装过程为:
高压活塞杆(5)穿过高压活塞筒(4),高压活塞杆(5)的上端与第一差压活塞杆端盖(13)的底端固定连接;第一差压活塞杆端盖(13)固定在差压活塞杆(11)的底端;第一差压活塞杆端盖(13)和差压活塞杆(11)之间通过第一差压活塞杆密封件(12)密封;第二差压活塞杆端盖(15)固定在差压活塞杆(11)的上端;第二差压活塞杆端盖(15)和差压活塞杆(11)之间通过第二差压活塞杆密封件(14)密封;上端活塞杆(21)的下端与第二差压活塞杆端盖(15)的上端固定连接;上端活塞杆(21)的顶端与上基座(23)的底端固定连接。
高压活塞筒(4)安装在下基座(1)内部,高压活塞筒(4)的底端与下基座(1)之间通过第一密封圈(3)密封;高压活塞筒压盖(6)位于高压活塞筒(4)的顶部,并且高压活塞筒压盖(6)与高压活塞筒(4)之间通过第二密封圈(7)密封;差压活塞杆(11)位于差压活塞筒(10)内部,并与差压活塞筒(10)的内壁接触;差压活塞筒(10)的下端位于下基座(1)内部,差压活塞筒(10)的下端与下基座(1)之间通过第三密封圈(9)密封;差压活塞筒(10)的上端位于上基座(23)内部,差压活塞筒(10)的上端与上基座(23)之间通过第四密封圈(17)密封;上端活塞筒(20)位于上基座(23)内部,上端活塞筒(20)的顶端与上基座(23)之间通过第六密封圈(22)密封;上端活塞筒压盖(19)位于上端活塞筒(20)的底部,并且上端活塞筒压盖(19)与上端活塞筒(20)之间通过第五密封圈(18)密封;下基座(1)与上基座(23)固定连接。
下基座(1)的底端有压力输入口(2),压力输入口(2)的一端连通高压活塞杆(5)底部;压力输入口(2)的另一端与第一截止阀(27)的一端连接;第一截止阀(27)的另一端与标准活塞系统(3)连接。
在下基座(1)位于高压活塞筒(4)和差压活塞筒(10)之间的腔体侧壁上开有差压压力低端入口(8);在上基座(23)位于上端活塞筒(20)和差压活塞筒(10)之间的腔体侧壁上开有差压压力高端入口(16)。
第二截止阀(28)为三通截止阀,有三个端口;第二截止阀(28)的第一端口与差压压力低端入口(8)连接;第二截止阀(28)的第二端口与差压压力高端入口(16)连接;第二截止阀(28)的第三端口与压力控制系统(100)连接。
高压活塞杆(5)与上端活塞杆(21)的截面积相同;高压活塞杆(5)与差压活塞杆(11)的截面积之比在1:10至1:200之间。
使用所述分压方式高静压差压发生装置产生高静压差压的方法,具体操作步骤为:
步骤1:将被校差压仪表(29)的一端与差压压力低端入口(8)连接,另一端与差压压力高端入口(16)连接;然后使第二截止阀(28)处于打开状态,第一截止阀(27)关闭状态。
步骤2:压力控制系统(100)为分压系统(101)提供高静压,高静压在0至40MPa之间。
步骤3:步骤2中所述压力控制系统(100)提供的高静压施加到差压压力低端入口(8)和差压压力高端入口(16)。
步骤4:关闭第二截止阀(28),打开第一截止阀(27)。
步骤5:通过公式(1)计算标准压力值,用符号Δp'表示,然后使标准活塞系统(102)给压力输入口(2)提供标准压力值Δp'。标准压力值Δp'∈(0,200]MPa。
其中,A为差压活塞杆(11)的截面积;a为高压活塞杆(5)和上端活塞杆(21)的截面积;Δp为目标差压值。
步骤6:差压压力低端入口(8)和差压压力高端入口(16)之间产生值为Δp目标差压,Δp∈(0,2]Mpa。
有益效果
本发明提出的分压方式高静压差压发生装置及方法与已有技术相比较,具有以下优点:
①解决了差压校准技术在实际使用过程中对高静压和差压控制准确度不能同时兼顾的问题。利用外接压力控制系统为系统提供所需高静压,利用标准活塞为系统提供高准确度差压,从而实现了高静压条件下任意差压的精确调节。
②本发明为高静压差压活塞的研制提供了基础和可实现的技术手段,利用本方法并结合计算机控制技术和软件,完全可以设计并制作出高精度高静压差压活塞式压力计装置及全自动高静压差压校准装置,可以应用于实验室以及现场对各种差压计量器具进行校准,实现高静压条件下的高准确度差压校准。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中分压方式高静压差压发生装置结构示意图;
图2为本发明具体实施方式分压系统(101)主体结构示意图;
其中,1-下基座、2-压力输入口、3-第一密封圈、4-高压活塞筒、5-高压活塞杆、6-高压活塞筒压盖、7-第二密封圈、8-差压压力低端入口、9-第三密封圈、10-差压活塞筒、11-差压活塞杆、12-第一差压活塞杆密封件、13-第一差压活塞杆端盖、14-第二差压活塞杆密封件、15-第二差压活塞杆端盖、16-差压压力高端入口、17-第四密封圈、18-第五密封圈、19-上端活塞筒压盖、20-上端活塞筒、21-上端活塞杆、22-第六密封圈、23-上基座、24-螺杆、27-第一截止阀、28-第二截止阀、29-被校差压仪表、100-压力控制系统、101-分压系统、102-标准活塞系统。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施例对本发明技术方案做详细描述。
本实施例中的分压方式高静压差压发生装置,其结构如图1所示,其包括:压力控制系统100、分压系统101和标准活塞系统102。
压力控制系统100的作用是:控制分压系统2的静压值;分压系统101的作用是:产生高静压状态下的差压;标准活塞系统102的作用是:提供标准压力值。
分压系统101包括:下基座1、压力输入口2;第一密封圈3;高压活塞筒4;高压活塞杆5、高压活塞筒压盖6;第二密封圈7;差压压力低端入口8;第三密封圈9;差压活塞筒10;差压活塞杆11;第一差压活塞杆密封件12;第一差压活塞杆端盖13;第二差压活塞杆密封件14;第二差压活塞杆端盖15;差压压力高端入口16;第四密封圈17;第五密封圈18;上端活塞筒压盖19;上端活塞筒20;上端活塞杆21;第六密封圈22;上基座23;螺杆24。分压系统101的主体结构如图2所示。
分压方式高静压差压发生装置的组装过程为:
高压活塞杆5穿过高压活塞筒4,高压活塞杆5的上端与第一差压活塞杆端盖13的底端固定连接;第一差压活塞杆端盖13固定在差压活塞杆11的底端;第一差压活塞杆端盖13和差压活塞杆11之间通过第一差压活塞杆密封件12密封;第二差压活塞杆端盖15固定在差压活塞杆11的上端;第二差压活塞杆端盖15和差压活塞杆11之间通过第二差压活塞杆密封件14密封;上端活塞杆21的下端与第二差压活塞杆端盖15的上端固定连接;上端活塞杆21的顶端与上基座23的底端固定连接。
高压活塞筒4安装在下基座1内部,高压活塞筒4的底端与下基座1之间通过第一密封圈3密封;高压活塞筒压盖6位于高压活塞筒4的顶部,并且高压活塞筒压盖6与高压活塞筒4之间通过第二密封圈7密封;差压活塞杆11位于差压活塞筒10内部,并与差压活塞筒10的内壁接触;差压活塞筒10的下端位于下基座1内部,差压活塞筒10的下端与下基座1之间通过第三密封圈9密封;差压活塞筒10的上端位于上基座23内部,差压活塞筒10的上端与上基座23之间通过第四密封圈17密封;上端活塞筒20位于上基座23内部,上端活塞筒20的顶端与上基座23之间通过第六密封圈22密封;上端活塞筒压盖19位于上端活塞筒20的底部,并且上端活塞筒压盖19与上端活塞筒20之间通过第五密封圈18密封;下基座1与上基座23之间通过螺杆24实现固定连接。
下基座1的底端有压力输入口2,压力输入口2的一端连通高压活塞杆5底部;压力输入口2的另一端与第一截止阀27的一端连接;第一截止阀27的另一端与标准活塞系统3连接。
在下基座1位于高压活塞筒4和差压活塞筒10之间的腔体侧壁上开有差压压力低端入口8;在上基座23位于上端活塞筒20和差压活塞筒10之间的腔体侧壁上开有差压压力高端入口16。
第二截止阀28为三通截止阀,有三个端口;第二截止阀28的第一端口与差压压力低端入口8连接;第二截止阀28的第二端口与差压压力高端入口16连接;第二截止阀28的第三端口与压力控制系统100连接。
高压活塞杆5与上端活塞杆21的截面积相同;高压活塞杆5与差压活塞杆11的截面积之比为1:100。
使用所述分压方式高静压差压发生装置产生高静压差压的方法,具体操作步骤为:
步骤1:将被校差压仪表29的一端与差压压力低端入口8连接,另一端与差压压力高端入口16连接;然后使第二截止阀28处于打开状态,第一截止阀27关闭状态。
步骤2:压力控制系统100为分压系统101提供高静压,高静压为20Mpa。
步骤3:步骤2中所述压力控制系统100提供的高静压施加到差压压力低端入口8和差压压力高端入口16;被校差压仪表29在所述分压方式高静压差压发生装置工作过程中始终。
步骤4:关闭第二截止阀28,打开第一截止阀27。
步骤5:当目标差压值Δp为1Mpa时,通过公式(1)计算标准压力值Δp'为100Mpa,然后使标准活塞系统102给压力输入口2提供标准压力值Δp'为100Mpa。
步骤6:差压压力低端入口8和差压压力高端入口16之间产生1Mpa的目标差压。
Claims (6)
1.分压方式高静压差压发生装置,其特征在于:其包括:压力控制系统(100)、分压系统(101)和标准活塞系统(102);
所述压力控制系统(100)的作用是:控制分压系统(101)的静压值;所述分压系统(101)的作用是:产生高静压状态下的差压;所述标准活塞系统(102)的作用是:提供标准压力值;
所述分压系统(101)包括:下基座(1)、压力输入口(2);第一密封圈(3);高压活塞筒(4);高压活塞杆(5)、高压活塞筒压盖(6);第二密封圈(7);差压压力低端入口(8);第三密封圈(9);差压活塞筒(10);差压活塞杆(11);第一差压活塞杆密封件(12);第一差压活塞杆端盖(13);第二差压活塞杆密封件(14);第二差压活塞杆端盖(15);差压压力高端入口(16);第四密封圈(17);第五密封圈(18);上端活塞筒压盖(19);上端活塞筒(20);上端活塞杆(21);第六密封圈(22);上基座(23)、第一截止阀(27)和第二截止阀(28);
所述分压方式高静压差压发生装置的组装过程为:
高压活塞杆(5)穿过高压活塞筒(4),高压活塞杆(5)的上端与第一差压活塞杆端盖(13)的底端固定连接;第一差压活塞杆端盖(13)固定在差压活塞杆(11)的底端;第一差压活塞杆端盖(13)和差压活塞杆(11)之间通过第一差压活塞杆密封件(12)密封;第二差压活塞杆端盖(15)固定在差压活塞杆(11)的上端;第二差压活塞杆端盖(15)和差压活塞杆(11)之间通过第二差压活塞杆密封件(14)密封;上端活塞杆(21)的下端与第二差压活塞杆端盖(15)的上端固定连接;上端活塞杆(21)的顶端与上基座(23)的底端固定连接;
高压活塞筒(4)安装在下基座(1)内部,高压活塞筒(4)的底端与下基座(1)之间通过第一密封圈(3)密封;高压活塞筒压盖(6)位于高压活塞筒(4)的顶部,并且高压活塞筒压盖(6)与高压活塞筒(4)之间通过第二密封圈(7)密封;差压活塞杆(11)位于差压活塞筒(10)内部,并与差压活塞筒(10)的内壁接触;差压活塞筒(10)的下端位于下基座(1)内部,差压活塞筒(10)的下端与下基座(1)之间通过第三密封圈(9)密封;差压活塞筒(10)的上端位于上基座(23)内部,差压活塞筒(10)的上端与上基座(23)之间通过第四密封圈(17)密封;上端活塞筒(20)位于上基座(23)内部,上端活塞筒(20)的顶端与上基座(23)之间通过第六密封圈(22)密封;上端活塞筒压盖(19)位于上端活塞筒(20)的底部,并且上端活塞筒压盖(19)与上端活塞筒(20)之间通过第五密封圈(18)密封;下基座(1)与上基座(23)固定连接;
下基座(1)的底端有压力输入口(2),压力输入口(2)的一端连通高压活塞杆(5)底部;压力输入口(2)的另一端与第一截止阀(27)的一端连接;第一截止阀(27)的另一端与标准活塞系统(102)连接;
在下基座(1)位于高压活塞筒(4)和差压活塞筒(10)之间的腔体侧壁上开有差压压力低端入口(8);在上基座(23)位于上端活塞筒(20)和差压活塞筒(10)之间的腔体侧壁上开有差压压力高端入口(16);
第二截止阀(28)为三通截止阀,有三个端口;第二截止阀(28)的第一端口与差压压力低端入口(8)连接;第二截止阀(28)的第二端口与差压压力高端入口(16)连接;第二截止阀(28)的第三端口与压力控制系统(100)连接。
2.如权利要求1所述的分压方式高静压差压发生装置,其特征在于:高压活塞杆(5)与上端活塞杆(21)的截面积相同;高压活塞杆(5)与差压活塞杆(11)的截面积之比在1:10至1:200之间。
3.使用如权利要求1或2所述的分压方式高静压差压发生装置产生高静压差压的方法,其特征在于:其具体操作步骤为:
步骤1:将被校差压仪表(29)的一端与差压压力低端入口(8)连接,另一端与差压压力高端入口(16)连接;然后使第二截止阀(28)处于打开状态,第一截止阀(27)关闭状态;
步骤2:压力控制系统(100)为分压系统(101)提供高静压;
步骤3:步骤2中所述压力控制系统(100)提供的高静压施加到差压压力低端入口(8)和差压压力高端入口(16);
步骤4:关闭第二截止阀(28),打开第一截止阀(27);
步骤5:通过公式(1)计算标准压力值,用符号Δp'表示,然后使标准活塞系统(102)给压力输入口(2)提供标准压力值Δp';
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<mo>-</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中,A为差压活塞杆(11)的截面积;a为高压活塞杆(5)和上端活塞杆(21)的截面积;Δp为目标差压值;
步骤6:差压压力低端入口(8)和差压压力高端入口(16)之间产生值为Δp目标差压。
4.如权利要求3所述的产生高静压差压的方法,其特征在于:其步骤2中所述压力控制系统(100)为分压系统(101)提供高静压在0至40MPa之间。
5.如权利要求3所述的产生高静压差压的方法,其特征在于:其步骤5中所述标准压力值Δp'∈(0,200]MPa。
6.如权利要求3所述的产生高静压差压的方法,其特征在于:其步骤6中所述目标差压Δp∈(0,2]Mpa。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |