CN104677468B - 校验音速喷嘴的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种校验音速喷嘴的装置及方法，涉及流量测量技术领域。包括三相球阀（K1）、压力传感器（P）、高压气体软管（T1）、高压气体软管（T2）、不锈钢管（T3）、减压阀（K2）和开关阀（K3）；其中，三相球阀（K1）通过双卡套接头安装于不锈钢管（T3）的一端，压力传感器（P）、减压阀（K2）和开关阀（K3）分别通过双卡套接头从三相球阀（K1）端依次安装于不锈钢管T3中间任一点，高压气体软管（T1）和（T2）与三相球阀（K1）通过双卡套接头连接。本发明避免了对两个气瓶频繁的开闭动作，简化校验的操作步骤，降低操作难度，提高了试验精度。

Description

校验音速喷嘴的装置及方法

技术领域

本发明涉及流量测量技术领域，具体涉及一种校验音速喷嘴的装置及方法。

背景技术

用音速喷嘴装置测量气体流量时，虽然音速喷嘴具有国家检定证书，但气体在进入音速喷嘴前会经过滞止容器以及一套压力调节管路，因此，整套装置的精度仍需进行校验。

现有技术中的质量法作为零级标准，可对音速喷嘴装置进行校验。在用质量法对音速喷嘴装置进行校验前，要先称重质量法气瓶并记录称重数据。但由于音速喷嘴装置包含滞止容器以及大量管路，所以需要先用吹扫瓶对整个管路进行吹扫。传统的做法是先将吹扫瓶阀门打开，吹扫完毕之后手动关闭吹扫瓶阀门，再手动将质量法气瓶阀门打开，并认为此时是质量法开始点，结束时手动关闭质量法气瓶阀门，并认为此时是质量法结束点。

但这种方法需要至少两人协作才可以完成。由于操作方法限制，操作员必须完全关闭吹扫瓶后再开启质量法气瓶，否则两个气瓶之间会串气并直接导致试验失败。而且关闭吹扫瓶与打开质量法气瓶的时间过长并且无法精确的掌握，这样试验数据不仅存在较为严重的试验误差，还缺少重复性。尤其是当测试气体是密度较小的氢气时，人为操作的误差会更为明显而且难以通过后期修正。加上关闭吹扫瓶和打开质量法气瓶中间会有比较明显的时间间隔，这会造成管路中的供气不足，管路中压力会有明显下降，这样就增大了试验结束后管路压力补偿的难度。而对于数据记录员来说，通常只能通过操作员的口头信号来判断质量法开始与结束的时间，这样的操作很难精确的找出试验的真实开始点与停止点，同样会影响到整个试验的精度及重复性，特别在校验小流量音速喷嘴的时候。通常只能增加试验时间来减小上述的试验误差，但是这样做并不能从根本上解决问题，而且对于氢气来说，则需要更长的试验时间，导致资源浪费。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种校验音速喷嘴的装置及方法，当该装置与钢瓶、质量法气瓶和音速喷嘴装置相连时，能够避免对两个气瓶频繁的开闭动作，简化校验的操作步骤，降低操作难度，提高了校验精度。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种校验音速喷嘴的装置，包括三相球阀K1、压力传感器P、高压气体软管T1、高压气体软管T2、不锈钢管T3、减压阀K2和开关阀K3；

其中，

三相球阀K1通过双卡套接头安装于不锈钢管T3的一端，压力传感器P、减压阀K2和开关阀K3分别通过双卡套接头从三相球阀K1端依次安装于不锈钢管T3中间，高压气体软管T1和T2与三相球阀K1通过双卡套接头连接。

优选的，还包括接钢瓶A、质量法气瓶B和音速喷嘴装置C，所述接钢瓶A和质量法气瓶B分别与高压气体软管T1和T2相连接；不锈钢管T3的另一端与音速喷嘴装置C通过双卡套接头固定连接。

优选的，所述不锈钢管T3为316系列不锈钢；所述三相球阀K1、压力传感器P和开关阀K3为抗“氢脆现象”的316系列不锈钢部件。

优选的，所述不锈钢管T3与压力传感器P和三相球阀K₁之间的双卡套接头为耐压达到35MPa以上的316系列双卡套接头。

优选的，所述三相球阀K₁与高压气体软管T1和高压气体软管T2之间的双卡套接头为耐压达到35MPa以上的316系列双卡套接头。

优选的，所述压力传感器P为电流型或电压型传感器。

本发明还提供了一种校验音速喷嘴的方法，包括以下步骤：

S1、对质量法气瓶B进行称量，记录此时质量法气瓶B的质量，记为M1；

S2、将钢瓶A、质量法气瓶B分别通过高压气体软管T1和T2与三相球阀K1通过双卡套接头连接，不锈钢管T3的另一端与音速喷嘴装置C通过双卡套接头固定连接；

S3、将三相球阀K1在钢瓶A端与质量法气瓶B端反复切换，对高压气体软管T2进行吹扫；

S4、将三相球阀K1切换到钢瓶A端，打开钢瓶A阀门，调节减压阀K2使其出口压力为音速喷嘴装置C的工作压力，打开开关阀K3，对整个管路进行吹扫；

S5、待音速喷嘴装置C流量处于稳定状态时，开始连续记录压力传感器P和音速喷嘴装置C的累积质量的读数，打开质量法气瓶B的阀门，并迅速将三相球阀K1切换到质量法气瓶端，此时开始质量法校验音速喷嘴装置；

S6、校验结束，直接关闭质量法气瓶B阀门，待该阀门完全关闭后，停止对压力传感器P和音速喷嘴装置C的累积质量读数的连续记录；

S7、在校验连续记录的压力传感器P读数中，找到质量法校验开始点P1和停止点P2，并找到其对应的音速喷嘴装置C的累积质量，记为M2和M3；

S8、将质量法气瓶B拆下进行称量，记录此时质量法气瓶B的质量，记为M4；

S9、对比质量法消耗的质量M4-M1与音速喷嘴装置消耗的质量M3-M2，得出音速喷嘴装置的精度为完成校验。

（三）有益效果

本发明提供了一种校验音速喷嘴的装置及方法，通过将三相球阀K1通过双卡套接头安装于不锈钢管T3的一端，压力传感器P、减压阀K2和开关阀K3分别通过双卡套接头依次安装于不锈钢管T3中间任一点，高压气体软管T1和T2与三相球阀K1通过双卡套接头连接。当该装置应用于校验音速喷嘴时本能够降低校验音速喷嘴的操作难度。

通过压力传感器的加入可以精确的判断出质量法气瓶介入与关闭的瞬间，提高了校验的精度。

而且由于可以在校验开始前开始记录数据，关闭阀门后再停止记录这一特性，则无需多人协作完成，可由校验记录员单独操作即可，降低了人员使用成本。

依靠三通阀门切换管路不仅便于操作，更可将操作时间控制在0.5秒以内，降低了前端压力的波动对整个装置的影响。有效的改善了传统方法在测试气体为氢气或校验小流量音速喷嘴时精度低、重复性差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种校验音速喷嘴的装置结构示意图；

图2为本发明实施例的一种校验音速喷嘴的方法流程图。

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作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。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种氢气流量测量质量法校验音速喷嘴的快速转换装置，包括三相球阀K1、压力传感器P、高压气体软管T1、高压气体软管T2、不锈钢管T3、减压阀K2和开关阀K3；

其中，

三相球阀K1通过双卡套接头安装于不锈钢管T3的一端，压力传感器P、减压阀K2和开关阀K3分别通过双卡套接头从三相球阀K1端依次安装于不锈钢管T3中间，高压气体软管T1和T2与三相球阀K1通过双卡套接头连接。

本实施例装置通过压力传感器的加入可以精确的判断出质量法气瓶介入与关闭的瞬间，提高了校验的精度。

依靠三通阀门切换管路不仅便于操作，更可将操作时间控制在0.5秒以内，降低了前端压力的波动对整个装置的影响。有效的改善了传统方法在测试气体为氢气或校验小流量音速喷嘴时精度低、重复性差的问题。

下面对本发明实施进行详细的说明：

本实施例还包括接钢瓶A、质量法气瓶B和音速喷嘴装置C，所述接钢瓶A和质量法气瓶B分别与高压气体软管T1和T2相连接；不锈钢管T3的另一端与音速喷嘴装置C通过双卡套接头固定连接。

上述压力传感器P优选为抗“氢脆现象”的SBP800型压力传感器，其输出为4～20mA电流信号，精度为±0.2%；

上述开关阀K3优选为Swagelok公司的抗“氢脆现象”的SS-AFS8型阀门；

上述三相球阀优选为Swagelok公司的抗“氢脆现象”的SS-83XKS8型；

上述不锈钢管T3优选为Swagelok公司的SS-T6-S-049型不锈钢管；

上述不锈钢管T3与压力传感器P、减压阀K2和开关阀K3三者之间的双卡套接头优选为Swagelok公司的双卡套接头；

上述三相球阀K1与高压气体软管T1和高压气体软管T2之间的双卡套接头为优选为Swagelok公司的双卡套接头。

实施例2：

如图2所示，本发明还提供了一种氢气流量测量质量法校验音速喷嘴的快速转换方法，其使用步骤为：

S1、将质量法气瓶B放置于质量称重装置上进行称量，记录此时质量法气瓶的质量为34058.4g；

S2、将钢瓶A、质量法气瓶B分别通过高压气体软管T1和T2与三相球阀K1通过双卡套接头连接，不锈钢管T3的另一端与音速喷嘴装置C通过双卡套接头固定连接

S3、将三相球阀K1在钢瓶端与质量法气瓶端来回切换，对高压气体软管T2进行吹扫；

S4、将三相球阀K1切换到钢瓶端，打开钢瓶阀门，调节减压阀K2使其出口压力为音速喷嘴装置的工作压力0.4MPa～0.5MPa，打开开关阀K3，对整个管路进行吹扫；

S5、待音速喷嘴装置流量处于稳定状态时，开始连续记录压力传感器P和音速喷嘴装置C积分质量的读数，打开质量法气瓶B的阀门，并迅速将三相球阀K1切换到质量法气瓶端，此时开始质量法校验音速喷嘴装置；

S6、质量法校验音速喷嘴装置结束，直接关闭质量法气瓶B的阀门，待阀门完全关闭后，停止对压力传感器P和音速喷嘴装置C积分质量读数的连续记录；

S7、在校验连续记录的压力传感器P读数中，找到压力突变点5.308MPa突变为4.911Mpa，将4.911MPa作为开始点，其对应音速喷嘴装置C积分质量为41.469g，3.961MPa突变为3.875MPa，将3.961MPa作为停止点，其对应的音速喷嘴装置C积分质量为232.21g；

S8、将质量法气瓶B拆下，并放置于质量称重装置上进行称量，此时质量法气瓶B的质量为33867.6g；

S9、对比质量法消耗的质量190.9g与音速喷嘴装置C积分质量190.741g，通过表达式可以极端得出音速喷嘴装置C的精度为-0.083%，最终完成质量法对音速喷嘴装置的校验。

本实施例方法降低了校验音速喷嘴的操作难度，而且由于可以在校验开始前开始记录数据，关闭阀门后再停止记录这一特性，则无需多人协作完成，可由校验记录员单独操作即可，降低了人员使用成本。

需要说明的是，在本文中术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种校验音速喷嘴的装置，其特征在于，包括三相球阀(K1)、压力传感器(P)、第一高压气体软管(T1)、第二高压气体软管(T2)、不锈钢管(T3)、减压阀(K2)和开关阀(K3)；

其中，

三相球阀(K1)通过双卡套接头安装于不锈钢管(T3)的一端，压力传感器(P)、减压阀(K2)和开关阀(K3)分别通过双卡套接头从三相球阀(K1)端依次安装于不锈钢管T3中间，第一高压气体软管(T1)和第二高压气体软管(T2)与三相球阀(K1)通过双卡套接头连接；

还包括钢瓶(A)、质量法气瓶(B)和音速喷嘴装置(C)，所述钢瓶(A)与第一高压气体软管(T1)连接，所述质量法气瓶(B)与第二高压气体软管(T2)连接；不锈钢管(T3)的另一端与音速喷嘴装置(C)通过双卡套接头固定连接；

其中，

与所述校验音速喷嘴的装置对应的校验音速喷嘴的方法，包括：

S1、对质量法气瓶(B)进行称量，记录此时质量法气瓶(B)的质量，记为M1；

S2、将钢瓶(A)、质量法气瓶(B)分别通过第一高压气体软管(T1)和第二高压气体软管(T2)与三相球阀(K1)通过双卡套接头连接，不锈钢管(T3)的另一端与音速喷嘴装置(C)通过双卡套接头固定连接；

S3、将三相球阀(K1)在钢瓶(A)端与质量法气瓶(B)端反复切换，对第二高压气体软管(T2)进行吹扫；

S4、将三相球阀(K1)切换到钢瓶(A)端，打开钢瓶(A)阀门，调节减压阀(K2)使其出口压力为音速喷嘴装置(C)的工作压力，打开开关阀(K3)，对整个管路进行吹扫；

S5、待音速喷嘴装置(C)流量处于稳定状态时，开始连续记录压力传感器(P)和音速喷嘴装置(C)的累积质量的读数，打开质量法气瓶(B)的阀门，并迅速将三相球阀(K1)切换到质量法气瓶端，此时开始质量法校验音速喷嘴装置；

S6、校验结束，直接关闭质量法气瓶(B)阀门，待该阀门完全关闭后，停止对压力传感器(P)和音速喷嘴装置(C)的累积质量读数的连续记录；

S7、在校验连续记录的压力传感器(P)读数中，找到质量法校验开始点P1和停止点P2，并找到其对应的音速喷嘴装置(C)的累积质量，记为M2和M3；

S8、将质量法气瓶(B)拆下进行称量，记录此时质量法气瓶(B)的质量，记为M4；

S9、对比质量法消耗的质量M4-M1与音速喷嘴装置消耗的质量M3-M2，得出音速喷嘴装置的精度为完成校验。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述不锈钢管(T3)为316系列不锈钢；所述三相球阀(K1)、压力传感器(P)和开关阀(K3)为抗氢脆现象的316系列不锈钢部件。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述不锈钢管(T3)与压力传感器(P)和三相球阀(K1)之间的双卡套接头为耐压达到35MPa以上的316系列双卡套接头。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三相球阀(K1)与第一高压气体软管(T1)和第二高压气体软管(T2)之间的双卡套接头为耐压达到35MPa以上的316系列双卡套接头。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力传感器(P)为电流型或电压型传感器。