CN105021262A - 温度压力可调的气体流量标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度压力可调的气体流量标定方法，压缩空气经干燥过滤器后储存于高压气井内；分级调压装置使管内气压在一定范围内连续可调，以达到被检流量计的实际工作压力；通过温度测量和反馈，确定控制信号控制冷凝器和加热器工作，使气体介质温度在一定温度范围内连续可调，以达到被检流量计的实际工作温度，在被测流量点下分别获取标准表处和被检流量计处的气体工况累积流量、气体压力和气体温度值，计算被检测流量计的相对示值误差。该方法通过多级调压装置实现一定压力范围内的压力连续调节，通过加装冷凝器和加热器实现一定温度范围内温度连续可调；能尽可能地模拟流量计的实际工作温度和压力，提高检测的有效性和准确度。

Description

温度压力可调的气体流量标定方法

技术领域

本发明涉及一种气体流量标定装置，尤其涉及一种温度压力可调的气体流量标定方法。

背景技术

随着国民经济的飞速发展和国家能源战略的实施，在石油、冶金、电力、煤炭、化工、交通、环保、建筑、轻纺、食品等领域使用的各类气体流量仪表日益增多。其工作温度和压力范围变化多样，相应的检测需求也逐渐呈现多样化的趋势。例如，随着近年来对节能环保问题的重视，中高温气体如汽车尾气、工业烟气、工艺废气、火炬气等已成为备受关注的环境污染来源，对这些污染源的定量控制是加强管理、落实环保政策的重要途径，因此，对上述中高温气体污染源流量的定量测量问题日益凸显，用于测量中高温气体的流量计数量也急剧增加。此外，随着天然气工业的飞速发展，特别是输气管网的大规模建设，天然气流量仪表也日渐增多，其工作压力不断提高。

鉴于此，气体流量仪表的温度压力使用范围已呈现多样化的趋势，对气体流量仪表的管理和检测提出了新的要求。怎样建立温度压力范围更广的气体流量仪表检测装置，尽可能在接近于流量仪表实际工作的温度压力条件下实现对气体流量仪表的可靠、准确、快速、高效的检定、校准或型式评价，已成为关系到节能环保与科学管理的重要命题，受到了普遍的关注。

然而，目前国内的气体流量标准装置大多采用常温的空气或天然气作为被测介质，且介质温度和压力不可调节，为中高温和压力条件下应用的气体流量计的检测带来了不可避免的不利影响，已远远不能满足气体流量仪表的检测需求。目前，要尽可能在接近流量仪表实际工作条件下实现对流量计的检测，提高流量计的准确度，建设温度压力可调的气体流量检测装置就有着重大的实际意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种温度压力可调的气体流量标定方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

温度压力可调的气体流量标定方法，在该方法中采用了一种温度压力可调的气体流量标定装置；

该装置包括空气压缩机、干燥过滤器、高压气井、多级调压装置、稳压罐、标准表、加热器、冷凝器和消音器；所述空气压缩机的出气口与干燥过滤器的进气口连接，所述干燥过滤器的出气口与高压气井的进气口连接，所述高压气井的出气口与多级调压装置的进气口连接，所述多级调压装置的出气口与稳压罐的进气口连接，所述稳压罐的出气口与标准表的进气口连接，所述标准表的出气口与加热器的进气口连接，所述加热器的出气口与冷凝器的进气口连接，所述冷凝器的出气口为与被检流量计的进气口连接的连接端，所述消音器的进气口为与被检流量计的出气口连接的连接端；所述标准表的两端和被检流量计的两端的管路上均安装有温度和压力传感器；

该方法包括如下步骤：

1)将被检流量计连接入该装置中，冷凝器的出气口与被检流量计的进气口连接，被检流量计的出气口与消音器的进气口连接；

2)空气压缩机产生压缩空气，压缩空气经干燥过滤器后储存于高压气井内；

3)通过分级调压装置调节管内压力，使之满足被检流量计的实际工作压力；

4)通过阀门调节气体流量至被测流量点；

5)通过温度测量和反馈，确定控制信号控制冷凝器和加热器工作，使气体介质温度达到被检流量计所需的试验温度；

6)可重复3)，4)，5)直至气体压力、温度、流量满足被检流量计的实际工作压力、实际工作温度和被测流量点，介质气体最终经被检流量计测量，再经消音器消音后排出；

7)分别获取标准表处和被检流量计处的气体工况累积流量、气体压力和气体温度值，根据连续性原理和气体状态方程可得：

$\frac{(P_s+P_a)V_s}{Z_s(T_s+273.15)}=\frac{(P_m+P_a)V_{ms}}{Z_m(T_m+273.15)}---\left(1\right)$

则被检流量计处的实际气体流量为：

$V_{ms}=\frac{(P_s+P_a)(T_m+273.15)Z_m}{(P_m+P_a)(T_s+273.15)Z_s}\·V_s---\left(2\right)$

由此计算被检测流量计的相对示值误差为：

$E=\frac{V_m-V_{ms}}{V_{ms}}\×100\%---\left(3\right)$

式中：

V_m-被检流量计测得的累积体积流量，单位m³；

V_s-标准表测得的累积体积流量，单位m³；

V_ms-流过被检流量计的实际累积体积流量，即将标准表处的工况累积流量换算到被检流量计处状态的累积流量值，单位m³；

P_m-被检流量计处的表压，单位Pa；

P_s-标准表处的表压，单位Pa；

p_a-大气压力，单位Pa；

T_m-被检流量计的温度，单位℃；

T_s-标准表处的温度，单位℃；

Z_m-被测气体介质在P_m，T_m下的压缩系数，无量纲；

Z_s-被测气体介质在P_s，T_s下的压缩系数，无量纲；

E-被检流量计的相对示值误差。

本发明的有益效果是；该方法通过多级调压装置实现一定压力范围内的压力连续调节，通过加装冷凝器和加热器实现一定温度范围内温度连续可调；能尽可能地模拟流量计的实际工作温度和压力，减轻检测条件改变对测量带来的不利影响，解决对气体流量计特别是中高温和压力条件下工作的气体流量计的检定、校准及型式评价问题，提高检测的有效性和准确度。

附图说明

图1为温度压力可调的气体流量标定装置的结构示意图。

附图中，1-空气压缩机；2-干燥过滤器；3-高压气井；4-多级调压装置；5-稳压罐；6-标准表；7-加热器；8-冷凝器；9-被检流量计；10-消音器。

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。

温度压力可调的气体流量标定方法，在该方法中采用了一种温度压力可调的气体流量标定装置。

如图1所示，该温度压力可调的气体流量标定装置包括空气压缩机1、干燥过滤器2、高压气井3、多级调压装置4、稳压罐5、标准表6、加热器7、冷凝器8和消音器10。空气压缩机1的出气口与干燥过滤器2的进气口连接，干燥过滤器2的出气口与高压气井3的进气口连接，高压气井3的出气口与多级调压装置4的进气口连接，多级调压装置4的出气口与稳压罐5的进气口连接，稳压罐5的出气口与标准表6的进气口连接，标准表6的出气口与加热器7的进气口连接，加热器7的出气口与冷凝器8的进气口连接，冷凝器8的出气口为与被检流量计9的进气口连接的连接端，消音器10的进气口为与被检流量计9的出气口连接的连接端。标准表6的两端和被检流量计9的两端的管路上均安装有温度和压力传感器。

该方法包括如下步骤：

1)将被检流量计9连接入该装置中，冷凝器8的出气口与被检流量计9的进气口连接，被检流量计9的出气口与消音器10的进气口连接；

2)空气压缩机1产生压缩空气，压缩空气经干燥过滤器2后储存于高压气井3内；

3)通过分级调压装置4调节管内压力，使之满足被检流量计9的实际工作压力；

4)通过阀门调节气体流量至被测流量点；

5)通过温度测量和反馈，确定控制信号控制冷凝器8和加热器7工作，使气体介质温度达到被检流量计9所需的试验温度；

6)可重复3)，4)，5)直至气体压力、温度、流量满足被检流量计9的实际工作压力、实际工作温度和被测流量点，介质气体最终经被检流量计9测量，再经消音器10消音后排出；

7)分别获取标准表6处和被检流量计9处的气体工况累积流量、气体压力和气体温度值，根据连续性原理和气体状态方程可得：

$\frac{(P_s+P_a)V_s}{Z_s(T_s+273.15)}=\frac{(P_m+P_a)V_{ms}}{Z_m(T_m+273.15)}---\left(1\right)$

则被检流量计处的实际气体流量为：

$V_{ms}=\frac{(P_s+P_a)(T_m+273.15)Z_m}{(P_m+P_a)(T_s+273.15)Z_s}\·V_s---\left(2\right)$

由此计算被检测流量计的相对示值误差为：

$E=\frac{V_m-V_{ms}}{V_{ms}}\×100\%---\left(3\right)$

式中：

V_m-被检流量计测得的累积体积流量，单位m³；

V_s-标准表测得的累积体积流量，单位m³；

V_ms-流过被检流量计的实际累积体积流量，即将标准表处的工况累积流量换算到被检流量计处状态的累积流量值，单位m³；

P_m-被检流量计处的表压，单位Pa；

P_s-标准表处的表压，单位Pa；

p_a-大气压力，单位Pa；

T_m-被检流量计的温度，单位℃；

T_s-标准表处的温度，单位℃；

Z_m-被测气体介质在P_m，T_m下的压缩系数，无量纲；

Z_s-被测气体介质在P_s，T_s下的压缩系数，无量纲；

E-被检流量计的相对示值误差。

随着国家工业化发展和节能环保要求的日益提高，气体流量仪表不仅数量日益增多，其工作温度和压力范围也变化多样，相应的检定、校准以及型式评价需求也逐渐细化并呈现多样化的趋势。现有的以常温常压为主导的气体流量标准装置已远远不能满足气体流量仪表的检测需求。该装置能克服现有气体流量标准装置温度压力不可调节的缺点，实现对被测介质的温度压力调节，在接近被检流量仪表实际工作条件下实现对流量计的检测，满足使用条件变化多样的众多气体流量计，特别是高温高压流量计的检测需求，提高流量计检测的可靠性、准确性和对实际使用条件的适应性，具有重要的实际应用价值。

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 (1)

1.温度压力可调的气体流量标定方法，其特征在于，在该方法中采用了一种温度压力可调的气体流量标定装置；

该装置包括空气压缩机(1)、干燥过滤器(2)、高压气井(3)、多级调压装置(4)、稳压罐(5)、标准表(6)、加热器(7)、冷凝器(8)和消音器(10)；所述空气压缩机(1)的出气口与干燥过滤器(2)的进气口连接，所述干燥过滤器(2)的出气口与高压气井(3)的进气口连接，所述高压气井(3)的出气口与多级调压装置(4)的进气口连接，所述多级调压装置(4)的出气口与稳压罐(5)的进气口连接，所述稳压罐(5)的出气口与标准表(6)的进气口连接，所述标准表(6)的出气口与加热器(7)的进气口连接，所述加热器(7)的出气口与冷凝器(8)的进气口连接，所述冷凝器(8)的出气口为与被检流量计(9)的进气口连接的连接端，所述消音器(10)的进气口为与被检流量计(9)的出气口连接的连接端；所述标准表(6)的两端和被检流量计(9)的两端的管路上均安装有温度和压力传感器；

该方法包括如下步骤：

1)将被检流量计(9)连接入该装置中，冷凝器(8)的出气口与被检流量计(9)的进气口连接，被检流量计(9)的出气口与消音器(10)的进气口连接；

2)空气压缩机(1)产生压缩空气，压缩空气经干燥过滤器(2)后储存于高压气井(3)内；

3)通过分级调压装置(4)调节管内压力，使之满足被检流量计(9)的实际工作压力；

4)通过阀门调节气体流量至被测流量点；

5)通过温度测量和反馈，确定控制信号控制冷凝器(8)和加热器(7)工作，使气体介质温度达到被检流量计(9)所需的试验温度；

6)可重复3)，4)，5)直至气体压力、温度、流量满足被检流量计(9)的实际工作压力、实际工作温度和被测流量点，介质气体最终经被检流量计(9)测量，再经消音器(10)消音后排出；

7)分别获取标准表(6)处和被检流量计(9)处的气体工况累积流量、气体压力和气体温度值，根据连续性原理和气体状态方程可得：

$\frac{(P_s+P_a)V_s}{Z_s(T_s+273.15)}=\frac{(P_m+P_a)V_{ms}}{Z_m(T_m+273.15)}---\left(1\right)$

则被检流量计处的实际气体流量为：

$V_{ms}=\frac{(P_s+P_a)(T_m+273.15)Z_m}{(P_m+P_a)(T_s+273.15)Z_s}\·V_s---\left(2\right)$

由此计算被检测流量计的相对示值误差为：

$E=\frac{V_m-V_{ms}}{V_{ms}}\×100\%---\left(3\right)$

式中：

V_m-被检流量计测得的累积体积流量，单位m³；

V_s-标准表测得的累积体积流量，单位m³；

V_ms-流过被检流量计的实际累积体积流量，即将标准表处的工况累积流量换算到被检流量计处状态的累积流量值，单位m³；

P_m-被检流量计处的表压，单位Pa；

P_s-标准表处的表压，单位Pa；

p_a-大气压力，单位Pa；

T_m-被检流量计的温度，单位℃；

T_s-标准表处的温度，单位℃；

Z_m-被测气体介质在P_m，T_m下的压缩系数，无量纲；

Z_s-被测气体介质在P_s，T_s下的压缩系数，无量纲；

E-被检流量计的相对示值误差。