CN106124006B - 一种高精度低温流量计检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种高精度低温流量计检测系统及其方法，包括低温液介质储罐和常压低温容器，常压低温容器设有一个凸起的敞开口，一个帽罩与敞开口间隔并罩住敞开口，所述低温液介质从被测流量计出来后经输送管穿过帽罩从敞开口流入常压低温容器，所述帽罩是一个具有中空夹层的帽罩，帽罩内层下沿四周设有与夹层连通的通气孔，通气孔与凸起的敞开口侧壁相对，所述帽罩的中空夹层与一个惰性气源相连接。本发明采用静态法使超低温状态下流量检测精度提高一个数量级，从千分之二到万分之二左右；这对于LNG流量计生产、加气机生产，以及对于液体火箭的燃料加注计量、以及姿态控制等计量系统检测意义重大，避免了一般检测容器过重无法精确检测。

Description

一种高精度低温流量计检测系统及其方法

技术领域

本发明属于流量计检测，具体涉及一种高精度低温流量计检测系统及其方法。

背景技术

目前超低温流量计检测介质多使用液氮进行检测，其工作原理是，检测前给检测的流量计和管道以及低温容器预先冷却，预冷的液氮在储罐压力作用下通过出液阀流向被检测流量计，然后通过软管流向低温容器，预冷的液氮通过低温储罐低部阀门排出。检测开始时，根据被检测流量计的流量范围，在低温储罐下面挂上检测砝码，通过调整液氮容器压力调节流量，流量稳定后，检测电子秤开始计量，计量到一个砝码重量时，砝码自动脱钩抛下这个砝码，同步记录被检测流量计的数据。然后进行下一组数据的检测，当检测电子秤计量到下一个砝码重量时，自动脱钩抛下另一个砝码，直到砝码全部抛下，检测结束。这种方案通过调整液氮压力维持流量稳定，依靠砝码脱除机构进行连续给定量检测，依靠多次取平均值等减少误差的分析手段，但由于容器皮重大，检测前需要预冷占据了一定容器空间，加上检测过程中高压软管连接，因此，检测精度不高，检测精度低于千分之二。因此，提高流量计的检测精度，调校低温流量计的参数对于包括航天发射，深空探测及火箭燃料的精确加注以及民用LNG汽车加注都意义重大，由于液氮在空气环境下极容易挥发，因此检测的容器采用了耐压绝热容器，而绝热容器重量（皮重）很大，去皮后的误差就大，因此，现有低温流量检测装置采用动态法进行检测，检测精度不高。

发明内容

本发明的目的是提出一种高精度低温流量计检测系统及其方法，改变了传统的测量校正装置及方法，通过技术手段将用于计重的罐与低温介质输送管分离，测量中采用氦气隔离空气，测量精度从低于千分之二提高到了万分之二。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高精度低温流量计检测系统，包括低温液介质储罐，从低温液介质储罐出来的低温液介质经被测流量计到称重容器，其中，所述称重容器是一个常压低温容器，常压低温容器设有一个凸起的敞开口，一个帽罩与敞开口间隔并罩住敞开口，所述低温液介质从被测流量计出来后经输送管穿过帽罩从敞开口流入常压低温容器，所述帽罩是一个具有中空夹层的帽罩，帽罩内层下沿四周设有与夹层连通的通气孔，通气孔与凸起的敞开口侧壁相对，所述帽罩的中空夹层与一个惰性气源相连接。

方案进一步是：穿过所述帽罩到敞开口设置有一个风管，风管与一个离心风机连接。

方案进一步是：所述常压低温容器底面放置在一个磅秤上。

方案进一步是：所述低温液介质从被测流量计出来后的输送管上设置有换向阀，换向阀为一个三通换向阀，换向阀的一个换向通道连接一个回流枪到常压低温容器敞开口，换向阀的另一个换向通道通过回流管连接低温液介质储罐。

方案进一步是：所述低温液介质储罐出来的低温液介质先流到一个低温泵池，低温液介质在池中通过低温泵泵出经被测流量计到称重容器。

方案进一步是：在所述常压低温容器底部设置有低温液介质排放口，排放口上设置有快速插接口。

方案进一步是：所述帽罩的中空夹层与惰性气源同管路还连接有干燥空气源。

一种基于高精度低温流量计检测系统的检测方法，所述系统包括低温液介质储罐，从低温液介质储罐出来的低温液介质经被测流量计先到一个换向阀，换向阀的一个换向通道连接一个回流枪到称重常压低温容器，换向阀的另一个换向通道通过回流管连接低温液介质储罐，常压低温容器设有一个凸起的敞开口，一个帽罩与敞开口间隔并罩住敞开口，所述低温液介质从被测流量计出来后经回流枪穿过帽罩从敞开口流入常压低温容器，所述帽罩是一个具有中空夹层的帽罩，帽罩内层下沿四周设有与夹层连通的通气孔，通气孔与凸起的敞开口侧壁相对，所述帽罩的中空夹层与一个惰性气源相连接，与惰性气源同管路还连接有干燥空气源，穿过所述帽罩到敞开口设置有一个风管，风管与一个离心风机连接，在所述常压低温容器底部设置有低温液介质排放口，排放口上设置有快速插接口，所述的低温液介质是液氮，所述的惰性气是氦气，所述方法是：

首先进行系统预冷，过程如下：液氮经过管道到一个低温泵池，泵池充满液氮后，启动低温泵增压通过管道到被检测流量计，然后经换向阀进入常压低温容器进行预冷，预冷过程中开启离心风机和干燥空气压缩机，离心风机排除预冷产生的液氮蒸汽，干燥空气保持敞开口的周边气压大于环境气压，并使敞开口不结霜；容器预冷后，通过一个有快速接头的软管接在所述快速插接口将容器中的预冷液放回低温泵池，启动低温泵，调整换向阀，将预冷液打回储罐；

开始检测：液氮经过管道到低温泵池，泵池充满液氮后，启动低温泵增压通过管道到被检测流量计，当被检测流量计流量稳定后，调整换向阀将液氮流入常压真空容器进行对被检测流量计的计量，同时启动氦气源，关闭离心风机和干燥空气，氦气从帽罩内层下沿四周设有的通气孔流出保持敞开口的压力大于周围环境气压，将敞开口与空气隔离。

方案进一步是：在所述低温液介质储罐中内安装蒸发器，使用制冷机制冷，将低温液介质温度维持在67K，即维持液氮在过冷状态。

方案进一步是：所述常压低温容器底面放置在一个磅秤上称重。

本发明的有益效果是：本发明采用静态法使超低温状态下流量检测精度提高一个数量级，从千分之二到万分之二左右。这对于LNG流量计生产、加气机生产，以及对于液体火箭的燃料加注计量、以及姿态控制等计量系统检测意义重大，避免了一般检测容器过重无法精确检测。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图；

图2是帽罩局部放大图。

具体实施方式

实施例1：

一种高精度低温流量计检测系统，如图1所示，包括低温液介质储罐1，从低温液介质储罐出来的低温液介质经被测流量计2到称重容器3，其中，所述称重容器是一个常压低温容器，常压低温容器设有一个凸起的敞开口301，一个帽罩4与敞开口间隔并罩住敞开口，所述低温液介质从被测流量计出来后经输送管穿过帽罩从敞开口流入常压低温容器，如图2所示，所述帽罩是一个具有中空夹层401的帽罩，帽罩内层下沿四周设有与夹层连通的通气孔402，通气孔与凸起的敞开口侧壁302相对，所述帽罩的中空夹层通过管路5与一个惰性气源6相连接。

实施例中：穿过所述帽罩到敞开口设置有一个风管7，风管与一个离心风机8连接。

与传统的称量不同：所述常压低温容器底面放置在一个磅秤9上。

实施例中：所述低温液介质从被测流量计出来后的输送管上设置有换向阀10，换向阀为一个三通换向阀，换向阀的一个换向通道连接一个回流枪11到常压低温容器敞开口，换向阀的另一个换向通道通过回流管12连接低温液介质储罐。

为了提高压力：所述低温液介质储罐出来的低温液介质先流到一个低温泵池13，低温液介质在池中通过低温泵14加压泵出经被测流量计到称重容器。

实施例中：在所述常压低温容器底部设置有低温液介质排放口303，排放口上设置有快速插接口15。

实施例中：所述帽罩的中空夹层与惰性气源同管路还连接有干燥空气源16。

当然上述实施例中在管路中同时连接有控制阀门。

实施例2：

一种基于实施例1高精度低温流量计检测系统的检测方法，实施例1中的内容也应被示做为本实施例中的内容；因此，所述系统包括低温液介质储罐，从低温液介质储罐出来的低温液介质经被测流量计先到一个换向阀，换向阀的一个换向通道连接一个回流枪到称重常压低温容器，换向阀的另一个换向通道通过回流管连接低温液介质储罐，常压低温容器设有一个凸起的敞开口，一个帽罩与敞开口间隔并罩住敞开口，所述低温液介质从被测流量计出来后经回流枪穿过帽罩从敞开口流入常压低温容器，所述帽罩是一个具有中空夹层的帽罩，帽罩内层下沿四周设有与夹层连通的通气孔，通气孔与凸起的敞开口侧壁相对，所述帽罩的中空夹层与一个惰性气源相连接，与惰性气源同管路还连接有干燥空气源，穿过所述帽罩到敞开口设置有一个风管，风管与一个离心风机连接，在所述常压低温容器底部设置有低温液介质排放口，排放口上设置有快速插接口，所述的低温液介质是液氮，所述的惰性气是氦气，所述方法是：

首先进行系统预冷，过程如下：液氮经过管道到一个低温泵池，泵池充满液氮后，启动低温泵增压通过管道到被检测流量计，然后经换向阀进入常压低温容器进行预冷，预冷过程中开启离心风机和干燥空气压缩机，离心风机排除预冷产生的液氮蒸汽，干燥空气保持敞开口的周边气压大于环境气压，并使敞开口不结霜；容器预冷后，通过一个有快速接头17的软管18这时被接在所述快速插接口将容器中的预冷液放回低温泵池，启动低温泵，调整换向阀，将预冷液打回储罐；

开始检测：液氮经过管道到低温泵池，泵池充满液氮后，启动低温泵增压通过管道到被检测流量计，当被检测流量计流量稳定后，调整换向阀将液氮流入常压真空容器进行对被检测流量计的计量，同时启动氦气源，关闭离心风机和干燥空气，氦气从帽罩内层下沿四周设有的通气孔流出保持敞开口的压力大于周围环境气压，将敞开口与空气隔离。

实施例中：在所述低温液介质储罐中内安装蒸发器19，使用制冷机20制冷，将低温液介质温度维持在67K，即维持液氮在过冷状态。其中：所述常压低温容器底面放置在一个磅秤上称重。

下面更加详细的介绍其工作原理：

开始检测前，先进行系统预冷，其过程是，液氮经过管道先进入低温泵池13，泵池回气经管道21回到大罐顶部，泵池充满液氮后，启动泵池内的低温泵14，低温液氮经泵增压通过管道22、阀门23、被检测流量计2进入换向阀10，然后经换向阀流出进入常压真空容器3进行系统预冷，预冷过程中开启离心风机8和干燥空气压缩机16，离心风机排除预冷产生的液氮蒸汽，干燥空气通过在管道上设置的压力调节阀25的调节保持瓶口微正压，一般大于环境气压5 Pa至10Pa，保证瓶口不结霜。容器3过冷后，插入快速接头17连接软管18，启动低温泵14，换向阀换向，将3中的液体抽出来经回流管路12打入罐1。

检测开始后，启动泵，过冷液氮经过泵14进入被测流量计4经换向阀经回流管12先进入储罐1，流量稳定后，换向阀换向，液体经过换向阀换向进入容器3，同时打开氦气源6的氦气阀门，氦气经过压力调节阀24调节稳定压力，保持容器3的出口处于微正压，同样大于环境气压5 Pa至10Pa。此时干燥空气源16和离心风机8处于关闭状态。

实施例中的管道7是离心风机进口管道，管道5是供应干燥空气和氦气悬浮密封的管道。 这样在对流量计检测过程中，确保了介质是过冷状态，确保介质在检测容器里不挥发，确保空气和检测介质不接触，而和检测介质接触的氦气不液化。 这样静态秤量流过检测流量计的液氮就可以测量出被测流量计的精度。本实施例采用静态法使超低温状态下流量检测精度提高一个数量级，从千分之二到万分之二左右。这对于LNG流量计生产、加气机生产，以及对于液体火箭的燃料加注计量、以及姿态控制等意义重大，避免了一般检测容器过重无法精确检测。

Claims (9)

1.一种高精度低温流量计检测系统，包括低温液介质储罐，从低温液介质储罐出来的低温液介质经被测流量计到称重容器，其特征在于，所述称重容器是一个常压低温容器，常压低温容器设有一个凸起的敞开口，一个帽罩与敞开口间隔并罩住敞开口，所述低温液介质从被测流量计出来后经输送管穿过帽罩从敞开口流入常压低温容器，所述帽罩是一个具有中空夹层的帽罩，帽罩内层下沿四周设有与夹层连通的通气孔，通气孔与凸起的敞开口侧壁相对，所述帽罩的中空夹层与一个惰性气源相连接，穿过所述帽罩到敞开口设置有一个风管，风管与一个离心风机连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述常压低温容器底面放置在一个磅秤上。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低温液介质从被测流量计出来后的输送管上设置有换向阀，换向阀为一个三通换向阀，换向阀的一个换向通道连接一个回流枪到常压低温容器敞开口，换向阀的另一个换向通道通过回流管连接低温液介质储罐。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低温液介质储罐出来的低温液介质先流到一个低温泵池，低温液介质在池中通过低温泵泵出经被测流量计到称重容器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述常压低温容器底部设置有低温液介质排放口，排放口上设置有快速插接口。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述帽罩的中空夹层与惰性气源同管路还连接有干燥空气源。

7.一种基于高精度低温流量计检测系统的检测方法，所述系统包括低温液介质储罐，从低温液介质储罐出来的低温液介质经被测流量计先到一个换向阀，换向阀的一个换向通道连接一个回流枪到称重常压低温容器，换向阀的另一个换向通道通过回流管连接低温液介质储罐，常压低温容器设有一个凸起的敞开口，一个帽罩与敞开口间隔并罩住敞开口，所述低温液介质从被测流量计出来后经回流枪穿过帽罩从敞开口流入常压低温容器，所述帽罩是一个具有中空夹层的帽罩，帽罩内层下沿四周设有与夹层连通的通气孔，通气孔与凸起的敞开口侧壁相对，所述帽罩的中空夹层与一个惰性气源相连接，与惰性气源同管路还连接有干燥空气源，穿过所述帽罩到敞开口设置有一个风管，风管与一个离心风机连接，在所述常压低温容器底部设置有低温液介质排放口，排放口上设置有快速插接口，所述的低温液介质是液氮，所述的惰性气是氦气，其特征在于，所述方法是：

首先进行系统预冷，过程如下：液氮经过管道到一个低温泵池，泵池充满液氮后，启动低温泵增压通过管道到被检测流量计，然后经换向阀进入常压低温容器进行预冷，预冷过程中开启离心风机和干燥空气压缩机，离心风机排除预冷产生的液氮蒸汽，干燥空气保持敞开口的周边气压大于环境气压，并使敞开口不结霜；容器预冷后，通过一个有快速接头的软管接在所述快速插接口将容器中的预冷液放回低温泵池，启动低温泵，调整换向阀，将预冷液打回储罐；

开始检测：液氮经过管道到低温泵池，泵池充满液氮后，启动低温泵增压通过管道到被检测流量计，当被检测流量计流量稳定后，调整换向阀将液氮流入常压真空容器进行对被检测流量计的计量，同时启动氦气源，关闭离心风机和干燥空气，氦气从帽罩内层下沿四周设有的通气孔流出保持敞开口的压力大于周围环境气压，将敞开口与空气隔离。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述低温液介质储罐中内安装蒸发器，使用制冷机制冷，将低温液介质温度维持在67K，即维持液氮在过冷状态。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述常压低温容器底面放置在一个磅秤上称重。