CN108801848B - 一种智能恒温检定液体密度计试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能恒温检定液体密度计试验装置，包括检定单元、循环供液单元、恒温温控单元以及测试单元，其中检定单元整体安装于恒温温控单元中，循环供液单元通过循环管路与检定单元的液体管路连通，测试单元安装于检定单元的液体管路中，并将采集的液体温度、压力、被检密度计振动周期数据上传至监控单元；恒温温控单元为一可控温的恒温箱，该恒温箱采用组合拼装式库板结构构成一个密闭的试验空间；恒温箱内设有温控装置。本发明为装置工作时提供一个热冷受控，温度均匀恒定的场源，对试验样品进行恒定温度试验或测试，也可作为直接加热或制冷和辅助加热或制冷的热源或冷源，对提高我国密度计量的行业水平，均有着极为重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种非标智能恒温检定液体密度计试验装置，具体为一种智能恒温检定液体密度计试验装置。
背景技术
密度计量测试涉及到石油、化工、冶金、建材、轻工、煤炭、商检、医疗、贸易以及科学研究等诸多领域，应用十分广泛。它不仅关系到生产过程中产品质量控制、检测及管理，而且关系到科学技术、国际贸易的促进与发展。不论是从经济和技术观点来看，准确的计量测试密度是必不可少的。为了保证量值的准确与统一，国家量值传递系统中要求各级量值传递精度要达到上级标准器精度高于被传递器具精度的3倍以上。而现有密度计检定装置的测量工艺较落后、检定精度低、自动化程度低，已不能满足高准确度液体密度计检定需要。
发明内容
针对现有技术中密度计检定装置密度计量存在工艺较落后、检定精度低、自动化程度低等不足，本发明要解决的问题是提供一种能实现计算机统一控制，集中管理，使检定过程自动化、程序化，保证温控水平和工作效率的智能恒温检定液体密度计试验装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种智能恒温检定液体密度计试验装置，包括检定单元、循环供液单元、恒温温控单元以及测试单元，其中检定单元整体安装于恒温温控单元中，循环供液单元通过循环管路与检定单元的液体管路连通，测试单元安装于检定单元的液体管路中，并将采集的液体温度、压力、被检密度计振动周期数据上传至监控单元。
检定单元包括入口分配器、出口分配器以及标准密度计，入口分配器和出口分配器分别安装于被检密度计的两端，标准密度计为两个，分别安装于入口分配器入口则和出口分配器的出口侧。
恒温温控单元为一可控温的恒温箱，该恒温箱采用组合拼装式库板结构构成一个密闭的试验空间；恒温箱内设有温控装置。
恒温温控单元为设于恒温箱外部的多个装有不同测试介质的恒温水浴，其与恒温箱相邻安装，外露管道做绝热保温处理。
还具有密度计核查标准器，包括液温密度测量桶，一等玻璃浮子密度计以及热敏温度计，其中液温密度测量桶安装于恒温温控单元中，在液温密度测量桶与恒温温控单元中检定单元的液体管路之间安装有截止阀；液温密度测量桶中设有一等玻璃浮子密度计以及热敏温度计。
测试单元包括压力测试、进液阀、密封加压装置、液体排放装置以及排气阀，其中压力测试仪设于恒温温控单元的恒温箱外，压力测试仪的测试管路与恒温箱内工艺循环管路即检测单元的液体管路连接，同时该测试管路接有密封加压装置和液体排放装置；测试管路与恒温箱内工艺管路之间安装有进液阀；在工艺管路高处设有排气阀。
液体管路整体具有一倾斜角度，液体管路上设有扫线单元，扫线单元包括空气压缩机以及回收槽，其中空气压缩机通过阀与检定单元的液体管路高端连通，回收槽安装于检定单元的液体管路低端位置上。
循环供液单元、恒温温控单元之间的循环管路上设有可视管段。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明装置的测量不确定度≤U＝0.08kg/m3(以水为介质)，计量标准器采用一等玻璃浮子密度计(U＝0.08kg/m3)、标准振动管密度计 (U≤0.10kg/m3)结合台式密度仪(U≤0.05kg/m3)的方式，对高准确度等级振动密度计及标准密度计进行计量检定。
2.本发明为保证检定密度计时室内温度、湿度能都达到检定环境要求，工艺循环管路及仪表均安装在可控温的恒温箱内；恒温箱采用组合拼装式库板结构，直接构成一个密闭的试验空间，同时恒温箱设有温控装置。恒温箱及温控装置技术性能指标：温控范围(10～80)℃、控温精度20±0.2℃、温度波动度≤±0.2℃(空载)。
3.本发明在恒温箱外部设有多个装有不同测试介质的恒温水浴，用于循环控制测试介质循环温度和循环速度，为装置工作时提供一个热冷受控，温度均匀恒定的场源，对试验样品进行恒定温度试验或测试，也可作为直接加热或制冷和辅助加热或制冷的热源或冷源；恒温水浴技术性能指标：温控范围(10～80)℃、控温精度±0.05℃、控温方式PID控制、循环潜水泵流量(0～5.3)m3/h、工作槽容积30L。
4.本发明中设有密度计核查标准器，包括一等标准密度计组、精密数显热敏电阻温度计及液温密度测量桶各1套，在需要采用一等玻璃密度计测密度时才开启，使得测量桶中充满适当量的测试介质，满足一等标准密度计测量液体密度的温度控制要求和密度、温度直读要求。
5.本发明中设有压力测试单元，该单元是利用两种不同密度的液体(变压器油/柴油，纯水)对被检密度计进行加压/泄压试验检测，同时采集液体温度、压力、被检密度计振动周期等数据，系统包括连接管件、连接法兰、进液阀、密封加压装置(耐压不低于6.0MPa)、液体排放装置和排气阀。在设计时，考虑系统加压恒压的稳定性和可靠性，必要时配置氮气瓶等增压设备。压力测试系统技术性能指标：设备型号BEAMEX MC6、量程范围(0～ 6)MPa、压力测量精度±0.025％FS(从20kPa～6MPa)。
6.本发明的应用实施对推动我国密度计量行业的高标准化、高性能化和检测多元化，提高我国密度计量的行业水平，均有着极为重要的意义。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明装置各单元的工作流程图。
其中，1为恒温箱，2为恒温水浴，3为截止阀，4为压力变送器，5为涡轮流量计，6为温度变送器，7为标准振动管密度计，8为入口分配器，9 为被检密度计，10为出口分配器，11为液温密度测量桶，12为一等玻璃浮子密度计，13为热敏温度计，14为可视管段，15为台式密度仪，16为频率计，17为计算机控制系统，18为空气压缩机，19为压力测试仪，20为动力配电箱，21为回收槽，22为密封加压装置，23为液体排放装置。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
本发明一种智能恒温检定液体密度计试验装置，包括检定单元、循环供液单元、恒温温控单元以及测试单元，其中检定单元整体安装于恒温温控单元中，循环供液单元通过循环管路与检定单元的液体管路连通，测试单元安装于检定单元的液体管路中，并将采集的液体温度、压力、被检密度计振动周期数据上传至监控单元。
如图1所示，检定单元包括入口分配器8、出口分配器10、标准密度计7，入口分配器8和出口分配器10分别安装于被检密度计9的两端，标准密度计7为两个，分别安装于入口分配器8入口则和出口分配器10的出口侧。恒温温控单元为一可控温的恒温箱，该恒温箱采用组合拼装式库板结构构成一个密闭、的试验空间；恒温箱内设有温控装置。循环供液单元为设于恒温箱外部的多个装有不同测试介质的恒温水浴2，其与恒温箱1相邻安装，外露管道做绝热保温处理。
在循环供液单元、恒温温控单元之间的循环管路上设有可视管段14。
测试单元包括压力测试仪19、进液阀、密封加压装置22、液体排放装置23以及排气阀，其中压力测试仪19设于恒温温控单元的恒温箱外，压力测试仪19的测试管路与恒温箱内工艺循环管路即检测单元的液体管路连接，同时该进测试管路接有密封加压装置22和液体排放装置23；测试管路与恒温箱内工艺管路之间安装有进液阀；在工艺管路高处设有排气阀。
密封加压装置22用于对测试管路内的介质进行定值增压，通过压力测试仪19实测介质压力值。
液体排放装置23用于压力测试过程中的管路泄压及介质排放。
本发明中设有压力测试单元，该单元是利用压力测试仪19将两种不同密度的液体(变压器油/柴油，纯水)对被检密度计9进行加压/泄压试验检测，同时采集液体温度、压力、被检密度计振动周期等数据，系统包括连接管件、进液阀、密封加压装置22(耐压不低于6.0MPa)、液体排放装置 23和排气阀。在设计时，考虑系统加压恒压的稳定性和可靠性，必要时配置氮气瓶等增压设备。压力测试仪19选用BEAMEX品牌MC6，其技术性能指标为量程范围(0～6)MPa、压力测量精度±0.025％FS(从20kPa～6MPa)。
本发明测试单元在测试时，选择2种不同密度的液体作为测试介质，将其充满被检在线密度计，保证其中无混入气体，在工作压力实验范围内均匀选取至少五个压力点，使用静态加压装置对液体加压，待输出信号稳定时记录相关数据(如密度值或电流信号)，同时记录液体温度值，相同条件下液体密度值。整个密度－温度－压力试验过程中温度稳定，其稳定性小于±0.1℃。
本发明还具有密度计核查标准器，包括液温密度测量桶11，一等玻璃浮子密度计12以及热敏温度计13，其中液温密度测量桶11安装于恒温温控单元中，在液温密度测量桶11与恒温温控单元中检定单元的液体管路之间安装有截止阀3；液温密度测量桶11中设有一等玻璃浮子密度计12以及热敏温度计13。还具有扫线单元，包括空气压缩机18、……以及回收槽21，其中空气压缩机18通过阀与检定单元的液体管路连通，回收槽21安装于检定单元的液体管路末端。
本发明是一种采用标准密度计法和玻璃密度计法结合台式密度仪的装置(执行JJG 370中的玻璃密度计法和标准液体密度计法)，在被检密度计 9(共3台)的两端分别配有与被检密度计串联的入口分配器8和出口分配器10；在被检密度计9与标准密度计7进出口的临近管道上均安装温度变送器6(共4台)，在检定过程中比较2个标准表密度计7检测的密度和温度变化，监控检定过程恒温系统中恒温箱1的运行状态；在管路上安装压力变送器4(1台)、涡轮流量计5(1台)，用于实时监控管路中测试介质的流量、压力；工艺循环管路及仪表均安装在可控温的恒温箱1内，恒温箱1内部满足检定空间要求，恒温箱1内有液温密度测量桶11，用于一等玻璃管浮子密度计12测量液体密度，桶内安装高精度热敏温度计13实时测量液体温度，在液温密度测量桶11与工艺循环管道之间安装有截止阀3，只有在需要采用一等玻璃浮子密度计测密度时才开启，使得测量桶中充满适当量的测试介质。在恒温箱1外部，采用恒温水浴2循环控制测试介质循环温度和循环速度，恒温水浴2内配备有不锈钢循环泵。恒温箱1与恒温水浴2相邻安装，外露管道做绝热保温处理，保证水浴与流经密度计的液温温度尽可能一致，并满足JJG 370的相关技术要求。
为保证检定密度计时室内温度、湿度能都达到检定环境要求，本发明中的工艺循环管路(即检测单元的液体管路)及仪表均安装在可控温的恒温箱1内。恒温箱1采用组合拼装式库板(钢制夹芯板)结构，直接构成一个密闭的试验空间，同时恒温箱1设有温控装置。恒温箱及温控装置技术性能指标：温控范围(10～80)℃、控温精度20±0.2℃、温度波动度≤±0.2℃ (空载)。
本发明在恒温箱1外部设有多个装有不同测试介质的恒温水浴2，用于循环控制测试介质循环温度和循环速度，为装置工作时提供一个热冷受控，温度均匀恒定的场源，对试验样品进行恒定温度试验或测试，也可作为直接加热或制冷和辅助加热或制冷的热源或冷源。恒温水浴2技术性能指标：温控范围(10～80)℃、控温精度±0.05℃、控温方式PID控制、循环潜水泵流量(0～5.3)m3/h、工作槽容积30L。
本发明中设有密度计核查标准器一套，包括一等标准密度计组12、精密数显热敏电阻温度计13及液温密度测量桶11。在需要采用一等玻璃密度计测密度时才开启，使得测量桶中充满适当量的测试介质，满足一等标准密度计测量液体密度的温度控制要求和密度、温度直读要求。
本发明中设有压力测试系统，该系统是利用压力测试仪19将两种不同密度的液体(变压器油/柴油，纯水)对被检密度计9进行加压/泄压试验检测，同时采集液体温度、压力、被检密度计振动周期等数据，系统包括连接管件、连接法兰、进液阀、密封加压装置(耐压不低于6.0MPa)、液体排放装置和排气阀。在设计时，考虑系统加压恒压的稳定性和可靠性，必要时配置氮气瓶等增压设备。压力测试仪19选用BEAMEX品牌MC6，其技术性能指标为量程范围(0～6)MPa、压力测量精度±0.025％FS(从20kPa～ 6MPa)。
本发明考虑到装置试验中会更换不同测试介质以满足检测需要，为尽快排除管道内残留的测试介质，设一套扫线系统，通过合理设计工艺管路的倾斜角度，利用空气压缩机18对管路里进行气体增压，达到放空并排净管道内的测试介质的能力。吹扫的测试介质排至回收槽21作统一处理。删除的内容可有可无，也可再次加入。
本发明的计算机控制系统17是以上位机(工控机)、下位机(PLC操作柜)及组态检测软件为核心完成系统控制任务，可实现工艺过程中温度、压力变送器，标准密度计，被检密度计等测量数据的自动采集和计算处理；实现检定流程自动控制，满足温度、压力、流速等参数的调节要求；工艺流程状态、测量数据及检定结果在屏幕上实时显示；可实现上、下限预置和超限报警；系统软件为模块化结构，保证装置运行中数据采集处理的可靠性和准确性，保证后期软件调整完善的易操作性，并为操作人员设定分级操作权限，保证软件和数据修改能得到严格的控制，满足对在线振动管密度计进行自动和手动检定功能；可编制打印数据报表，输出检定报告。并提供检定数据和检定报告编辑修改、归档打印功能，检定结果报表可由用户定制修改；系统建立可长期保存的、独立的专用检定数据库管理功能，可并根据条件方便历史查询和词条检索；在满足系统安全的前提下，控制系统允许其它程序用户读取系统中的检定数据，可通过网络将检定证书和检定数据上传到用户指定的计量管理系统中。
本发明各单元的工作流程如图2所示。
本发明的工作原理为：在(10～80)℃范围内，选择至少3种不同密度液体，通过恒温箱1和恒温水浴2在最低和最高温度点及中间温度点分别进行恒温控制，当液体温度稳定性达到±0.05℃时，对被检密度计9进行校准，模拟实际工况利用标准密度液体(其密度由台式振动管密度仪15、标准振动管密度计7测量得出)被检密度计9，由计算机控制系统17同步获得密度计输出振动周期信号、温度、压力，获得一组关于不同密度值的方程，通过最小二乘法计算得出被检密度计9的各项修正系数。
本发明装置测量范围为(750～1000)kg/m3，装置预期测量不确定度不大于U＝0.08kg/m3(以水为介质)。计量标准器采用一等玻璃浮子密度计 12、标准振动管密度计7、数字台式密度仪15结合高精度频率计16的方式，对于高准确度等级振动密度计及标准密度计采用一等玻璃浮子密度计法进行检定，并开展以高准确度台式密度仪作为标准的检定试验，对于较低准确度等级密度计采用标准密度计法进行检定。采用标准密度计进行量值传递，检定条件与实际使用动态工况相近，能实现计算机统一控制，集中管理，使检定过程自动化、程序化，保证温控水平和工作效率。
Claims (6)
1.一种智能恒温检定液体密度计试验装置，其特征在于：包括检定单元、循环供液单元、恒温温控单元以及测试单元，其中检定单元整体安装于恒温温控单元中，循环供液单元通过循环管路与检定单元的液体管路连通，测试单元安装于检定单元的液体管路中，并将采集的液体温度、压力、被检密度计振动周期数据上传至监控单元；
检定单元包括入口分配器、出口分配器以及标准密度计，入口分配器和出口分配器分别安装于被检密度计的两端，标准密度计为两个，分别安装于入口分配器入口则和出口分配器的出口侧；
还设有压力测试单元，该单元是利用压力测试仪将两种不同密度的液体对被检密度计进行加压/泄压试验检测，同时采集液体温度、压力、被检密度计振动周期数据；测试单元包括压力测试、进液阀、密封加压装置、液体排放装置以及排气阀，其中压力测试仪设于恒温温控单元的恒温箱外，压力测试仪的测试管路与恒温箱内工艺循环管路即检测单元的液体管路连接，同时该测试管路接有密封加压装置和液体排放装置；测试管路与恒温箱内工艺管路之间安装有进液阀；在工艺管路高处设有排气阀。
2.根据权利要求1所述的智能恒温检定液体密度计试验装置，其特征在于：恒温温控单元为一可控温的恒温箱，该恒温箱采用组合拼装式库板结构构成一个密闭的试验空间；恒温箱内设有温控装置。
3.根据权利要求1所述的智能恒温检定液体密度计试验装置，其特征在于：恒温温控单元为设于恒温箱外部的多个装有不同测试介质的恒温水浴，其与恒温箱相邻安装，外露管道做绝热保温处理。
4.根据权利要求1所述的智能恒温检定液体密度计试验装置，其特征在于：还具有密度计核查标准器，包括液温密度测量桶，一等玻璃浮子密度计以及热敏温度计，其中液温密度测量桶安装于恒温温控单元中，在液温密度测量桶与恒温温控单元中检定单元的液体管路之间安装有截止阀；液温密度测量桶中设有一等玻璃浮子密度计以及热敏温度计。
5.根据权利要求1述的智能恒温检定液体密度计试验装置，其特征在于：液体管路整体具有一倾斜角度，液体管路上设有扫线单元，扫线单元包括空气压缩机以及回收槽，其中空气压缩机通过阀与检定单元的液体管路高端连通，回收槽安装于检定单元的液体管路低端位置上。
6.根据权利要求1所述的智能恒温检定液体密度计试验装置，其特征在于：循环供液单元、恒温温控单元之间的循环管路上设有可视管段。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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