CN110857876A - 气体流量原级标准系统 - Google Patents
气体流量原级标准系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110857876A CN110857876A CN201810969926.XA CN201810969926A CN110857876A CN 110857876 A CN110857876 A CN 110857876A CN 201810969926 A CN201810969926 A CN 201810969926A CN 110857876 A CN110857876 A CN 110857876A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- gas
- pressure
- weighing
- tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 416
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 193
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 162
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 45
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 45
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 claims abstract description 22
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 claims description 109
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 78
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 46
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 45
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 24
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 17
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 16
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 12
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 12
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003570 air Substances 0.000 description 108
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 88
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 44
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 23
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 23
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 6
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical group [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012024 dehydrating agents Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000008234 soft water Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
- G01F25/14—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters using a weighing apparatus
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
本发明公开了一种气体流量原级标准系统,属于气体流量检测领域。该系统包括:顺次连通的低压气源、增压装置、高压储气装置、调压装置、恒温装置、标准流量计、换向阀组件,以及与换向阀组件的第一出气口连通的称量装置、与换向阀组件的第二出气口连通的低压储气装置;系统还包括:设置于低压气源与增压装置之间,或者增压装置与高压储气装置之间的气路防腐装置,用于去除待检测气体中的硫、水分以及固体颗粒;出口同时与增压装置、恒温装置连通的液路防腐装置,液路防腐装置用于去除流入至增压装置、恒温装置内的冷却水中的非惰性气体;设置于换向阀组件上的计时器,用于获取称量装置的充气时间;设置于称量装置的天平室上的温度湿度调节装置。
Description
技术领域
本发明涉及气体流量检测领域,特别涉及一种气体流量原级标准系统。
背景技术
气体流量标准系统是为了确定气体流量标准量值而建立的系统,其作用是将准确而统一的气体流量量值传递给用于天然气贸易计量的流量仪表,它的建立对于保证天然气贸易计量的准确性、可靠性和公正性具有重要意义。因此,有必要提供一种气体流量标准系统。
现有技术提供了一种气体流量原级标准系统,该系统包括:顺次连通的低压气源、标准流量计、称量装置。应用时,低压气源内的天然气通过气体流量计流入至称量装置内。并,测量充气时间以及称量装置在充气前和充气后的质量变化,计算流入至称量装置内的天然气流量。然后,根据该天然气流量,对标准流量计进行校准。最后,将校准后的标准流量计与下游的用于天然气贸易计量的流量仪表连通,对该流量仪表进行校准。
发明人发现现有技术至少存在以下问题:
现有技术提供的气体流量原级标准系统的测量精度不高,其流量测量不确定度高至0.1%。
发明内容
本发明实施例提供了一种气体流量原级标准系统,可以解决上述问题。所述技术方案如下:
一种气体流量原级标准系统,所述气体流量原级标准系统包括:顺次连通的低压气源、增压装置、高压储气装置、调压装置、恒温装置、标准流量计、换向阀组件,以及与所述换向阀组件的第一出气口连通的称量装置、与所述换向阀组件的第二出气口连通的低压储气装置;
所述气体流量原级标准系统还包括:设置于所述低压气源与所述增压装置之间,或者所述增压装置与所述高压储气装置之间的气路防腐装置,所述气路防腐装置用于去除待检测气体中的硫、水分以及固体颗粒;
出口分别与所述增压装置、所述恒温装置连通的液路防腐装置,所述液路防腐装置用于去除流入至所述增压装置、所述恒温装置内的冷却水中的非惰性气体;
设置于所述换向阀组件上的计时器,用于获取所述称量装置的充气时间;
设置于所述称量装置的天平室上的温度湿度调节装置,用于调节所述天平室内的温度、湿度。
在一种可能的设计方式中,所述高压储气装置包括:进口与所述增压装置或所述气路防腐装置连通,出口与所述调压装置连通的第一高压储气单元,所述第一高压储气单元的进、出口分别设置有第一电磁阀、第二电磁阀,且所述第一高压储气单元上还设置有第一压力传感器;
进口与所述增压装置或所述气路防腐装置连通,出口与所述调压装置连通的第二高压储气单元,所述第二高压储气单元的进、出口分别设置有第三电磁阀、第四电磁阀,且所述第二高压储气单元上还设置有第二压力传感器;
与所述第一电磁阀、所述第四电磁阀、所述第一压力传感器电连接的第一气阀控制器,用于接收所述第一压力传感器传递的所述第一高压储气单元的气体压力信息,并根据所述第一高压储气单元的气体压力信息控制所述第一电磁阀、所述第四电磁阀的开与关;
与所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第二压力传感器电连接的第二气阀控制器,用于接收所述第二压力传感器传递的所述第二高压储气单元的气体压力信息,并根据所述第二高压储气单元的气体压力信息控制所述第二电磁阀、所述第三电磁阀的开与关。
在一种可能的设计方式中,所述调压装置包括:进口与高压储气装置连通,出口与所述恒温装置连通的罐体;
设置在所述罐体上的第三压力传感器;
设置在所述罐体的放空口处的第五电磁阀,所述第五电磁阀用于排放所述罐体内的增压后的待检测气体;
设置在所述罐体的出口处的第六电磁阀;
分别与所述第三压力传感器、所述第五电磁阀、所述第六电磁阀的第三气阀控制器,用于接收所述第三压力传感器传递的所述罐体的气体压力信息,并根据所述罐体的气体压力信息控制所述第五电磁阀、所述第六电磁阀的开与关。
在一种可能的设计方式中,所述气路防腐装置包括:通过管道顺次连通的脱硫单元、缓冲单元、脱水单元、过滤单元;
所述脱硫单元与所述低压气源或所述增压装置连通,用于去除所述待检测气体中的硫;
所述脱水单元用于使脱硫后的待检测气体由上至下穿过,以吸附所述脱硫后的待检测气体中的水分;
所述过滤单元用于去除脱出水分后的待检测气体中的固体颗粒,并将一部分去除固体颗粒后的待检测气体输送至所述增压装置或所述高压储气装置中;
所述气路防腐装置还包括:设置于所述过滤单元与所述脱水单元之间的加热单元、以及与所述脱水单元连通的冷凝单元;
所述加热单元用于将另一部分去除固体颗粒后的待检测气体加热至第一预设温度,并使加热后的待检测气体由下至上穿过所述脱水单元,以解析所述脱水单元所吸附的水分;
所述冷凝单元用于对所述脱水单元解析时所产生的水分进行冷却,以分离所述另一部分去除固体颗粒后的待检测气体。
在一种可能的设计方式中,所述液路防腐装置包括:储水单元、吸气单元、呼气单元、惰性气体供给单元;
所述储水单元上设置有进水口和出水口,且所述储水单元的出水口同时与所述增压装置、所述恒温装置连通;
所述吸气单元和所述呼气单元均与所述储水单元的顶壁连通,且所述吸气单元与所述惰性气体供给单元连通;
所述储水单元中的非惰性气体由所述呼气单元排出。
在一种可能的设计方式中,所述称量装置包括:天平、支撑组件、第一支撑单元、传输单元、第二支撑单元、驱动单元、砝码、称量罐以及所述天平室;
所述天平、所述支撑组件、所述砝码以及所述称量罐均位于所述天平室内;
所述支撑组件包括:由上至下顺次连接的上支撑轴、竖直传力件、下支撑轴;
所述上支撑轴与所述天平的下端连接,所述竖直传力件的上端和下端分别与所述上支撑轴的下端和所述下支撑轴的上端活动连接;
所述砝码用于和所述天平配合称量所述称量罐;
所述第一支撑单元和所述第二支撑单元分别设置于所述传输单元的第一端和第二端,所述传输单元的第一端靠近所述天平,所述传输单元的第二端靠近所述换向阀组件;
所述第一支撑单元用于承载所述称量罐,所述传输单元用于将所述第一支撑单元和所述称量罐传输至所述第二支撑单元的上端,所述第二支撑单元用于对所述第一支撑单元和所述称量罐进行支撑;
所述驱动单元用于驱动所述第二支撑单元上下移动及转动,直至使所述称量罐与所述换向阀组件的第一出气口无应力对接。
在一种可能的设计方式中,所述温度湿度调节装置包括:温度调节单元、湿度调节单元、送风单元、整流单元与排风单元;
所述温度调节单元用于调节所述天平室内的温度;
所述湿度调节单元用于调节所述天平室内的湿度;
所述整流单元设置于所述天平室的侧壁或/和顶壁上;
所述送风单元用于通过所述整流单元向所述天平室内输入空气;
所述排风单元设置于所述天平室的底壁上,所述排风单元用于排出所述天平室内的空气。
在一种可能的设计方式中,所述称量罐包括:第一外罐体、设置在所述第一外罐体内的第一内罐体;
所述第一外罐体与所述第一内罐体之间设置有真空间隙层;
所述第一外罐体的外壁上设置有用于与所述换向阀组件连通的第一充气口,且所述第一充气口穿过所述真空间隙层与所述第一内罐体连通;
所述第一外罐体上还设置有第一挂件,用于使所述称量罐悬挂在所述天平上。
在一种可能的设计方式中,所述称量罐包括:第二外罐体、设置在所述第二外罐体内的第二内罐体;
所述第二外罐体与所述第二内罐体之间设置有质量补偿间隙层,所述质量补偿间隙层内部充设有可流动介质;
所述第二外罐体的外壁上设置有与所述质量补偿间隙层贯通的质量补偿管,所述质量补偿管上设置有刻度,并具有标准截面积;
所述第二外罐体的外壁上还设置有用于与所述换向阀组件连通的第二充气口,且所述第二充气口穿过所述质量补偿间隙层与所述第二内罐体连通;
所述第二外罐体上还设置有第二挂件,用于使所述称量罐悬挂在所述天平上。
在一种可能的设计方式中,所述称量罐包括:第一称量罐、第二称量罐;
所述称量装置还包括:主管路、第一支管路、第二支管路;
所述第一支管路和所述第二支管路的出气口分别与所述第一称量罐和所述第二称量罐连接;
所述第一支管路上设置有可拆卸的第一阀门,所述第二支管路上设置第二阀门;
所述换向阀组件设置在主管路上;
所述称量装置还包括:斜三通;
所述第一支管路和所述第二支管路的进气口通过所述斜三通与所述主管路的出气口连接。
在一种可能的设计方式中,所述低压储气装置的出口与所述低压气源的进口连通;
且,所述恒温装置与所述标准流量计之间设置有气体成分分析装置。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
本发明实施例提供的气体流量原级标准系统,通过增压装置将待检测气体的压力增加至大于标准流量计的工作压力,以及通过高压储气装置与调压装置的配合可向标准流量计内输送压力与其工作压力相同的气体,这既可提高气体流量原级标准系统的测量精度,也可满足对不同工作压力下的标准气体流量计进行校准,提高适用范围;通过气路防腐装置和水路防腐装置的配合,可同时对待检测气体和冷却水进行防腐处理,有效降低了气体流量原级标准装置的腐蚀,保障了气体流量原级标准装置的长期稳定运行,可提高气体流量原级标准装置的测量精度;另外,通过换向阀组件与计时器的配合,可准确测量称量装置的充气时间,以及通过在称量装置的天平室上设置温度湿度调节装置,可提高称量装置的测量精度,进而可提高气体流量原级标准系统的测量精度。
综上所述,本发明实施例提供的气体流量原级标准系统,既了提高测量精度,也可扩大适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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是本发明实施例提供的一类气体流量原级标准系统的结构框图;
图2是本发明实施例提供的另一类气体流量原级标准系统的结构框图;
图3是本发明实施例提供的高压储气装置与增压装置、调压装置的安装示意图;
图4是本发明实施例提供的高压储气装置的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的第一高压储气单元、第二高压储气单元的结构示意图;
图6是本发明实施例提供的调压装置的结构示意图;
图7是本发明实施例提供的气路防腐装置的结构示意图;
图8是本发明实施例提供的液路防腐装置的结构示意图。
图9是本发明实施例提供的称量装置的结构示意图;
图10是本发明实施例提供的支撑组件的结构示意图;
图11是本发明实施例提供的第一球体与三个第二球体之间的俯视图;
图12是本发明实施例提供的三个第二球体的球心之间的位置示意图;
图13是本发明实施例提供的第一球体与三个第二球体之间的受力关系示意图;
图14是本发明实施例提供的三个第二球体与第三球体之间的受力关系示意图;
图15是本发明实施例提供的移动对接装置的俯视图;
图16是本发明实施例提供的第一支撑单元位于第二支撑单元上方时,移动对接装置的俯视图;
图17是本发明实施例提供的第二支撑单元的主视图;
图18是本发明实施例提供的第二支撑单元的俯视图;
图19是本发明实施例提供的一类称量罐的结构示意图;
图20是本发明实施例提供的另一类称量罐充气前后的结构示意图;
图21是本发明实施例提供的换向阀组件的结构示意图。
其中,附图中的各个标号说明如下:
1-低压气源;
2-增压装置;
3-高压储气装置;
301-第一高压储气单元,3011-第一电磁阀,3012-第二电磁阀,3013-第一压力传感器,301a-第一进气主干线,301b-第一出气主干线,301c-第一气体支线,301d-第一储气罐,302-第二高压储气单元,3021-第三电磁阀,3022-第四电磁阀,3023-第二压力传感器,302a-第二进气主干线,302b-第二出气主干线,302c-第二气体支线,302d-第二储气罐,303第一气阀控制器,304-第二气阀控制器;
4-调压装置;
401-罐体,4011-第三压力传感器,4012-第五电磁阀,4013-第六电磁阀,402-第三气阀控制器;
5-恒温装置;
6-标准流量计;
7-换向阀组件;
701-第七电磁阀,702-第八电磁阀;
8-称量装置;
801-天平,802-支撑组件,8021-上支撑轴,8022-竖直传力件,8022a-外壳,8022b-第一球体,8022c-第二球体,8022d-第三球体,8022e-顶盖,8023-下支撑轴,8024-加强件,803-第一支撑单元,8031-限位槽,804-传输单元,805-第二支撑单元,8051-支撑平台,8051a-弧面凹槽,8052-第四球体,806-驱动单元,807-称量罐,807a-第一称量罐,807b-第二称量罐,8071a-第一外罐体,8071b-第二外罐体,8072a-第一内罐体,8072b-第二内罐体,8073-真空间隙层,8074a-第一充气口,8074b-第二充气口,8075-质量补偿间隙层,8076-质量补偿管,8077-第一防腐层,8078-第一密封件,808天平室,809a-主管路,809b-第一支管路,809c-第二支管路,809d-斜三通,810-砝码;
9-低压储气装置;
10-气路防腐装置;
1001-脱硫单元,1002-缓冲单元,1003-脱水单元,1004-过滤单元,1005-加热单元,1006-冷凝单元,1007-输送管道;
11-液路防腐装置;
1101-储水单元,1102-吸气单元,1102a-吸气管线,1102b-第一过滤件,1102c-第一阀体,1102d-第一单流阀,1103-呼气单元,1103a-呼气管线,1103b-第二过滤件,1103c-第二阀体,1103d-第二单流阀,1104-惰性气体供给单元;
12-计时器;
13-气体成分分析装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
需要说明的是,本发明实施例中,标准流量计6的工作压力指的是标准流量计6在实际检测时的工作环境气压。
本发明实施例提供了一种气体流量原级标准系统,如附图1所示,所述气体流量原级标准系统包括:顺次连通的低压气源1、增压装置2、高压储气装置3、调压装置4、恒温装置5、标准流量计6、换向阀组件7,以及与换向阀组件7的第一出气口连通的称量装置8、与换向阀组件7的第二出气口连通的低压储气装置9。进一步地,该系统还包括:设置于低压气源1与增压装置2之间(参见附图2),或者增压装置2与高压储气装置3之间的气路防腐装置10,气路防腐装置10用于去除待检测气体中的硫、水分以及固体颗粒;出口分别与增压装置2、恒温装置5连通的液路防腐装置11,防腐装置用于去除流入至增压装置2、恒温装置5内的冷却水中的非惰性气体;设置于换向阀组件7上的计时器12,用于获取称量装置8的充气时间;设置于称量装置8的天平室808上的温度湿度调节装置(参见附图9),用于调节天平室808内的温度、湿度。
下面就本发明实施例提供的气体流量原级标准系统的工作原理给予描述:
先将低压气源1内的待检测气体(例如天然气)流入至增压装置2内,并利用增压装置2将待检测气体增压至预设压力,然后将增压后的待检测气体(即经增压装置2处理过的待检测气体)流入至气路防腐装置10内,并利用气路防腐装置10去除增压后的待检测气体中的硫、水分以及固体颗粒;或者,先将低压气源1内的待检测气体流入至气路防腐装置10中,并利用气路防腐装置10去除待检测气体中的硫、水分以及固体颗粒,然后将该气体流入至增压装置2内,并利用增压装置2将该气体增压至预设压力。其中,在通过增压装置2对待检测气体进行增压过程中,利用液路防腐装置11去除进入增压装置2内的冷却水中的非惰性气体(非惰性气体)等,防止管路及设备的腐蚀,进而避免管路或者设备的堵塞。
然后将经增压装置2以及气路防腐装置10处理过的待检测气体流入至高压储气装置3内。待高压储气装置3内的气体压力不低于标准流量计6的工作压力后,将待检测气体流入至调压装置4,并利用调压装置4使待检测气体的压力与标准流量计6的工作压力相同。
然后将调压后的气体流入恒温装置5内,并利用恒温装置5使调压后的气体的温度与标准流量计6的工作温度相同。且,同时利用液路防腐装置11去除进入恒温装置5内的冷却水中的非惰性气体(非惰性气体)等,防止管路及设备的腐蚀,进而避免管路或者设备的堵塞。
然后将调温后的气体依次流经标准流量计6、换向阀组件7,并打开换向阀组件7的第二出气口,关闭换向阀组件7的第一出气口,使调温后的气体流入至低压储气装置9中。待流入标准流量计6中的气体流量稳定后,打开换向阀组件7的第一出气口,关闭换向阀组件7的第二出气口,使调温后的气体流入至称量装置8中,并同时利用计时器12获取换向阀组件7的换向时间。且,在调温后的气体流入至称量装置8内的过程中,利用温度湿度调节装置对称量装置8的天平室808的温度、湿度进行调节,以提高称量装置8的测量精度。待向称量装置8中充满气体后,打开换向阀组件7的第二出气口,关闭换向阀组件7的第一出气口,并同时利用计时器12获取换向阀组件7的换向时间。
最后,根据流入至称量装置8中气体的质量以及换向阀组件7的换向时间,获取气体流经标准流量计6中的流量,并与标准流量计6测量的气体流量进行比较,对标准流量计6进行校准;然后将校准后的标准气体流量计与下游的用于天然气贸易计量的流量仪表连通,对该流量仪表进行校准。
可见,本发明实施例提供的气体流量原级标准系统,通过增压装置2将待检测气体的压力增加至大于标准流量计6的工作压力,以及通过高压储气装置3与调压装置4的配合可向标准流量计6内输送压力与其工作压力相同的气体,这既可提高气体流量原级标准系统的测量精度,也可满足对不同工作压力下的标准气体流量计进行校准,提高适用范围;通过气路防腐装置10和水路防腐装置的配合,可同时对待检测气体和冷却水进行防腐处理,有效降低了气体流量原级标准装置的腐蚀,保障了气体流量原级标准装置的长期稳定运行,可提高气体流量原级标准装置的测量精度;另外,通过换向阀组件7与计时器12的配合,可准确测量称量装置8的充气时间,以及通过在称量装置8的天平室808上设置温度湿度调节装置,可提高称量装置8的测量精度,进而可提高气体流量原级标准系统的测量精度。
综上所述,本发明实施例提供的气体流量原级标准系统,既了提高测量精度,也可扩大适用范围。
为了使高压储气装置3向调压装置4内输送压力稳定的气体,以使该气体压力始终大于标准流量计6工作气压,本发明实施例中,如附图3、附图4所示,高压储气装置3包括:进口与所述增压装置2或所述气路防腐装置10连通,出口与调压装置4连通的第一高压储气单元301,第一高压储气单元301的进、出口分别设置有第一电磁阀3011、第二电磁阀3012,且第一高压储气单元301上还设置有第一压力传感器3013;进口与增压装置2或气路防腐装置10连通,出口与调压装置4连通的第二高压储气单元302,第二高压储气单元302的进、出口分别设置有第三电磁阀3021、第四电磁阀3022,且第二高压储气单元302上还设置有第二压力传感器3023;与第一电磁阀3011、所述第四电磁阀3022、第一压力传感器3013电连接的第一气阀控制器303,用于接收第一压力传感器3013传递的第一高压储气单元301的气体压力信息,并根据第一高压储气单元301的气体压力信息控制第一电磁阀3011、第四电磁阀3022的开与关;与第二电磁阀3012、第三电磁阀3021、第二压力传感器3023电连接的第二气阀控制器304,用于接收第二压力传感器3023传递的第二高压储气单元302的气体压力信息,并根据第二高压储气单元302的气体压力信息控制第二电磁阀3012、第三电磁阀3021的开与关。
可以理解的是,第一高压储气单元301的进口与增压装置2连通,第一高压储气单元301的出口与调压装置4连通;第二高压储气单元302的进口与增压装置2连通,第二高压储气单元302的出口与调压装置4连通。且,第一高压储气单元301的进口处设置有第一电磁阀3011,第一高压储气单元301的出口处设置有第二电磁阀3012;第二高压储气单元302的进口处设置有第三电磁阀3021,第二高压储气单元302的出口处设置有第四电磁阀3022。
通过如上设置,可利用增压装置2将输送至高压储气装置3内的待检测气体增压至预设压力,并分别实时监测第一高压储气单元301的气压和第二高压储气单元302的气压,且控制第一高压储气单元301、第二高压储气单元302轮流向调压装置4中输送压力不低于标准流量计6的工作压力的气体。其中,控制第一高压储气单元301、第二高压储气单元302轮流向调压装置4中输送压力不低于标准流量计6工作压力的气体的工作过程为:利用第一压力传感器3013获取第一高压储气单元301的气体压力信息,并将该气体压力信息传递至第一气阀控制器303;同时,利用第二压力传感器3023获取第二高压储气单元302的气体压力信息,并将该气体压力信息传递至第二气阀控制器304。若第一高压储气单元301的气体压力小于与标准流量计6相适配的工作压力,而第二高压储气单元302的气体压力不低于与标准流量计6相适配的工作压力,利用第一气阀控制器303打开第一电磁阀3011、第四电磁阀3022,并同时利用第二气阀控制器304关闭第二电磁阀3012、第三电磁阀3021,使增压装置2向不满足压力要求的第一高压储气单元301增压;而使第二高压储气单元302向调压装置4输送满足压力要求的天然气。待第二高压储气单元302的气体压力降低至不满足要求后,使用经过充气的第一高压储气单元301再向调压装置4输送天然气,同时使用增压装置2向第二高压储气单元302增压,进而实现使第一高压储气单元301、第二高压储气单元302轮流向调压装置4内输送压力不低于标准流量计6工作压力的气体。
为了满足不同可检测流量范围的标准流量计6的测量、校准,本发明实施例中,如附图5所示,第一高压储气单元301包括:第一进气主干线301a、第一出气主干线301b、多个第一气体支线301c、多个第一储气罐301d;第一进气主干线301a与增压装置2连通,第一进气主干线301a上还设置有第一电磁阀3011;第一出气主干线301b与调压装置4连通,第一出气主干线301b上还设置有第二电磁阀3012;多个第一气体支线301c以并联的方式设置在第一进气主干线301a与第一出气主干线301b之间;第一储气罐301d的进、出口与对应的第一气体支线301c连通,第一储气罐301d的进、出口上分别设置有手动阀;且,至少一个第一储气罐301d上设置有第一压力传感器3013。
通过如上设置,可根据标准天然气流量计6可检测的流量范围,确定在线运行的第一储气罐301d的个数,即确定进口与增压装置2连通、出口与调压装置4连通的第一储气罐301d的个数,进而可改变第一高压储气单元301的容积。
需要说明的是,每个第一储气罐301d的进、出口处于相同的工作状态,例如,同时处于打开状态,或者同时处于关闭状态。且,每个第一储气罐301d的进、出口只与同一个第一气体支线301c连通。
其中,关于第一储气罐301d的设置个数,可设置3个~10个,举例来说,可设置3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个等。
另外,可在至少一个第一储气罐301d上设置有第一压力传感器3013,例如可在一个第一储气罐301d上设置有第一压力传感器3013,也或者在每个第一储气罐301d上均设置有第一压力传感器3013等。需要说明的是,每个第一储气罐301d的天然气压力相同。
同样地,为了满足不同可检测流量范围的标准天然气流量计6的测量、校准,本发明实施例中,如附图5所示,第二高压储气单元302包括:第二进气主干线302a、第二出气主干线302b、多个第二气体支线302c、多个第二储气罐302d;第二进气主干线302a与增压装置2连通,第二进气主干线302a上还设置有第三电磁阀3021;第二出气主干线302b与调压装置4连通,第二出气主干线302b上还设置有第四电磁阀3022;多个第二气体支线302c以并联的方式设置在第二进气主干线302a与第二出气主干线302b之间;第二储气罐302d的进、出口与对应的第二气体支线302c连通,第二储气罐302d的进、出口上分别设置有手动阀;且,至少一个第二储气罐302d上设置有第二压力传感器3023。
通过如上设置,可根据标准流量计6可检测的流量范围,确定在线运行的第二储气罐302d的个数,即确定进口与增压装置2连通、出口与调压装置4连通的第二储气罐302d的个数,进而可改变第二高压储气单元302的容积。
需要说明的是,每个第二储气罐302d的进、出口处于相同的工作状态,例如,同时处于打开状态,或者同时处于关闭状态。且,每个第二储气罐302d的进、出口只与同一个第二气体支线302c连通。
其中,关于第二储气罐302d的设置个数,可设置3个~10个,举例来说,可设置3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个等。
另外,可在至少一个第二储气罐302d上设置有第二压力传感器3023,例如可在一个第二储气罐302d上设置有第二压力传感器3023,也或者在每个第二储气罐302d上均设置有第二压力传感器3023等。需要说明的是,每个第二储气罐302d的天然气压力相同。
在基于结构简单,便于操作的前提下,本发明实施例中,如附图6所示,调压装置4包括:进口与高压储气装置3连通,出口与恒温装置5连通的罐体401;设置在罐体401上的第三压力传感器4011;设置在罐体401的放空口处的第五电磁阀4012,第五电磁阀4012用于排放罐体401内的增压后的待检测气体;设置在罐体401的出口处的第六电磁阀4013;分别与第三压力传感器4011、第五电磁阀4012、第六电磁阀4013的第三气阀控制器402,用于接收第三压力传感器4011传递的罐体401的气体压力信息,并根据罐体401的气体压力信息控制第五电磁阀4012、第六电磁阀4013的开与关。
通过如上设置,当调压装置4对增压后的待检测气体进行调压时,先关闭第五电磁阀4012、第六电磁阀4013,并将增压后的待检测气体输送至调压装置4的罐体401内。利用第三压力传感器4011获取流入至罐体401的气体压力信息,并将气体压力信息传递至第三气阀控制器402,若罐体401的气体压力大于标准流量计6的工作压力,利用第三气阀控制器402,打开第五电磁阀4012,排放一部分气体,直至罐体401的气体压力等于标准流量计6的工作压力,此时再利用第三气阀控制器402,关闭第五电磁阀4012,打开第六电磁阀4013,使符合要求的气体流入至恒温装置5中。
其中,罐体401的底部设置有排空口,第五电磁阀4012安装在该排空口处。
基于上述结构的调压装置4,为了提高对排放出来的气体进行循环利用,如附图6所示,罐体4011的排空口可通过管道与低压储气装置9的进口连通。
上述用于去除待检测气体中的硫、水分以及固体颗粒的气路防腐装置10可设置成多种结构,举例来说,本发明实施例中,如附图7所示,气路防腐装置10包括:通过管道顺次连通的脱硫单元1001、缓冲单元1002、脱水单元1003、过滤单元1004;脱硫单元1001与低压气源1或增压装置2连通,用于去除待检测气体中的硫;脱水单元1003用于使脱硫后的待检测气体由上至下穿过,以吸附脱硫后的待检测气体中的水分;过滤单元1004用于去除脱出水分后的待检测气体中的固体颗粒,并将一部分去除固体颗粒后的待检测气体输送至增压装置2或高压储气装置3中。进一步地,气路防腐装置10还包括:设置于过滤单元1004与脱水单元1003之间的加热单元1005、以及与脱水单元1003连通的冷凝单元1006;加热单元1005用于将另一部分去除固体颗粒后的待检测气体加热至第一预设温度,并使加热后的待检测气体由下至上穿过脱水单元1003,以解析脱水单元1003所吸附的水分;冷凝单元1006用于对脱水单元1003解析时所产生的水分进行冷却,以分离另一部分去除固体颗粒后的待检测气体。
通过如上设置,当利用气路防腐装置10对待检测的气体进行处理时,待检测的气体由低压气源1或增压装置2流出,流入至脱硫单元1001中,以去除待检测气体中的硫,且脱硫后的待检测气体流入至缓冲单元1002内,进行暂时贮存。然后,脱硫后的待检测气体由上至下穿过脱水单元1003,以利用脱水单元1003吸附脱硫后的待检测气体中的水分。然后,脱出水分后的待检测气体流入至过滤单元1004内,以去除脱出水分后的待检测气体中的固体颗粒,例如脱水单元1003中的脱水剂。其中,一部分去除固体颗粒后的待检测气体流入至增压装置2或高压储气单元中;另一部分去除固体颗粒后的待检测气体流入至加热单元1005内,以加热至第一预设温度(例如200℃~350℃),且加热后的待检测气体由下至上穿过脱水单元1003,以解析脱水单元1003所吸附的水分,即利用加热后的待检测气体将脱水单元1003所吸附的水分变成水蒸气,并使该水蒸气与加热后的待检测气体进行混合。之后,该水蒸气与加热后的待检测气体流入至冷凝单元1006中,并利用冷凝单元1006对该水蒸气(即脱水单元1003解析时所产生的水分)进行冷却,以将该水蒸气冷凝成液态水,进而实现水蒸气与加热后的天然气的分离。其中,冷凝后的水蒸气可排放至污水管,而加热后的天然气可排放至低压管网中。
其中,脱硫单元1001包括:壳体、以及设置在壳体内的脱硫剂床层;壳体上设置有顶部开口与底部开口,顶部开口与低压低压气源1或增压装置2连通,底部开口与缓冲单元1002连通。
可以理解的是,脱硫后的待检测气体可由壳体的顶部开口进入至脱硫单元1001内,并由壳体的底部开口流出;同样地,加热后的待检测气体由壳体的底部开口进入至脱硫单元1001内,并由壳体的顶部开口流出。
上述脱硫剂床层为氧化锌床层,通过如此设置,既可有效去除待检测天然气中的硫,也可减少天然气净化装置的运行成本。
另外,在一种可能的实施方式中,如附图7所示,脱硫单元1001的底部开口与加热单元1005之间还设置有输送管道1007,用于将一部分脱硫后的天然气输送至加热单元1005内,以解析脱水单元1003所吸附的水分。
通过如上设置,可避免由于加热单元1005与过滤单元1004之间的管道发生堵塞而导致流经加热单元1005的去除固体颗粒后的天然气流量太小,进而也就不能对脱水单元1003所吸附的水分进行有效解析的问题发生。
为了在对脱水单元1003进行解析的同时而不影响其吸附脱硫后的待检测气体中的水分,本发明实施例中,脱水单元1003包括:多个吸附塔;吸附塔的顶部开口分别与缓冲单元1002、冷凝单元1006连通,底部开口分别与加热单元1005、过滤单元1004连通;且,吸附塔的顶部开口、底部开口上均设置有换向阀。
可以理解的是,上述换向阀可以控制吸附塔内的流体流动方向,可使脱硫后的天然气由上至下穿过吸附塔,或者使加热后的天然气由下至上穿过吸附塔。且,一部分的吸附塔与剩余部分的吸附塔的工作状态相反,即可通过控制各自的换向阀,使一部分的吸收塔处于吸附状态,剩余部分的吸收塔处于解析状态;而待预设时间后,一部分的吸收塔由吸附状态调整为解析状态,剩余部分的吸收塔由解析状态调整为吸附状态。
关于吸附塔的设置个数,可设置成2个~4个,举例来说,可设置成2个、3个或4个,通过如此设置,既可在对脱水单元1003进行解析的同时,能有效吸附脱硫后的天然气中的水分,又便于控制脱水单元1003中的各个吸附塔内的流体流动方向。
另外,上述吸附塔可为分子筛吸附塔,具体为,该吸收塔的分子筛可为4A型分子筛。
上述分子筛吸附塔的吸附选择性强,具有较高的吸附容量,可延长分子筛的使用寿命。另外,该类分子筛不易被液态水破坏。
为了避免解析后的脱水单元1003的温度过高,而不能对下一轮的脱硫后的天然气中的水分进行有效吸附,本发明实施例中,加热单元1005还用于将剩余部分去除固体颗粒后的天然气加热至第二预设温度,并使加热后的天然气由下至上穿过脱水单元1003,以对解析水分后的脱水单元1003进行冷却。
需要说明的是,经过滤单元1004处理的去除水分后的天然气分成三部分,一部分被输送至增压装置2或高压低压气源1中,另一部分被输送至加热单元1005内直至加热至第一预设温度,剩余部分被输送至加热单元1005内直至加热至第二预设温度。
其中,为了能对脱水单元1003进行有效解析,第一预设温度为200℃~350℃,举例来说,可设置为200℃、250℃、300℃、350℃等。
基于上述第一预设温度的设置,为了能对脱水单元1003进行有效解析,脱水单元100313的解析时间可设置为2h~6h等,举例来说,可具体设置为2h、3h、4h、5h、6h等。
另外,第二预设温度可小于或等于20℃,举例来说,可设置为20℃、18℃、16℃、14℃、12℃、10℃等。通过如上设置,可对解析后的脱水单元1003进行有效降温。
其中,加热单元1005可设置为管式换热器,该类加热单元1005便于获取,且价格低廉。具体为,去除固体颗粒后的天然气走管式换热器的壳程,加热源走管式加热单元1005的管程。
另外,上述过滤单元1004可为设置有多个过滤膜的装置结构,冷凝单元1006可为管式换热器。
为了既能使加热后的天然气对脱水单元1003进行有效解析,以及对解析后的脱水单元1003进行有效冷却,本发明实施例中,脱水单元1003与加热单元1005质之间的管道上设置有温度传感器、以及与温度传感器电连接的显示器;温度传感器用于获取加热后的天然气的温度信息,并将温度信息传递至显示器;显示器用于显示温度信息。通过如上设置,可有效调节进入至脱水单元1003内的加热后的天然气的温度。
为了进一步地既能使加热后的天然气对脱水单元1003进行有效解析,以及对解析后的脱水单元1003进行有效冷却,本发明实施例中,脱水单元1003与加热单元1005之间的管道上还设置有流量计,用于测量流入至脱水单元1003内的加热后的天然气的流量。
其中,加热后的天然气的流量可控制为500Nm3/h~700Nm3/h,优选的,为600Nm3/h。上述流量计可为孔板流量计,该类流量计所测量的天然气流量可以上传至流量指示器,以便操作人员观察再生气流量是否在合适的范围内。
本发明实施例中,所涉及的管道上均设置有阀门,以保证操作的安全性。
待检测的天然气经本发明实施例提供的气路防腐装置10处理后,H2S含量小于5.7mg/m3(甚至不高于4mg/m3),且其水露点能够在-60℃(甚至-65℃)以下。
上述用于去除流入至增压装置2、恒温装置5内的冷却水中的非惰性气体的液路防腐装置11可设置成多种结构,举例来说,如附图8所示,本发明实施例中,液路防腐装置11包括:储水单元1101、吸气单元1102、呼气单元1103、惰性气体供给单元1104;储水单元1101上设置有进水口和出水口,且储水单元1101的出水口同时与增压装置2、恒温装置5连通;吸气单元1102和呼气单元1103均与储水单元1101的顶壁连通,且吸气单元1102与惰性气体供给单元1104连通;储水单元1101中的非惰性气体由呼气单元1103排出。
通过如上设置,当利用水路防腐装置对用于冷却增压装置2、恒温装置5的冷却水进行处理时,先由储水单元1101中的进水口输入冷却水,与此同时,控制惰性气体(例如氮气、氩气)供给单元通过吸气单元1102向储水单元1101内输入惰性气体。在压差作用下,使得储水单元1101中的非惰性气体由呼气单元1103排出,进而将储水单元1101内冷却水中的非惰性气体转换为惰性气体。通过储水单元1101的出水口向增压装置2(例如离心式气体压缩机)、恒温装置5(例如换热装置)中输送处理过非惰性气体的冷却水,以利于将该冷却水用于天然气流量原级标准装置中,进而使冷却水不会引起管路或者设备的腐蚀,起到了防腐效果。
作为一种示例,如附图8所示,储水单元1101的进水口高于储水单元1101的出水口;且,储水单元1101的进水口和储水单元1101的出水口位于储水单元1101的两侧。
通过如此设置,使得输入储水单元1101的冷却水,与由储水单元1101输出的冷却水之间存在落差,利于在气压作用下,冷却水中的非惰性气体(非惰性气体)由呼气单元1103排出。
其中,储水单元1101可以为储水罐。
此外,储水单元1101中除了可以对冷却水进行除非惰性气体处理之外,也可以对其他水体进行处理,例如,软水、油井采出水、生活用水等。
考虑到压差作用可能会导致储水单元1101内的冷却水由吸气单元1102输出,甚至损害惰性气体供给单元1104,如附图8所示,吸气单元1102包括:吸气管线1102a、第一单流阀1102d;吸气管线1102a的第一端与储水单元1101连通,第二端与惰性气体供给单元1104连通;第一单流阀1102d设置于吸气管线1102a上。
需要说明的是,第一单流阀1102d使得吸气单元1102能够将惰性气体由惰性气体供给单元1104通过吸气管线1102a输入储水单元1101中,并且,不会使气体或者液体等流体反向流动。
其中,惰性气体供给单元1104可以为惰性气体罐,例如,装填有氮气和/或氩气等惰性气体的罐体。
为了能够高效地向冷却水中输入惰性气体,可以使吸气管线1102a伸入储水单元1101的内腔,甚至伸入至冷却水中,以向冷却水中鼓入惰性气体,进而使冷却水中的非惰性气体(例如氧气)排出,避免冷却水中的非惰性气体与其他管线或者设备发生反应而造成腐蚀。
考虑到储水单元1101内的固体杂质可能进入惰性气体供给单元1104,或者,惰性气体供给单元1104中的固体杂质等可能会进入储水单元1101内,吸气管线1102a的第一端可以设置有第一过滤件1102b。
为了方便控制惰性气体供给单元1104向储水单元1101内输入惰性气体的频率,如附图8所示,吸气管线1102a上还可以设置有第一阀体1102c。
在压差作用下,不可避免地出现呼气单元1103的吸气现象,影响该天然气流量检测用防腐装置对冷却水的处理效果。为了解决该问题,如附图8所示,呼气单元1103包括:一端与储水单元1101连通的呼气管线1103a、设置于呼气管线1103a上的第二单流阀1103d。
需要说明的是,第二单流阀1103d使得呼气单元1103能够将非惰性气体由储水单元1101输出,并且,不会使气体或者液体等流体反向流入储水单元1101内。
进一步地,为了避免外界的固体杂质由呼气管线1103a进入储水单元1101内,如附图8所示,呼气管线1103a的一端设置有第二过滤件1103b。
考虑到能够方便控制呼气单元1103和吸气单元1102交替工作,以高效地将储水单元1101中的非惰性气体排出,如附图8所示,呼气管线1103a上设置有第二阀体1103c。
考虑到能够容易地控制呼气单元1103和吸气单元1102交替工作,第一阀体1102c和第二阀体1103c可以为手动阀,以方便操作。
在本发明实施例中,第一过滤件1102b和第二过滤件1103b可以设置为多种结构,在基于结构简单,容易获取的前提下,第一过滤件1102b和第二过滤件1103b均为过滤网。
在基于结构简单,便于测量的前提下,本发明实施例中,如附图9所示,该称量装置8包括:天平801、支撑组件802、第一支撑单元803、传输单元804、第二支撑单元805、驱动单元806、砝码810、称量罐807以及天平室808;天平801、支撑组件802、砝码810以及称量罐807均位于天平室808内;支撑组件802包括:由上至下顺次连接的上支撑轴8021、竖直传力件8022、下支撑轴8023(参见附图10);上支撑轴8021与天平801的下端连接,竖直传力件8022的上端和下端分别与上支撑轴8021的下端和下支撑轴8023的上端活动连接;砝码810用于和天平801配合称量称量罐807;第一支撑单元803和第二支撑单元805分别设置于传输单元804的第一端和第二端,传输单元804的第一端靠近天平801,传输单元804的第二端靠近换向阀组件7;第一支撑单元803用于承载称量罐807,传输单元804用于将第一支撑单元803和称量罐807传输至第二支撑单元805的上端,第二支撑单元805用于对第一支撑单元803和所述称量罐807进行支撑;驱动单元806用于驱动第二支撑单元805上下移动及转动,直至使称量罐807与换向阀组件7的第一出气口无应力对接。
通过如上设置,在对称量罐807进行充气时,先将称量罐807固定于第一支撑单元803上,通过传输单元804将第一支撑单元803传输至第二支撑单元805上方。通过驱动单元806驱动第二支撑单元805上升,以对第一支撑单元803和称量罐807进行支撑。通过驱动单元806驱动第二支撑单元805转动,直至使称量罐807与换向阀组件7的第一出气口无应力对接,并通过法兰连接。且当称量罐807开始充气时,使计时器12开始计时,以及且待称量罐807停止充气时,使计时器12停止计时。
在充气完毕后,通过驱动单元806驱动第二支撑单元805移动,使称量罐807上与换向阀组件7的第一出气口分离。通过驱动单元806驱动第二支撑单元805下降,使第一支撑单元803位于传输单元804上。通过传输单元804将第一支撑单元803传输至传输单元804的第一端,并将称量罐807和第一支撑单元803置于天平801上,通过调整砝码810,对称量罐807内的天然气进行称量。
其中,在称量时,将称量罐807和第一支撑单元803置于天平801上后,天平801将力顺次传递至上支撑轴8021、竖直传力件8022、下支撑轴8023。由于上支撑轴8021、竖直传力件8022、下支撑轴8023由上至下顺次活动连接,利于使天平801的重力落在支撑组件802上的同一支撑点上,进而利于天平801对支撑点的压力方向与砝码810的重心线保持平行,有助于准确地称量,降低质量测量的不确定度。
其中,本发明实施例中,天平801可为等臂天平801,该类天平801工作原理采用替代法称量。
在本发明实施例中,竖直传力件8022202可以设置为多种形式。考虑到竖直传力件8022202对天平8011的支撑点的位置保持不变,以及结构简单等特点,给出以下示例:
作为一种示例,如附图10所示,竖直传力件8022包括:外壳8022a、以及直径相等的第一球体8022b、三个第二球体8022c和第三球体8022d;第一球体8022b、第二球体8022c、第三球体8022d2024均可转动但不可滚动地设置于外壳8022a内;三个第二球体8022c在同一水平面上相切设置;第一球体8022b和第三球体8022d分别相对设置于三个第二球体8022c的上方和下方,且第一球体8022b的球心与三个第二球体8022c的球心之间连线所形成的夹角均为120°(参见附图11)。上支撑轴8021的下端设置为第一凹面,第一球体8022b可转动地限位于第一凹面内;下支撑轴8023的上端设置为第二凹面,第三球体8022d可转动地限位于第二凹面内。
可以理解的是,由于第一球体8022b的球心分别与三个第二球体8022c的球心之间的连线均形成120°的夹角,所以,第一球体8022b位于三个第二球体8022c之间中心的正上方,第三球体8022d位于三个第二球体8022c之间中心的正下方。
需要说明的是,上支撑轴8021、第一球体8022b、第三球体8022d、下支撑轴8023的重心在同一竖直线上。
在附图12中,Q1、Q2和Q3分别表示三个第二球体8022d的球心(重心)。将三个球心连接组成一个三角形,由于三个第二球体8022d的直径相等,在同一水平面上相切设置,所以,三个第二球体8022d之间的中心分别与三个球心之间的连线所成的夹角为120°。
通过如上设置,当天平801上承载称量罐807时,称量罐807将力传递至天平801,天平801将力F传递至上支撑轴8021。由于第一球体8022b可转动,但不会滚动,并且限位于上支撑轴8021下端的第一凹面内,所以,上支撑轴8021可以将力稳定且沿竖直方向传递至第一球体8022b上。第一球体8022b和三个第二球体8022c之间的受力分析如附图13所示,当第一球体8022b受到天平801垂直向下的压力F时,三个第二球体8022c将分别受到大小相同的力F1、F2以及F3。经过三个第二球体8022c之间的受力传导,如附图14所示,三个第二球体8022c分别将大小相同的力F1、F2以及F3传递至第三球体8022d,第三球体8022d同样受到向下的力F。由于第三球体8022d可转动,但不会滚动,并且限位于下支撑轴8023上端的第二凹面内,所以,第三球体8022d可以将力F稳定且沿竖直方向传递至第三球体8022d上。由于第一球体8022b、第二球体8022c、第三球体8022d均可转动,但不会滚动,并且传递至上支撑轴8021和下支撑轴8023上的力均沿竖直方向,使得该支撑组件802对天平801的支撑点保持不变。上述支撑组件802的结构简单,容易设置。
作为一种示例,第一球体8022b、第二球体8022c、第三球体8022d均可以通过限位件限位于外壳8022a内,避免发生滚动而移位。具体地,限位件可以为限位杆,限位杆的一端可转动地穿入第一球体8022b或第二球体8022c或第三球体8022d内,限位杆的另一端固定于外壳8022a内。
通过如上设置,不仅能够使第一球体8022b、第二球体8022c、第三球体8022d转动,还不会移位。
其中,第一球体8022b、第二球体8022c、第三球体8022d的直径还可以不等。另外,第一球体8022b、第二球体8022c、第三球体8022d均是刚性球体,不会因为相互碰撞而变形。
如上所述,上支撑轴8021的上端与天平801的下端连接。举例来说,当上支撑轴8021的上端与天平801下端的中部连接时,该天平801为等臂天平801。当上支撑轴8021的上端与天平801下端的两侧连接时,该天平801为不等臂天平801。上支撑轴8021与天平801的下端之间也可以采用活连接的方式进行连接。
考虑到上支撑轴8021与第一球体8022b之间的传力效果好,下支撑轴8023与第三球体8022d之间的传力效果好,作为一种示例,第一球体8022b限位于第一凹面内的体积小于第一球体8022b的1/3体积;第三球体8022d限位于第二凹面内的体积小于第三球体8022d的1/3体积。
为了增加下支撑轴8023的支撑效果,如附图10所示,本发明实施例提供的称量装置8还包括:加强件8024;加强件8024的一端与外壳8022a的下端活动连接,另一端与下支撑轴8023的侧壁连接。
加强件8024能够起到支撑外壳8022a、第一球体8022b、第二球体8022c、第三球体8022d的作用。通过使加强件8024的一端与外壳8022a的下端活动连接,可以起到缓冲作用。具体地,加强件8024的一端可以通过球头销与外壳8022a的下端活动连接。
作为一种示例,加强件8024的数目可以设置多个,例如三个,沿下支撑轴8023的周向均匀设置。
加强件8024可以呈杆状结构,杆状结构的加强件8024容易获取。
考虑到能够容易地将第一球体8022b、第二球体8022c、第三球体8022d设置于外壳8022a内,如附图8所示,外壳8022a的上端可拆卸地设置有顶盖8022e,上支撑轴8021穿过顶盖8022e。其中,顶盖8022e可以为法兰。
外壳8022a的结构可以设置为多种,举例来说,外壳8022a的外轮廓可以呈柱状、方形体、六棱柱等结构。同样的,上支撑轴8021和下支撑轴8023的外轮廓也可以呈柱状、方形体、六棱柱等结构。
为了防止天平801在支撑组件802上不会发生大角度的倾斜,甚至翻倒,该称量装置8还包括:限位件,限位件用于对天平801进行限位。具体地,限位件可以为限位开关。
作为一种示例,支撑组件802可以自由升降。在气体称量之前,首先要调整天平801,使天平801处于正常的工作状态,即未称量时,调整天平801平衡。在调整天平801平衡过程中,天平801可以不与支撑组件802接触。通过限位件可以对天平801进行限位,使天平801不产生大幅度的倾斜。通过添加砝码810或通过电磁力的作用使天平801平衡,当天平801达到平衡后,将支撑组件802升起以支撑天平801,达到天平801的称量状态。在天平801进行称量时,利于天平801落在支撑组件802重心的同一支撑点上,并且有利于天平801对支撑点的压力方向同天平801挂钩的重心线保持平行,有利于称量装置8的准确可靠,降低质量-时间法测量的不确定度。
在本发明实施例中,支撑组件802可以适用于气体的精确称量,尤其适用于天然气称量。该支撑组件802可以支撑等臂天平801,尤其适用于支撑双罐等臂电磁天平801。
作为一种示例,在该天然气原级标准装置用称量装置8中,使用支撑组件802支撑双罐等臂电磁天平801进行测量时,不确定度能够达到1g,最小分辨率能够达到0.1g,能够有利于测量不确定度降低。
在本发明实施例中,第一支撑单元803可以设置为多种结构,例如其可以设置为平台结构,以利于称量罐807固定于其顶面。
作为一种示例,第一支撑单元803为可移动的小车。如此设置,以利于第一支撑单元803能够在传输单元804上移动。小车上可以设置驱动小车移动的电机。
传输单元804可以设置为多种形式,在基于结构简单,方便传输的前提下,给出以下一种示例,如附图15、附图16所示,传输单元804包括:相对设置的两条滑轨,第二支撑单元805设置于两条滑轨之间;第一支撑单元803的底面设置有两条滑槽;滑槽可滑动地套装在滑轨上。
通过使滑槽在滑轨上滑动,可实现第一支撑单元803在传输单元804上的滑动。并且,当第一支撑单元803由传输单元804的第一端传输至第二端时,通过驱动单元806控制第二支撑单元805上升,可使第一支撑单元803和称量罐807位于第二支撑单元805上,进而对第一支撑单元803和称量罐807进行支撑。
考虑到第一支撑单元803能够容易地在滑轨上滑动,滑轨上可以沿第一支撑单元803的滑动方向间隔设置多个滑轮。
上述传输单元804的结构简单,能够容易地实现第一支撑单元803在传输单元8044上的滑动。
具体地,可以通过外力给予第一支撑单元803向前滑动的动力。
进一步地,考虑到第一支撑单元803能够容易地在传输单元804上滑动,传输单元804由其第一端至第二端逐渐向下倾斜,以利于第一支撑单元803在自身重力作用下,在传输单元804上滑动。
上述提及,第二支撑单元805在驱动单元806的驱动作用下可实现上下移。第二支撑单元805可以设置为多种结构,在基于结构简单,并且考虑到第二支撑单元805能够微调位于其上的第一支撑单元803和称量罐807的位置,给出以下示例:
如附图17、附图18所示,第二支撑单元805包括:支撑平台8051和多个第四球体8052;支撑平台8051的顶面上设置有多个弧面凹槽8051a,第一支撑单元803的底面上设置有限位槽8031,第四球体8052可滚动地同时位于弧面凹槽8051a和限位槽8031内。
通过如上设置,当第二支撑单元805在驱动单元806的驱动作用下转动时,由于第一支撑单元803和称量罐807的重力发生偏斜,使得第四球体8052的受力发生变化,进而第四球体8052在弧面凹槽8051a内滚动至合适位置。又由于第一支撑单元803的底面上设置有限位槽8031,限位槽8031随着第四球体8052滚动而调整位置,进而实现对第一支撑单元803和称量罐807的微调。
举例来说,第二支撑单元805包括至少三个等径的第四球体8052,三个第四球体8052呈三角形排列布设于支撑平台8051上。相应地,第一支撑单元803的底面上的限位槽8031可以为能够容纳三个第四球体8052的三角形限位槽8031,也可以为与弧面凹槽8051a相同结构的限位槽8031。
或者,支撑平台8051呈方形结构,支撑平台8051的顶面上四个角处分别设置有一个弧面凹槽8051a。相应地,第一支撑单元803的底面上的限位槽8031可以为能够容纳四个第四球体8052的四边形限位槽8031,也可以为与弧面凹槽8051a相同结构的限位槽8031。当称量罐807不平衡时,需要对其空间位置进行微调时,可通过调整第四球体8052在弧面凹槽8051a里的位置来实现。
作为一种示例,第四球体8052可以为刚性球体。
通过驱动单元806和第四球体8052配合调整第一支撑单元803和称量罐807的位置,可以使称量罐807上与换向阀组件7精确地无缝和无应力对接。
作为一种示例,弧面凹槽8051a的深度为第四球体8052直径的1/3~2/3倍。举例来说,弧面凹槽8051a的深度为第四球体8052直径的1/3倍、1/2倍、2/3倍等。弧面凹槽8051a的弧度可以为1°~10°,例如可以为1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°等。
如此设置,不仅可以使第四球体8052脱离弧面凹槽8051a,还可以精确地调整第一支撑单元803和称量罐807的位置。
上述提及,驱动单元806驱动第二支撑单元805上下移动及转动。其中,驱动单元806可以设置为多种形式,在基于容易设置的前提下,给出以下一种示例:驱动单元806包括:第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块;第一驱动模块用于驱动第二支撑单元805上下移动;第二驱动模块用于驱动第二支撑单元805沿第一方向转动,第一方向为:传输单元804传输第一支撑单元803的方向;第三驱动模块用于驱动第二支撑单元805沿第二方向转动,第二方向为:与第一方向垂直的方向。
通过第一驱动模块可实现驱动第二支撑单元805上下移动,通过第二驱动模块和第三驱动模块的配合作用,可实现驱动第二支撑单元805沿前后方向和左右方向的转动。
第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块均可以为电动推杆,以能够实现顶拉第二支撑单元805。第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块上还可以包括能够实现扭动顶拉第一支撑单元803的顶拉杆,以使第二支撑单元805能够在水平面中360°转动。
作为一种示例,第二支撑单元805呈矩形结构,其下端的四角处分别设置有一个电动推拉杆。通过使相对的两个电动推拉杆顶第二支撑单元805,剩余的两个电动推拉杆拉第二支撑单元805,可实现第二支撑单元805的转动。通过控制四个电动推拉杆同时顶第二支撑单元805,以使第二支撑单元805上升。通过控制四个电动推拉杆同时拉第二支撑单元805,以使第二支撑单元805下降。
作为一种示例,第二支撑单元805在竖直方向转动的角度为0°~7.5°,例如可以为0°、1°、2°、3°、4°、5°、6°、7.5°等。
如此设置,能够避免位于第二支撑单元805上的第一支撑单元803和称量罐807在倾斜时,由于自身重力作用而脱离第二支撑单元805。
考虑到能够容易地将第一支撑单元803和称量罐807置于第二支撑单元805的上方,本发明实施例提供的称量装置8还包括:辅助驱动单元,辅助驱动单元用于驱动第一支撑单元803上下移动(附图中未示出)。
其中,辅助驱动单元可以为电动推拉杆,通过电动推拉杆顶拉第一支撑单元803,可实现第一支撑单元803的上下移动。
辅助驱动单元可以设置于第一支撑单元803上,也可以设置于传输单元804的第一端。
在基于结构结单,便于制备的前提下,本发明实施例中,该温度湿度调节装置包括:温度调节单元、湿度调节单元、送风单元、整流单元与排风单元;温度调节单元用于调整天平室808内的温度;湿度调节单元用于调整天平室808内的湿度;整流单元设置于天平室808的侧壁或/和顶壁;送风单元通过整流单元向天平室808内输入空气;排风单元设置于天平室808的底壁上,排风单元用于排出天平室808内的空气。
其中,温度调节单元可包括:设置与天平室808内的温度传感器;与温度传感器电连接的第一控制器;与控制器电连接的加热器、制冷器;温度传感器用于获取天平室808内的温度信息,并将温度信息传输至第一控制器;第一控制器根据温度信息,控制加热器、制冷器的开与关。
电加热器可包括粗调的一级电加热器以及微调的二级电加热器,可对天平室808内的温度进行精确控制。
另外,第一控制器可为PLC控制柜(可编程控制柜)。
湿度调节单元可包括:设置与天平室808内的湿度传感器;与湿度传感器电连接的第二控制器;与第二控制器电连接的加湿器、过滤器;湿度传感器用于获取天平室808内的湿度信息,并将湿度信息传输至第二控制器;第二控制器根据温度信息,控制加湿器的开与关;过滤器用于加湿器所用水中的杂质。
其中,加湿器可为电热加湿器。
另外,第二控制器可为PLC控制柜(可编程控制柜)。
本发明实施例就整流单元的结构给出两种示例,可包括多个微孔管道,且多个微孔管道均匀分布在天平室808的侧壁或/和顶壁上,或者设置成具有多个整流孔的板状结构,多个整流孔均匀分布。通过如此设置,可使空气均匀进入至天平室808内。
上述送风单元可为正压送风机。
另外,上述排风单元包括多个排风口。
此外,温度湿调节装置还可包括新风单元,新风单元设置在送风单元与整流单元之间,从而能够将新鲜气体(例如,空气)送入天平室808中。
由于称量罐807在充气前、后,罐体内气体压力、温度的变化会导致称量罐807的体积发生微小变化,使得称量罐807在充气前、后所受的空气浮力发生变化,对气体质量的称量结果造成影响,为了避免这一情况的发生,本发明实施例对称量罐807的结构给出两种示例:
第(1)种示例,如附图19所示,称量罐807包括:第一外罐体8071a、设置在第一外罐体8071a内的第一内罐体8072a;第一外罐体8071a与第一内罐体8072a之间设置有真空间隙层8073;第一外罐体8071a的外壁上还设置有用于与换向阀组件7连通的第一充气口8074a,且第一充气口8074a穿过真空间隙层8073与第一内罐体8072a连通;第一外罐体8071a上还设置有第一挂件,用于使称量罐807悬挂在天平801上。
通过如上设置,在向称量罐8充入气体过程中,第一内罐体8072a会因为内部充气而发生膨胀,造成第一内罐体8072a的体积变化。由于第一外罐体8071a与第一内罐体8072a之间有真空间隙层8073,该真空间隙层8073会阻止第一外罐体8071a受到因第一内罐体8072a膨胀而引起的压力及温度变化,使得第一外罐体8071a的体积不会因第一内罐体8072a的充气发生变化,进而可避免气体称量罐8在充气前、后所受的空气浮力发生变化,保证了对气体质量称量的准确性。
另外,待计算得到流入至称量罐8内的气体流量后,需将称量罐8内的气体排空,以获取下一轮气体充入至称量罐8内的质量。若采用现有技术提供的称量罐8,待排完气体之后,称量罐8内的温度骤减,会在称量罐8的外壁上产生小水珠。然后,当向称量罐8内充入下一轮气体时,称量罐8外壁上的小水珠会蒸发,这导致了天平801不能准确测量实际所充入气体的质量。而本发明实施例提供的称量罐8,由于在第一外罐体8071a与第一内罐体8072a之间设置有真空间隙层8073,该真空间隙层8073不仅不含有水分,可避免第一内罐体8072a外壁上产生小水珠,而且起到绝热的作用,可防止第一外罐体8071a内外温差较大,进而能防止第一外罐体8071a的外壁上产生小水珠,能保证天平801可准确测得充入气体的质量。
可见,本发明实施例提供的气体流量原级标准装置,通过将称量罐8设置成由内至外依次为第一内罐体8072a、真空间隙层8073、第一外罐体8071a的结构,不仅可避免气体称量罐8在充气前、后所受的空气浮力发生变化,而且还能防止第一外罐体8071a的外壁上产生小水珠,能保证天平801可准确测得充入气体的质量,进而可提高该气体流量原级标准装置对气体流量标定的准确性;另外,通过在第一外罐体8071a上设置挂件,便于将称量罐8悬挂在天平801的横梁上。
为了避免空气中的水分腐蚀第一外罐体8071a而影响称量罐807的寿命,本发明实施例中,第一外罐体8071a的外壁上涂覆有第一防腐层8077。
通过如上设置,不仅可避免空气中的水分腐蚀第一外罐体8071a,而且也可避免空气进入真空间隙层8073中。
其中,第一防腐层8077的种类有多种,举例来说,可以设置为聚乙烯涂层。该类第一防腐层8077不仅便于获取,而且价格廉价。
关于第一外罐体8071a与第一充气口8074a的连接方式,可设置成多种方式,举例来说,可将第一充气口8074a焊接在第一外罐体8071a上,不仅便于生产、制造,而且也可避免外部空气进入至真空间隙层8073内。
需要说明的是,第一充气口8074a为两端口相通的管状结构。
基于上述结构的第一充气口8074a,该第一充气口8074a与换向阀组件7法兰连接,便于称量罐807或换向阀组件7的拆装。
其中,第一充气口8074a、换向阀组件7上安装有相适配的法兰。
同理,为了避免第一内罐体8072a内的空气进入至真空间隙层8073内,本发明实施例中,如附图19所示,第一充气口8074a与所述第一内罐体8072a之间设置有第一密封件8078。
其中,该第一密封件8078可为橡胶密封圈。
另外,关于第一密封件8078的安装方式,可将第一密封件8078粘贴在第一充气口8074a上。举例来说,可在第一充气口8074a的外壁上设置环形槽,且该第一密封件8078粘贴在环形槽内。
如上所示,为了便于将称量罐807悬挂在天平801上,本发明实施例中,第一外罐8071a上体设置有第一挂件,用于使称量罐807悬挂在天平801上。
其中,该第一挂件可为弧形杆、拱形杆等结构。
另外,为了便于生产、制造,第一挂件焊接在第一外罐体8071a上。
第(2)种示例,如附图20所示,称量罐807包括:第二外罐体8071b、设置在第二外罐体8071b内的第二内罐体8072b;第二外罐体8071b与第二内罐体8072b之间设置有质量补偿间隙层8075,质量补偿间隙层8075内部充设有可流动介质;第二外罐体8071b的外壁上设置有与质量补偿间隙层8075贯通的质量补偿管8076,质量补偿管8076上设置有刻度,并具有标准截面积;第二外罐体8071b的外壁上还设置有用于与换向阀组件7连通的第二充气口8074b,且第二充气口8074b穿过质量补偿间隙层8075与第二内罐体8072b连通;第二外罐体8071b上还设置有挂件,用于使称量罐807悬挂在天平801上。
在本发明实施例中,由于第二外罐体8071b与第二内罐体8072b之间形成有质量补偿间隙层8075,而质量补偿间隙层8075中充满可流动介质,即可流动介质将第二外罐体8071b和第二内罐体8072b隔离。在第二内罐体8072b由于充入气体的压力及温度影响发生膨胀时,质量补偿间隙层8075的可流动介质会被第二内罐体8072b挤压,此时可流动介质由于受到挤压而进入质量补偿管8076内,使得质量补偿管8076内部的可流动介质的液面升高。从而能够防止第二外罐体8071b在第二内罐体8072b膨胀时受到影响,即第二外罐体8071b受到的压力以及自身的温度并不会因为第二内罐体8072b的充气而发生变化,相应的第二外罐体8071b的容积也不会因为第二内罐体8072b的充气而发生变化。
因此,可以在充气后,根据质量补偿管8076管壁上的长度刻度确定出质量补偿管8076内部可流动介质的最终液面高度。然后计算出初始液面高度与第二内罐体8072b充气后质量补偿管8076内部的可流动介质的最终液面高度之间的差值,进而根据该差值与质量补偿管8076的标准截面积的乘积确定第二内罐体8072b的容积变化量。之后计算该乘积与第二内罐体8072b的标准容积之间的和,将计算出的和确定为第二内罐体8072b补偿后的容积,以实现对称量罐807的容积补偿,从而可以使用补偿后的容积进行气体流量测量,提高了气体流量测量的准确度。
其中,称量罐807的充气质量可通入如下公式计算得到:
△m=m1-m0-ρ×s×(l1-l0)
上述公式中:
△m—称量罐807的充气质量,kg;
m1—称量罐807充气后的质量,kg;
m0—称量罐807充气前的质量,kg;
ρ—称量罐807周围的空气密度,kg/m3;
s—质量补偿管8076的截面面积,m2;
l1—称量罐807充气后的质量补偿管8076中介质高度,m;
l0—称量罐807充气前的质量补偿管8076中介质高度,m。
举例来说,若质量补偿管8076的截面面积为0.02m2,且在称量罐807充气前、后,且内部的介质高度分别为0mm、370mm。另外,称量罐807充气前、后的质量分别为3102.6543kg、3172.4252kg,且称量罐807外部的空气密度为1.145kg/m3。则,根据上述计算公式得出称量罐807的充气质量为△m=3172.4252-3102.6543-1.145×0.02×(0.37-0)=69.7709-0.0085=69.762kg。
上述质量补偿管8076可以为具有标准截面积的圆柱形细管,标准截面积即是指具有标准规格且为固定值的截面积,当然实际应用中也可以为其他形状,如具有标准截面积方形柱体的细管等。其中,质量补偿管8076的长度为L,且具有上端口。
另外,上述质量补偿管8076内的流动介质可为水。
为了避免空气中的水分腐蚀第二外罐体8071b而影响称量罐807的寿命,本发明实施例中,第二外罐体8071b的外壁上涂覆有第二防腐层(附图中并未示出)。
通过如上设置,不仅可避免空气中的水分腐蚀第二外罐体8071b,而且也可避免空气进入间隙层8073中。
其中,第二防腐层的种类有多种,举例来说,可以设置为聚乙烯涂层。该类第二防腐层不仅便于获取,而且价格廉价。
关于第二外罐体8071b与第二充气口8074b的连接方式,可设置成多种方式,举例来说,可将充气口焊接在第二外罐体8071b上,不仅便于生产、制造,而且也可避免外部空气进入至间隙层8073内。
需要说明的是,第二充气口8074b为两端口相通的管状结构。
基于上述结构的第二充气口8074b,该第二充气口8074b与换向阀组件7法兰连接,便于称量罐807或换向阀组件7的拆装。
其中,第二充气口8074b、换向阀组件7上安装有相适配的法兰。
同理,为了避免内罐体8072内的空气进入至间隙层8073内,本发明实施例中,充气口与所述内罐体8072之间设置有第二密封件(附图中并未示出)。
其中,该第二密封件可为橡胶密封圈。
另外,关于第二密封件的安装方式,可将第二密封件粘贴在第二充气口8074b上。举例来说,可在第二充气口8074b的外壁上设置环形槽,且该第二密封件粘贴在环形槽内。
如上所示,为了便于将称量罐807悬挂在天平801上,本发明实施例中,第二外罐体8071b上设置有第二挂件,用于使称量罐807悬挂在天平801上。
其中,该第二挂件可为弧形杆、拱形杆等结构。
另外,为了便于生产、制造,第二挂件焊接在第二外罐体8071b上。
本发明实施例中,如附图21所示,称量罐807包括:第一称量罐807a、第二称量罐807b;称量装置8还包括:主管路809a、第一支管路809b、第二支管路809c;第一支管路809b和第二支管路809c的出气口分别与第一称量罐807a和第二称量罐807b连接;第一支管路809b上设置有第一阀门,第二支管路809c上设置有第二阀门;换向阀组件7设置在主管路809a上;进一步地,称量装置8还包括:斜三通809d;第一支管路809b和第二支管路809c的进气口通过斜三通809d与主管路809a的出气口连接。
可见,本发明实施例通过设置第一称量罐807a和第二称量罐807b,可提高气体流量原级标准系统的工作效率;另外,通过设置斜三通809d,并使第一支管路809b和第二支管路809c的进气口通过斜三通809d与主管路809a的出气口连接,缩短了气体流入第一称量罐807a和第二称量罐807b中的路径,进而减小了附加管路中气体的质量变化,降低了称量结果的不确定度。
其中,可以在第一支管路809b和第二支管路809c上设置伸缩节,并在第一称量罐807a、第二称量罐807b的底端设置轨道,以便随时调整第一称量罐807a、第二称量罐807b与斜三通809d之间的距离,缩短附加管路的路径,进一步降低后续气体称量结果的不确定度。
为了进一步减小附加管路中气体的质量变化,降低称量结果的不确定度,主管路809a与第一支管路809b连接后形成第一夹角,该第一夹角为100°~170°(如120°、127.5°、150°等)。该主管路809a与第二支管路809c连接后形成第二夹角,第二夹角为100°~170°(如120°、127.5°、150°等)。
需要说明的是,斜三通809d中与主管路809a连通的第一管口,和与第一支管路809b连通的第二管口之间的夹角与第一夹角子相同;另外,斜三通809d中与主管路809a连通的第一管口,和与第二支管路809c连通的第三管口之间的夹角与第二夹角子相同。
其中,第一夹角和第二夹角的度数可以保持一致。
为了便于在对第一称量罐807a、第二称量罐807b充气后对其进行称量,如附图21所示,本发明实施例中,第一支管路809b上设置有可拆卸连接的第三阀门,第二支管路809c上设置有可拆卸连接的第四阀门。
具体地,在对第一称量罐807a充气后,关闭第一阀门和第三阀门,并将第一阀门和第三阀门分离,即可将第一称量罐807a拆卸下来,同时保证第一称量罐807a的入口,以及第一支管路809b的出口保持封堵状态。同样地,在对第二称量罐807b充气后,关闭第二阀门和第四阀门,并将第二阀门和第四阀门分离,即可将第二称量罐807b拆卸下来,同时保证第二称量罐807b的入口,以及第二支管路809c的出口保持封堵状态。
其中,第一阀门和第三阀门可以通过法兰连接,第二阀门和第四阀门可以通过法兰连接。另外上述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门均可以设置为球阀。
在本发明实施例中,如附图21所示,换向阀组件7包括:进气口与标准气体流量计连通,出口与主管路809a的进气口连通的第七电磁阀701;进气口与标准气体流量计连通,出口与低压储气装置9连通的第八电磁阀702;与第七电磁阀701、第八电磁阀702电连接的第三控制器,第三控制器用于控制第七电磁阀701、第八电磁阀702开与关;与第七电磁阀701电连接的计时器12,用于获取第七电磁阀701的连通时间。
可以理解的是,第七电磁阀701的出气口为换向阀组件7的第一出气口,第二电磁阀3012的出气口为换向阀组件7的第二出气口。
通过如上设置,当流经标准流量计6的待检测气体流量稳定后,利用第三控制器关闭第八电磁阀702,打开第七电磁阀701,以使待检测气体流入至第一称量罐807a或第二称量罐807b内,并同时利用计时器12开始计时。待第一称量罐807a或第二称量罐807b充气结束后,利用第三控制器打开第八电磁阀702,关闭第七电磁阀701,并同时使计时器12停止计时,进而获取第七电磁阀701的连通时间。之后,将充气后的第一称量罐807a或第二称量罐807b移至称量装置8的天平801上,对第一称量罐807a或第二称量罐807b的质量进行称量,并根据计时器12所获取的第七电磁阀701的连通时间,计算流经标准流量计6的实际气体流量。
其中,第三控制器可为PLC控制柜(可编程控制柜)。
本发明实施例中,增压装置2包括至少一台离心式气体压缩机。在实际应用中,可根据高压储气装置3的容积计算离心式压缩机的排量,选择离心式气体压缩机的型号;另外,可根据标准天然气流量计6可检测的天然气流量大小选择离心式气体压缩机的个数,以满足增压时间和最大化节约运行成本的需求。
如上所述,恒温装置5用于使待检测气体的温度与标准流量计6的工作温度相同,本发明实施例中,恒温装置5可为管壳式换热器。其中,恒温装置5的管程进口与调压装置4的出气口连接,管程出口与标准流量计6连通;恒温装置5的壳程进口与冷却水源连通,壳程出口用于排放冷却水。
本发明实施例中,标准流量计6可为文丘管流量计,该类流量计具有测量精确高、稳定性高特点。
另外,本发明实施例中,为了提高对低压气体进行循环利用,以节约运行成本,如附图1、附图2所示,本发明实施例中,低压储气装置9的出口与低压气源1的进口连通。
如附图1、附图2所示,本发明实施例中,恒温装置5与标准流量计6之间设置有气体成分分析装置13。通过如此设置,可测量待检测气体中的有害物质的含量,进而可判断气路防腐装置10的处理效果,可及时对气路防腐装置10进行更换、维修。
其中,气体成分分析装置13可为天然气色谱分析仪。
综上所述,本发明实施例提供的气体流量原级标准系统可将测量不确定度降低至0.05%~0.076%,例如可将待检测气体的压力范围为0.3MPa~2.0MPa、2.0MPa~6.0MPa的测量不确定度分别降低至0.07%和0.05%以下。
上述所有可选技术方案,可以采用任意结合形成本公开的可选实施例,在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的说明性实施例,并不用以限制本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种气体流量原级标准系统,其特征在于,所述气体流量原级标准系统包括:顺次连通的低压气源(1)、增压装置(2)、高压储气装置(3)、调压装置(4)、恒温装置(5)、标准流量计(6)、换向阀组件(7),以及与所述换向阀组件(7)的第一出气口连通的称量装置(8)、与所述换向阀组件(7)的第二出气口连通的低压储气装置(9);
所述气体流量原级标准系统还包括:设置于所述低压气源(1)与所述增压装置(2)之间,或者所述增压装置(2)与所述高压储气装置(3)之间的气路防腐装置(10),所述气路防腐装置(10)用于去除待检测气体中的硫、水分以及固体颗粒;
出口分别与所述增压装置(2)、所述恒温装置(5)连通的液路防腐装置(11),所述液路防腐装置(11)用于去除流入至所述增压装置(2)、所述恒温装置(5)内的冷却水中的非惰性气体;
设置于所述换向阀组件(7)上的计时器(12),用于获取所述称量装置(8)的充气时间;
设置于所述称量装置(8)的天平室(808)上的温度湿度调节装置,用于调节所述天平室(808)内的温度、湿度。
2.根据权利要求1所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述高压储气装置(3)包括:进口与所述增压装置(2)或所述气路防腐装置(10)连通,出口与所述调压装置(4)连通的第一高压储气单元(301),所述第一高压储气单元(301)的进、出口分别设置有第一电磁阀(3011)、第二电磁阀(3012),且所述第一高压储气单元(301)上还设置有第一压力传感器(3013);
进口与所述增压装置(2)或所述气路防腐装置(10)连通,出口与所述调压装置(4)连通的第二高压储气单元(302),所述第二高压储气单元(302)的进、出口分别设置有第三电磁阀(3021)、第四电磁阀(3022),且所述第二高压储气单元(302)上还设置有第二压力传感器(3023);
与所述第一电磁阀(3011)、所述第四电磁阀(3022)、所述第一压力传感器(3013)电连接的第一气阀控制器(303),用于接收所述第一压力传感器(3013)传递的所述第一高压储气单元(301)的气体压力信息,并根据所述第一高压储气单元(301)的气体压力信息控制所述第一电磁阀(3011)、所述第四电磁阀(3022)的开与关;
与所述第二电磁阀(3012)、所述第三电磁阀(3021)、所述第二压力传感器(3023)电连接的第二气阀控制器(304),用于接收所述第二压力传感器(3023)传递的所述第二高压储气单元(302)的气体压力信息,并根据所述第二高压储气单元(302)的气体压力信息控制所述第二电磁阀(3012)、所述第三电磁阀(3021)的开与关。
3.根据权利要求2所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述调压装置(4)包括:进口与所述高压储气装置(3)连通,出口与所述恒温装置(5)连通的罐体(401);
设置在所述罐体(401)上的第三压力传感器(4011);
设置在所述罐体(401)的放空口处的第五电磁阀(4012),所述第五电磁阀(4012)用于排放所述罐体(401)内的增压后的待检测气体;
设置在所述罐体(401)的出口处的第六电磁阀(4013);
分别与所述第三压力传感器(4011)、所述第五电磁阀(4012)、所述第六电磁阀(4013)的第三气阀控制器(402),用于接收所述第三压力传感器(4011)传递的所述罐体(401)的气体压力信息,并根据所述罐体(401)的气体压力信息控制所述第五电磁阀(4012)、所述第六电磁阀(4013)的开与关。
4.根据权利要求1所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述气路防腐装置(10)包括:通过管道顺次连通的脱硫单元(1001)、缓冲单元(1002)、脱水单元(1003)、过滤单元(1004);
所述脱硫单元(1001)与所述低压气源(1)或所述增压装置(2)连通,用于去除所述待检测气体中的硫;
所述脱水单元(1003)用于使脱硫后的待检测气体由上至下穿过,以吸附所述脱硫后的待检测气体中的水分;
所述过滤单元(1004)用于去除脱出水分后的待检测气体中的固体颗粒,并将一部分去除固体颗粒后的待检测气体输送至所述增压装置(2)或所述高压储气装置(3)中;
所述气路防腐装置(10)还包括:设置于所述过滤单元(1004)与所述脱水单元(1003)之间的加热单元(1005)、以及与所述脱水单元(1003)连通的冷凝单元(1006);
所述加热单元(1005)用于将另一部分去除固体颗粒后的待检测气体加热至第一预设温度,并使加热后的待检测气体由下至上穿过所述脱水单元(1003),以解析所述脱水单元(1003)所吸附的水分;
所述冷凝单元(1006)用于对所述脱水单元(1003)解析时所产生的水分进行冷却,以分离所述另一部分去除固体颗粒后的待检测气体。
5.根据权利要求1所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述液路防腐装置(11)包括:储水单元(1101)、吸气单元(1102)、呼气单元(1103)、惰性气体供给单元(1104);
所述储水单元(1101)上设置有进水口和出水口,且所述储水单元(1101)的出水口同时与所述增压装置(2)、所述恒温装置(5)连通;
所述吸气单元(1102)和所述呼气单元(1103)均与所述储水单元(1101)的顶壁连通,且所述吸气单元(1102)与所述惰性气体供给单元(1104)连通;
所述储水单元(1101)中的非惰性气体由所述呼气单元(1103)排出。
6.根据权利要求1所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述称量装置(8)包括:天平(801)、支撑组件(802)、第一支撑单元(803)、传输单元(804)、第二支撑单元(805)、驱动单元(806)、砝码(810)、称量罐(807)以及所述天平室(808);
所述天平(801)、所述支撑组件(802)、所述砝码(810)以及所述称量罐(807)所述均位于所述天平室(808)内;
所述支撑组件(802)包括:由上至下顺次连接的上支撑轴(8021)、竖直传力件(8022)、下支撑轴(8023);
所述上支撑轴(8021)与所述天平(801)的下端连接,所述竖直传力件(8022)的上端和下端分别与所述上支撑轴(8021)的下端和所述下支撑轴(8023)的上端活动连接;
所述砝码(810)用于和所述天平(801)配合称量所述称量罐(807);
所述第一支撑单元(803)和所述第二支撑单元(805)分别设置于所述传输单元(804)的第一端和第二端,所述传输单元(804)的第一端靠近所述天平(801),所述传输单元(804)的第二端靠近所述换向阀组件(7);
所述第一支撑单元(803)用于承载所述称量罐(807),所述传输单元(804)用于将所述第一支撑单元(803)和所述称量罐(807)传输至所述第二支撑单元(805)的上端,所述第二支撑单元(805)用于对所述第一支撑单元(803)和所述称量罐(807)进行支撑;
所述驱动单元(806)用于驱动所述第二支撑单元(805)上下移动及转动,直至使所述称量罐(807)与所述换向阀组件(7)的第一出气口无应力对接。
7.根据权利要求1所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述温度湿度调节装置包括:温度调节单元、湿度调节单元、送风单元、整流单元与排风单元;
所述温度调节单元用于调节所述天平室(808)内的温度;
所述湿度调节单元用于调节所述天平室(808)内的湿度;
所述整流单元设置于所述天平室(808)的侧壁或/和顶壁上;
所述送风单元用于通过所述整流单元向所述天平室(808)内输入空气;
所述排风单元设置于所述天平室(808)的底壁上,所述排风单元用于排出所述天平室(808)内的空气。
8.根据权利要求6所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述称量罐(807)包括:第一外罐体(8071a)、设置在所述第一外罐体(8071a)内的第一内罐体(8072a);
所述第一外罐体(8071a)与所述第一内罐体(8072a)之间设置有真空间隙层(8073);
所述第一外罐体(8071a)的外壁上设置有用于与所述换向阀组件(7)连通的第一充气口(8074a),且所述第一充气口(8074a)穿过所述真空间隙层(8073)与所述第一内罐体(8072a)连通;
所述第一外罐体(8071a)上还设置有第一挂件,用于使所述称量罐(807)悬挂在所述天平(801)上。
9.根据权利要求8所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述称量罐(807)包括:第二外罐体(8071b)、设置在所述第二外罐体(8071b)内的第二内罐体(8072b);
所述第二外罐体(8071b)与所述第二内罐体(8072b)之间设置有质量补偿间隙层(8075),所述质量补偿间隙层(8075)内部充设有可流动介质;
所述第二外罐体(8071b)的外壁上设置有与所述质量补偿间隙层(8075)贯通的质量补偿管(8076),所述质量补偿管(8076)上设置有刻度,并具有标准截面积;
所述第二外罐体(8071b)的外壁上还设置有用于与所述换向阀组件(7)连通的第二充气口(8074b),且所述第二充气口(8074b)穿过所述质量补偿间隙层(8075)与所述第二内罐体(8072b)连通;
所述第二外罐体(8071b)上还设置有第二挂件,用于使所述称量罐(807)悬挂在所述天平(801)上。
10.根据权利要求6所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述称量罐(807)包括:第一称量罐(807a)、第二称量罐(807b);
所述称量装置(8)还包括:主管路(809a)、第一支管路(809b)、第二支管路(809c);
所述第一支管路(809b)和所述第二支管路(809c)的出气口分别与所述第一称量罐(807a)和所述第二称量罐(807b)连接;
所述第一支管路(809b)上设置有可拆卸的第一阀门,所述第二支管路(809c)上设置第二阀门;
所述换向阀组件(7)设置在主管路(809a)上;
所述称量装置(8)还包括:斜三通(809d);
所述第一支管路(809b)和所述第二支管路(809c)的进气口通过所述斜三通(809d)与所述主管路(809a)的出气口连接。
11.根据权利要求1~10任一项所述的气体流量原级标准系统,其特征在于,所述低压储气装置(9)的出口与所述低压气源(1)的进口连通;
且,所述恒温装置(5)与所述标准流量计(6)之间设置有气体成分分析装置(13)。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810969926.XA CN110857876A (zh) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | 气体流量原级标准系统 |
FR1904200A FR3080449B1 (fr) | 2018-04-23 | 2019-04-19 | Procédé et installation primaires en masse-temps de mesure de débit de gaz naturel |
RU2019112156A RU2712935C1 (ru) | 2018-04-23 | 2019-04-22 | Первичные установка и способ для измерения параметров массы-времени потока природного газа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810969926.XA CN110857876A (zh) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | 气体流量原级标准系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110857876A true CN110857876A (zh) | 2020-03-03 |
Family
ID=69635598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810969926.XA Pending CN110857876A (zh) | 2018-04-23 | 2018-08-23 | 气体流量原级标准系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110857876A (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010005484A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Kurita Water Ind Ltd | 窒素置換式脱酸素装置 |
CN102062629A (zh) * | 2009-11-18 | 2011-05-18 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种质量-时间法气体流量标准装置双罐称量方法 |
CN105021262A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-04 | 重庆市计量质量检测研究院 | 温度压力可调的气体流量标定方法 |
CN107702768A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-16 | 西安航天动力研究所 | 一种高压空气大流量现场校准装置及方法 |
CN209197858U (zh) * | 2018-08-23 | 2019-08-02 | 中国石油天然气股份有限公司 | 气体流量原级标准系统 |
-
2018
- 2018-08-23 CN CN201810969926.XA patent/CN110857876A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010005484A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Kurita Water Ind Ltd | 窒素置換式脱酸素装置 |
CN102062629A (zh) * | 2009-11-18 | 2011-05-18 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种质量-时间法气体流量标准装置双罐称量方法 |
CN105021262A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-04 | 重庆市计量质量检测研究院 | 温度压力可调的气体流量标定方法 |
CN107702768A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-16 | 西安航天动力研究所 | 一种高压空气大流量现场校准装置及方法 |
CN209197858U (zh) * | 2018-08-23 | 2019-08-02 | 中国石油天然气股份有限公司 | 气体流量原级标准系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103775822B (zh) | 一种超纯气体全自动高精度充装系统 | |
CN209197858U (zh) | 气体流量原级标准系统 | |
CN105953840A (zh) | 双通道工业循环冷却水动态模拟试验台 | |
CN207498252U (zh) | 两段式污泥干化系统 | |
CN110857877B (zh) | 天然气标准流量计的校准方法 | |
CN109741842B (zh) | 核电厂容控箱除氧测试系统以及方法 | |
CN110857876A (zh) | 气体流量原级标准系统 | |
CN207628847U (zh) | 气体吹扫装置 | |
CN107597810B (zh) | 一种废漆渣减量干化工艺方法及其设备 | |
CN205981998U (zh) | 一种连续式固体颗粒循环量控制装置 | |
JP2016176866A (ja) | リーク検査方法リーク検査装置 | |
CN108444858A (zh) | 动态和静态双模式重量法蒸汽吸附仪 | |
CN205392376U (zh) | 一种液体流量控制实验装置 | |
CN115078199A (zh) | 一种移动式细颗粒物在线校准系统 | |
CN201212393Y (zh) | 一种称重式油井计量装置 | |
CN210181496U (zh) | 一种可实时调控温度与气氛的材料改性装置 | |
CN109781613B (zh) | 一种测试用金属腐蚀加速实验装置 | |
CN207502338U (zh) | 一种活性炭吸附率和脱附率的快速检测装置 | |
CN110657871B (zh) | 一种气体称量系统 | |
CN208612130U (zh) | 一种盐酸酸雾吸收装置 | |
CN207694653U (zh) | 拒水防潮药液生产装置 | |
CN218895270U (zh) | 一种具有测氧功能的氮气置换系统 | |
CN217208917U (zh) | 一种二氧化硫气化装置 | |
CN207462724U (zh) | 一种全自动真空净油机 | |
CN205940667U (zh) | 可调分辨率的微量气体流量计 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |