CN113175977B - 一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法及标定量具 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法及标定量具，可有效减少标定溶液量取和转移的次数，彻底解决大容积非标水箱容积标定中频繁定容和转移标定溶液所带来的一系列问题，方法可操作性强，标定精准度高，其与传统体积量具定容方法不同，本发明的大体积量具采用满水溢流定容、底部排放的方式，解决了传统标定中频繁观察刻度线、反复量取倾倒标定溶液的难题，装置结构简单易操作，可有效缩短标定时间，节省人力物力。并且对操作条件无特殊要求，易于推广应用，有效解决了大容积非标水箱容积标定中频繁量取和转移标定溶液所带来的一系列问题，具有操作简便、耗时短、标定精准度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及城镇排水及污水处理技术领域，尤其涉及一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法及标定量具。
背景技术
作为支撑城镇排水与污水处理工程规划、设计、运行与效能评估的关键基础指标，城镇居民生活污水污染物产生量的准确测定一直是行业关注的重点方向，其中，居民生活污水排放量的计量是影响测定的关键因素之一。采用2～3m3的大容积水箱将测定范围内居民一天24h的生活污水分成多个时间段进行全部收集和计量，是科学、准确计量居民生活污水排放量行之有效的方法。为保障体积计量的精准度，在测定开始前对大容积非标水箱进行容积标定是必不可少的工作流程。
目前，大容积非标水箱的容积标定尚无可参考的标准方法，而通常的实施方式是向大容积水箱内加入已知量的标定溶液，记录大容积水箱的液位增量及标定溶液的体积增量，由此建立大容积水箱的液位-容积线性关系曲线。常用的超声波式或压力传感式液位计等已能满足液位计量的精度要求，而标定溶液的量取和转移成为影响标定精准度的主要因素。广泛采用的容积法是通过标准量具量取一定体积的标定溶液并转移至待标定水箱内的方法，但可利用的容量瓶、量筒等标准体积量具的最大容积只有2L，如对2m3左右的大容积水箱进行标定，则需要上千次的体积定容和转移工作，工作量大，可操作性差，人工操作带来的误差和影响难以计算和评估。而使用容量瓶、量筒等标准量具先标定较大体积的水桶等容器，再通过水桶标定大容积水箱的方法，通常也会由于频繁观察刻度线、反复倾倒标定溶液、水桶变形等问题给标定工作带来很大的操作误差和实施难度。因此，研发一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法，对于实现大容积水箱体积的快速、准确标定是非常有必要的。
通过公开专利检索，发现以下对比文件：
CN202020499013.9多台位三等金属量器容积自动标定装置，公开了一种多台位三等金属量器容积自动标定装置，包括水箱、被检金属量器、标准金属量器、变频水泵、稳压容器；所述标准金属量器设有入水口Ⅰ、排水口Ⅰ、液位管Ⅰ、计量颈标尺Ⅰ、光电液位控制开关、电磁阀；所述被检金属量器设有入水口Ⅱ、排水口Ⅱ、液位管Ⅱ、计量颈标尺Ⅱ；所述标准金属量器的排水口Ⅰ与被检金属量器设有入水口Ⅱ相连通，被检金属量器的排水口Ⅱ与水箱相连通。本实用新型结构合理、经济实用，大大减少人为干扰，提高检验精确度，降低人工、费用成本，可实现多台位待检金属量器同时进行体积自动精确检定。
经分析，上述公开专利中的自动标定装置与本申请在结构、功能以及测量原理上均存在较大差异，因此不影响本申请的新颖性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法及标定量具，可简便高效且高精度地标定大容积非标水箱的液位与容积。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法，包括如下步骤：
步骤1：根据待标定体积的大容积水箱的有效容积V，确定标定用大体积量具的有效容积Δv；
步骤2：加工有效容积满足Δv，且底部排水耦合溢流定容的大体积量具，暂不开溢流口；
步骤3：向步骤2所述的大体积量具内注入自来水直至溢流出水，待液面稳定后，调整量具的底部支架使液面至水平状态；
步骤4：使用量筒量取Δv体积的自来水，并转移至步骤2所述的大体积量具内，在Δv体积对应的液位处标记刻度线；
步骤5：在步骤4所述的刻度线位置绕四周均匀开4个溢流口，在溢流口安装可微调型溢流装置；
步骤6：使用量筒量取Δv+100mL体积的自来水，并转移至步骤2所述的大体积量具内，用量筒计量溢流量，调节溢流装置，确保其有效容积为Δv，由此完成大体积量具的容积校准；
步骤7：将步骤1所述的大容积水箱排空，调整其液位计读数为0cm，将步骤2所述的大体积量具的排水管接入大容积水箱，保证大体积量具内自来水可通过排水管重力流入大容积水箱；
步骤8：用自来水作为标定溶液，向步骤2所述的大体积量具内注入自来水直至溢流出水，待溢流停止后，大体积量具完成自定容，打开排水阀，自来水通过排水管全部自流进入步骤1所述的大容积水箱，待液位计读数稳定后，读取并记录液位计读数，同时记录大容积水箱内自来水的体积增量Δv；
步骤9：重复步骤8，直至步骤1所述的大容积水箱的实际液位达到最高有效液位；
步骤10：根据所记录的液位计读数、体积增量数据，建立步骤1所述的大容积水箱的液位与容积关系曲线。
而且，步骤1中，待标定体积的大容积水箱的有效容积V与标定用大体积量具的有效容积Δv的关系为Δv/V＝1/60～1/30。
而且，步骤1中，待标定体积的大容积水箱配备满足计量精度要求的液位计。
而且，步骤8中，底部排水耦合溢流定容的大体积量具可有效缩短标定溶液量取定容和转移时间，确保所述的步骤8～步骤9的标定流程在6～8h内完成。
而且，步骤10得到的液位与容积关系曲线，可由大容积水箱的液位计读数快速计算得到其内部实际的水体体积。
一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法中所使用的大体积量具，由柱体、排水管、排水阀、溢流口、溢流装置、底座、底部支架组成；
其中柱体由有机玻璃材料制成，主体为圆柱结构，底部为锥形结构，底部坡角α为45°；
其中排水管从大体积量具柱体锥体底部接出，保证大体积量具排空后其内部留有尽量少的水；
其中排水阀安装在排水管上，排水阀完全打开后，保证Δv体积的自来水可在30s内通过排水管重力排空；
其中溢流口有4个，均匀开在柱体上部的刻度线上，溢流口处安装可对溢流量进行微调的溢流装置；
其中底座为扁圆柱结构，中心与柱体中心重合，由钢质材料制成，保证大体积量具在满水时仍处于平稳的直立状态；
其中底部支架固定在底座下方，根据需要可均匀设置4～8个支脚，均为可调整高度的活动结构，通过调整不同位置的支脚，将大体积量具内液位调至水平状态。
本发明的优点和技术效果是：
1.本发明提出了一种有效容积远大于市售标准体积量具容积的大体积量具，可有效减少标定溶液量取和转移的次数，彻底解决大容积非标水箱容积标定中频繁定容和转移标定溶液所带来的一系列问题，方法可操作性强，标定精准度高。
2.与传统体积量具定容方法不同，本发明的大体积量具采用满水溢流定容、底部排放的方式，解决了传统标定中频繁观察刻度线、反复量取倾倒标定溶液的难题，装置结构简单易操作，可有效缩短标定时间，节省人力物力。
3.本发明对操作条件无特殊要求，易于推广应用，不仅为我国城镇排水与污水处理领域大容积水箱的容积标定提供了技术支撑，对于其他领域大容积装置的容积标定也具有较好的参考意义。
附图说明
图1为本发明的的大体积量具的结构示意图；
图中：1-柱体、2-排水管、3-排水阀、4-溢流口、5-溢流装置、6-底座、7-底部支架。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法，包括如下步骤：
步骤1：根据待标定体积的大容积水箱的有效容积V，确定标定用大体积量具的有效容积Δv；
步骤2：加工有效容积满足Δv，且底部排水耦合溢流定容的大体积量具，暂不开溢流口；
步骤3：向步骤2所述的大体积量具内注入自来水直至溢流出水，待液面稳定后，调整量具的底部支架使液面至水平状态；
步骤4：使用量筒量取Δv体积的自来水，并转移至步骤2所述的大体积量具内，在Δv体积对应的液位处标记刻度线；
步骤5：在步骤4所述的刻度线位置绕四周均匀开4个溢流口，在溢流口安装可微调型溢流装置；
步骤6：使用量筒量取Δv+100mL体积的自来水，并转移至步骤2所述的大体积量具内，用量筒计量溢流量，调节溢流装置，确保其有效容积为Δv，由此完成大体积量具的容积校准；
步骤7：将步骤1所述的大容积水箱排空，调整其液位计读数为0cm，将步骤2所述的大体积量具的排水管接入大容积水箱，保证大体积量具内自来水可通过排水管重力流入大容积水箱；
步骤8：用自来水作为标定溶液，向步骤2所述的大体积量具内注入自来水直至溢流出水，待溢流停止后，大体积量具完成自定容，打开排水阀，自来水通过排水管全部自流进入步骤1所述的大容积水箱，待液位计读数稳定后，读取并记录液位计读数，同时记录大容积水箱内自来水的体积增量Δv；
步骤9：重复步骤8，直至步骤1所述的大容积水箱的实际液位达到最高有效液位；
步骤10：根据所记录的液位计读数、体积增量数据，建立步骤1所述的大容积水箱的液位与容积关系曲线。
而且，步骤1中，待标定体积的大容积水箱的有效容积V与标定用大体积量具的有效容积Δv的关系为Δv/V＝1/60～1/30。
而且，步骤1中，待标定体积的大容积水箱配备满足计量精度要求的液位计。
而且，步骤8中，底部排水耦合溢流定容的大体积量具可有效缩短标定溶液量取定容和转移时间，确保所述的步骤8～步骤9的标定流程在6～8h内完成。
而且，步骤10得到的液位与容积关系曲线，可由大容积水箱的液位计读数快速计算得到其内部实际的水体体积。
一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法中所使用的大体积量具，由柱体(1)、排水管(2)、排水阀(3)、溢流口(4)、溢流装置(5)、底座(6)、底部支架(7)组成；
其中柱体(1)由有机玻璃材料制成，主体为圆柱结构，底部为锥形结构，底部坡角α为45°；
其中排水管(2)从大体积量具柱体(1)锥体底部接出，保证大体积量具排空后其内部留有尽量少的水；
其中排水阀(3)安装在排水管(2)上，排水阀(3)完全打开后，保证Δv体积的自来水可在30s内通过排水管(2)重力排空；
其中溢流口(4)有4个，均匀开在柱体(1)上部的刻度线上，溢流口(4)处安装可对溢流量进行微调的溢流装置(5)；
其中底座(6)为扁圆柱结构，中心与柱体(1)中心重合，由钢质材料制成，保证大体积量具在满水时仍处于平稳的直立状态；
其中底部支架(7)固定在底座(6)下方，根据需要可均匀设置4～8个支脚，均为可调整高度的活动结构，通过调整不同位置的支脚，将大体积量具内液位调至水平状态。
另外，本发明优选的，溢流装置及底部支架均采用现有技术中的成熟产品。
为更清楚的说明本发明的具体使用方式，下面提供一种实例：
一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法，包括以下步骤：
步骤1：待标定体积的大容积水箱的有效容积约为2.5m3，则标定用大体积量具的有效容积可为40～80L；
步骤2：加工有效容积60L、底部排水耦合溢流定容的大体积量具，暂不开溢流口；
步骤3：向步骤2所述的大体积量具内注入自来水直至溢流出水，待液面稳定后，调整底部支架使液面至水平状态；
步骤4：使用量筒量取60L的自来水，并转移至步骤2所述的大体积量具内，在60L对应的液位处标记刻度线；
步骤5：在步骤4所述的刻度线位置绕四周均匀开4个溢流口，在溢流口安装可微调型溢流装置；
步骤6：使用量筒量取(60L+100mL)体积的自来水，并转移至步骤2所述的大体积量具内，用量筒计量溢流量，调节溢流装置，确保其有效容积为60L，由此完成大体积量具的容积校准；
步骤7：将步骤1所述的大容积水箱排空，调整其液位计读数为0cm，将步骤2所述的大体积量具的排水管接入大容积水箱，保证大体积量具内自来水可通过排水管重力流入大容积水箱；
步骤8：用自来水作为标定溶液，向步骤2所述的大体积量具内注入自来水直至溢流出水，待溢流停止后，大体积量具完成自定容，打开排水阀，自来水通过排水管全部自流进入步骤1所述的大容积水箱，待液位计读数稳定后，读取并记录液位计读数2.59cm，同时记录大容积水箱内自来水的体积增量60L；
步骤9：重复步骤8，直至步骤1所述的大容积水箱的实际液位达到最高有效液位110cm，至此，量取转移自来水共42次，标定流程耗时5.6h；
步骤10：根据所记录的液位计读数、体积增量数据，建立步骤1所述的大容积水箱的液位-容积关系曲线(记录和计算数据参见表1)，即y＝22.95x-1.24，其中，y代表大容积水箱内自来水的实际体积，单位为L，x代表大容积水箱的液位计读数，单位为cm。
由此，根据步骤10得到的液位-容积关系曲线，可由大容积水箱的液位计读数快速计算得到水箱内部实际的水体体积。
表1容积标定记录和计算数据表
如图1所示，大体积量具由柱体(1)、排水管(2)、排水阀(3)、溢流口(4)、溢流装置(5)、底座(6)、底部支架(7)组成。
柱体(1)由有机玻璃材料制成，主体为圆柱结构，底部为锥形结构，底部坡角α为45°。
排水管(2)从大体积量具柱体(1)锥体底部接出，保证大体积量具排空后其内部留有尽量少的水。
排水阀(3)安装在排水管(2)上，排水阀(3)完全打开后，保证60L体积的自来水可在30s内通过排水管(2)重力排空。
溢流口(4)有4个，均匀开在柱体(1)上部的刻度线上，溢流口(4)处安装可对溢流量进行微调的溢流装置(5)。
底座(6)为扁圆柱结构，中心与柱体(1)中心重合，由钢铁材料制成，保证大体积量具在满水时仍处于平稳的直立状态。
底部支架(7)固定在底座(6)下方，根据需要设置了4个支脚，均为可调整高度的活动结构，通过调整不同位置的支脚，可将大体积量具内液位调至水平状态。
最后，本发明优选的，本发明的未尽述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：根据待标定体积的大容积水箱的有效容积V，确定标定用大体积量具的有效容积Δv；
步骤2：加工有效容积满足Δv，且底部排水耦合溢流定容的大体积量具，暂不开溢流口；
步骤3：向步骤2所述的大体积量具内注入自来水直至溢流出水，待液面稳定后，调整量具的底部支架使液面至水平状态；
步骤4：使用量筒量取Δv体积的自来水，并转移至步骤2所述的大体积量具内，在Δv体积对应的液位处标记刻度线；
步骤5：在步骤4所述的刻度线位置绕四周均匀开4个溢流口，在溢流口安装可微调型溢流装置；
步骤6：使用量筒量取Δv+100mL体积的自来水，并转移至步骤2所述的大体积量具内，用量筒计量溢流量，调节溢流装置，确保其有效容积为Δv，由此完成大体积量具的容积校准；
步骤7：将步骤1所述的大容积水箱排空，调整其液位计读数为0cm，将步骤2所述的大体积量具的排水管接入大容积水箱，保证大体积量具内自来水可通过排水管重力流入大容积水箱；
步骤8：用自来水作为标定溶液，向步骤2所述的大体积量具内注入自来水直至溢流出水，待溢流停止后，大体积量具完成自定容，打开排水阀，自来水通过排水管全部自流进入步骤1所述的大容积水箱，待液位计读数稳定后，读取并记录液位计读数，同时记录大容积水箱内自来水的体积增量Δv；
步骤9：重复步骤8，直至步骤1所述的大容积水箱的实际液位达到最高有效液位；
步骤10：根据所记录的液位计读数、体积增量数据，建立步骤1所述的大容积水箱的液位与容积关系曲线；
一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法中所使用的大体积量具，由柱体(1)、排水管(2)、排水阀(3)、溢流口(4)、溢流装置(5)、底座(6)、底部支架(7)组成；
所述的柱体(1)由有机玻璃材料制成，主体为圆柱结构，底部为锥形结构，底部坡角α为45°；
所述的排水管(2)从大体积量具柱体(1)锥体底部接出，保证大体积量具排空后其内部留有尽量少的水；
所述的排水阀(3)安装在排水管(2)上，排水阀(3)完全打开后，保证Δv体积的自来水可在30s内通过排水管(2)重力排空；
所述的溢流口(4)有4个，均匀开在柱体(1)上部的刻度线上，溢流口(4)处安装可对溢流量进行微调的溢流装置(5)；
所述的底座(6)为扁圆柱结构，中心与柱体(1)中心重合，由钢质材料制成，保证大体积量具在满水时仍处于平稳的直立状态；
所述的底部支架(7)固定在底座(6)下方，根据需要可均匀设置4～8个支脚，均为可调整高度的活动结构，通过调整不同位置的支脚，将大体积量具内液位调至水平状态。
2.如权利要求1所述的一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法，其特征在于：所述的步骤1中，待标定体积的大容积水箱的有效容积V与标定用大体积量具的有效容积Δv的关系为Δv/V＝1/60～1/30。
3.如权利要求1所述的一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法，其特征在于：所述的步骤1中，待标定体积的大容积水箱配备满足计量精度要求的液位计。
4.如权利要求1所述的一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法，其特征在于：所述的步骤8中，底部排水耦合溢流定容的大体积量具可有效缩短标定溶液量取定容和转移时间，确保所述的步骤8～步骤9的标定流程在6～8h内完成。
5.如权利要求1所述的一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法，其特征在于：根据所述的步骤10得到的液位与容积关系曲线，可由大容积水箱的液位计读数快速计算得到其内部实际的水体体积。
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| CN202110238499.XA Active CN113175977B (zh) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | 一种大容积非标水箱液位与容积的快速标定方法及标定量具 |
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| CN (1) | CN113175977B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2188910A1 (en) * | 1995-10-27 | 1997-04-28 | Hartmut Schmidt | Method for Calibration in Level Measurement |
| CN101694399A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-04-14 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种钟罩容积反行程标定装置及方法 |
| CN203083670U (zh) * | 2013-03-08 | 2013-07-24 | 新疆维吾尔自治区计量测试研究院 | 质量密度法三等金属量器计量颈分度容积标定系统 |
| CN105784076A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-20 | 广州能源检测研究院 | 一种用于标定卧式金属罐容积的量入量出双标定装置及方法 |
| CN111879378A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-03 | 广州能源检测研究院 | 一种在不同高度往标准金属量器注入介质的量计算方法 |
-
2021
- 2021-03-04 CN CN202110238499.XA patent/CN113175977B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2188910A1 (en) * | 1995-10-27 | 1997-04-28 | Hartmut Schmidt | Method for Calibration in Level Measurement |
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| CN111879378A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-03 | 广州能源检测研究院 | 一种在不同高度往标准金属量器注入介质的量计算方法 |
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