CN113686415A - 一种模拟实际应用场景的测流量标准装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，包括气体模拟模块、供气泵、多级调压模块、三通管、第一标准支路和第二标准支路，所述气体模拟模块，用于模拟实际应用场景气体的成分；所述气体模拟模块的出口通过气管与供气泵的进口连接，所述供气泵的出口与多级调压模块的进口连接，所述多级调压模块的出口通过气管与三通管的进口连接，所述三通管的第一出口通过气管连接第一标准支路，所述气管设有温控模块，所述温控模块对气管的温度进行调控，所述第一标准支路设有标准流量计，所述第二标准支路设有第二标准流量计。本发明能够模拟流量计的实际工作环境，较少计算步骤，使得测量结果更加直观，提高检测的速度。

Description

一种模拟实际应用场景的测流量标准装置

技术领域

本发明涉及流量计技术领域，尤其是一种模拟实际应用场景的测流量标准装置。

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。

参考中国专利公开号为CN110160609A的一种双标准气体流量装置并联式结构及检测方法，其气源连接被检流量计，被检流量计通过三通分别连接钟罩和标准气体流量计；通过脉冲计算钟罩、标准气体流量计、被检流量计的气体累积量，将钟罩、标准气体流量计的气体累积量转换成被检流量计压力和温度状态下的气体累积量并相加得到标准气量值，与被检流量计的气体累积量计算得到被检流量计值误差，在常规测试下测量虽然准确，但是不满足多台位检测趋势的市场需求，且缺少实际气体检测。汽车尾气、工业烟气、工艺废气、火炬气等成分不同，直接利用空气对专用流量计的检测会因起源不同引入相应误差，同时测量数据需要经过大量运算，检测不够直观，检测速度慢。

发明内容

本发明解决了现有技术对专用流量计测试会造成误差且测量不够直观，测量速度慢的问题，提出一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，能够模拟流量计的实际工作环境，较少计算步骤，使得测量结果更加直观，提高检测的速度。

为实现上述目的，提出以下技术方案：

一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，包括气体模拟模块、供气泵、多级调压模块、三通管、第一标准支路和第二标准支路，所述气体模拟模块，用于模拟实际应用场景气体的成分；所述气体模拟模块的出口通过气管与供气泵的进口连接，所述供气泵的出口与多级调压模块的进口连接，所述多级调压模块的出口通过气管与三通管的进口连接，所述三通管的第一出口通过气管连接第一标准支路，所述气管设有温控模块，所述温控模块对气管的温度进行调控，所述第一标准支路设有标准流量计，所述第二标准支路设有第二标准流量计，所述三通管的进口和多级调压模块的出口之间设有第一待测流量计，所述第一标准流量计的出口和第二标准流量计的出口并联于第二待测流量计，所述第二待测流量计出口接有尾气收集装置。

本发明设置气体模拟模块模拟流量计实际测量气体的成分，对流量计进行测试，测试结果更加准确。本发明设有温控模块，能够控制流经待测流量计的气体的温度，模拟待测流量计的实际工作温度，提高检测的准确性。本发明设置多级调压模块，实现对不同气压下对待测流量计的测试，同时第一标准支路和第二标准支路均设有稳压装置，保持测试在恒压环境下进行，在温控模块、多级调压模块和稳压装置的作用下使得第一标准支路和第二标准支路流入的气体的气压和温度恒定且相同，所述第一待测流量计设置在第一标准支路和第二标准支路之前，所述第二待测流量计设置在第一标准支路和第二标准支路之后，形成双台位流量检测装置，通过比较两台标准流量计的示值之和与被测流量计示值之间的误差，判定是否符合误差要求，测试速度快。第一标准支路和第二标准支路并联的好处是通过选择不同测量量程的标准表，实现标准流量精准测量，扩大测量的范围，测量更准确。模拟气体成分如中高温气体，所述高温气体包括汽车尾气、工业烟气、工艺废气、火炬气，提高专用流量计测试准确度，使得及格的专用流量计更准确的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。

作为优选，所述气体模拟模块包括进气主管、主截止阀、气体流量计、压缩机、第三阀、弹性储气罐和第四阀，所述主截止阀、气体流量计、压缩机、第三阀、弹性储气罐通过进气主管串联，所述弹性储气罐的出口连接有第四阀的一端，所述第四阀的另一端作为气体模拟模块的出口，所述进气主管位于气体流量计和主截止阀之间设有若干进气支管，所述进气支管通过气体开关与供气端连接，所述供气端供应若干成分的气体。若干成分的气体为收集的混合气体或单一成分的气体。

作为优选，所述弹性储气罐内设有气体搅拌模块。设置气体搅拌模块的作用是使不同成分气体充分混合，避免再测试时气体分层导致检测不准确的情况发生。

作为优选，所述温控模块包括控制器和与控制器电连接的加热单元和制冷单元，所述加热单元为电热丝，所述电热丝缠绕在气管外壁上，所述制冷单元包括缠绕在气管外壁上的液冷管和与液冷管连接的散热模块，所述散热模块与控制器电连接。

本发明加热单元采用缠绕在气管外壁上的加热丝的目的是增加加热面积，提高加热效率，且加热丝覆盖在多级调压模块后的气管，多级调压模块后的气管采用保温材料裹实，避免局部加热导致气体热量散失，无法实现恒温控制的情况发生。本发明在压力调试之前完成温度调控，避免气体温度变化引起压力及流场的变化。本发明的制冷单元采用液冷原理，利用液体流动带走气管的热量，实现降温控制，使本发明能够在低温环境下对待测流量计进行检测。

作为优选，所述稳压装置即为第一稳压罐和第二稳压罐。所述第一标准支路设有第一稳压罐、第一气阻、第一气压传感器和第一温度传感器，所述三通管的第一出口、第一稳压罐、第一气阻和标准流量计依次通过气管串联，所述第一气压传感器和第一温度传感器的采样点设在第一气阻和标准流量计之间的气管内，所述第二标准支路设有第二稳压罐、第二气阻、第二气压传感器和第二温度传感器，所述三通管的第二出口、第二稳压罐、第二气阻和第二标准流量计依次通过气管串联，所述第二气压传感器和第二温度传感器的采样点设在第二气阻和第二标准流量计之间的气管内。

本发明设置第一气阻和第二气阻的目的是在检测时调整第一标准支路及第二标准支路的气阻，确保待测流量计和标准流量计在测试前前保持一定压力。本发明设置第一气压传感器和第一温度传感器分别检测第一标准支路的气压值和温度值。本发明设置第二气压传感器和第二温度传感器分别检测第二标准支路的气压值和温度值。

作为优选，所述三通管的第一出口和第一稳压罐之间设有第一阀，所述三通管的第二出口和第二稳压罐之间设有第二阀。

本发明的有益效果是：本发明设置气体模拟模块模拟流量计实际测量气体的成分，对流量计进行测试，测试结果更加准确。本发明设有温控模块，能够控制流经待测流量计的气体的温度，模拟待测流量计的实际工作温度，提高检测的准确性。本发明设置多级调压模块，实现对不同气压下对待测流量计的测试。

附图说明

图1是实施例的整体结构图；

其中：1、压缩机 2、供气泵 3、弹性储气罐 4、多级调压模块 5、三通管 6、标准流量计 7、第二标准流量计 8、第一稳压罐 9、第二稳压罐 10、第一气阻 11、第二气阻 12、第一气压传感器 13、第二气压传感器 14、第一温度传感器 15、第二温度传感器 17、电热丝18、液冷管 19、第一阀 20、第二阀 21、第三阀 22、第四阀 23、气体流量计 24、第一待测流量计 25、第二待测流量计 26、尾气收集装置 27、第三气压传感器 28、第三温度传感器29、第四气压传感器 30、第四温度传感器。

具体实施方式

实施例：

本实施例提出一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，参考图1，包括气体模拟模块、供气泵2、多级调压模块4、三通管5、第一标准支路和第二标准支路，气体模拟模块，用于模拟实际应用场景气体的成分；气体模拟模块的出口通过气管与供气泵2的进口连接，供气泵2的出口与多级调压模块4的进口连接，多级调压模块4的出口通过气管与三通管5的进口连接，三通管5的第一出口通过气管连接第一标准支路，气管设有温控模块，温控模块对气管的温度进行调控，第一标准支路设有第一标准流量计6，第二标准支路设有第二标准流量计7。所述三通管5的进口和多级调压模块4的出口之间设有第一待测流量计24，所述第一标准流量计6的出口和第二标准流量计7的出口并联于第二待测流量计25，所述第二待测流量计25出口接有尾气收集装置26。第一待测流量计24进口设有第三气压传感器27，出口设有第三温度传感器28。第二待测流量计25进口设有第四气压传感器29，出口设有第四温度传感器30。气体模拟模块包括进气主管、主截止阀、气体流量计23、压缩机1、第三阀21、弹性储气罐3和第四阀22，主截止阀、气体流量计23、压缩机1、第三阀21、弹性储气罐3通过进气主管串联，弹性储气罐3的出口连接有第四阀22的一端，第四阀22的另一端作为气体模拟模块的出口，进气主管位于气体流量计23和主截止阀之间设有若干进气支管，进气支管通过气体开关与供气端连接，供气端供应若干成分的气体。若干成分的气体为收集的混合气体或单一成分的气体。弹性储气罐3内设有气体搅拌模块。设置气体搅拌模块的作用是使不同成分气体充分混合，避免再测试时气体分层导致检测不准确的情况发生。第一标准支路和第二标准支路还设有尾气收集装置。

温控模块包括控制器和与控制器电连接的加热单元和制冷单元，加热单元为电热丝，电热丝17缠绕在气管外壁上，制冷单元包括缠绕在气管外壁上的液冷管18和与液冷管连接的散热模块，散热模块与控制器电连接。稳压装置即为第一稳压罐8和第二稳压罐9。第一标准支路设有第一稳压罐8、第一气阻10、第一气压传感器12和第一温度传感器14，三通管5的第一出口、第一稳压罐8、第一气阻10和第一标准流量计6依次通过气管串联，第一气压传感器12和第一温度传感器14的采样点设在第一气阻10和第一标准流量计6之间的气管内，第二标准支路设有第二稳压罐9、第二气阻11、第二气压传感器13和第二温度传感器15，三通管5的第二出口、第二稳压罐9、第二气阻11和第二标准流量计7依次通过气管串联，第二气压传感器13和第二温度传感器15的采样点设在第二气阻11和第二标准流量计7之间的气管内。三通管5的第一出口和第一稳压罐8之间设有第一阀19，三通管5的第二出口和第二稳压罐9之间设有第二阀20。

本发明设置气体模拟模块模拟流量计实际测量气体的成分，对流量计进行测试，测试结果更加准确。本发明设有温控模块，能够控制流经待测流量计的气体的温度，模拟待测流量计的实际工作温度，提高检测的准确性。本发明设置多级调压模块，实现对不同气压下对待测流量计的测试，同时第一标准支路和第二标准支路均设有稳压装置，保持测试在恒压环境下进行，在温控模块、多级调压模块和稳压装置的作用下使得第一标准支路和第二标准支路流入的气体的气压和温度恒定且相同，第一待测流量计设置在第一标准支路和第二标准支路之前，第二待测流量计设置在第一标准支路和第二标准支路之后，形成双台位流量检测装置，通过比较两台标准流量计的示值之和与被测流量计示值之间的误差，判定是否符合误差要求，测试速度快。第一标准支路和第二标准支路并联的好处是通过选择不同测量量程的标准表，实现标准流量精准测量，扩大测量的范围，测量更准确。模拟气体成分如中高温气体，高温气体包括汽车尾气、工业烟气、工艺废气、火炬气，提高专用流量计测试准确度，使得及格的专用流量计更准确的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。

本发明加热单元采用缠绕在气管外壁上的加热丝的目的是增加加热面积，提高加热效率，且加热丝覆盖所有气管，避免局部加热导致气体热量散失，无法实现恒温控制的情况发生。本发明的制冷单元采用液冷原理，利用液体流动带走气管的热量，实现降温控制，使本发明能够在低温环境下对待测流量计进行检测。

本发明设置第一气阻和第二气阻的目的是在检测时调整第一标准支路及第二标准支路的气阻，确保待测流量计和标准流量计在测试前前保持一定压力。本发明设置第一气压传感器和第一温度传感器分别检测第一标准支路的气压值和温度值。本发明设置第二气压传感器和第二温度传感器分别检测第二标准支路的气压值和温度值。

本发明的工作过程如下：

模拟气体过程：

A、当进气支管接入的气体为收集的混合成分的气体时，根据专用流量计的应用场景选取对应混合成分的气体，此时将其他进气支管的气体开关关闭，主截止阀关闭，第三阀打开，第四阀关闭，此时压缩机工作，将混合成分气体抽入弹性储气罐，此时气体流量计测量抽入的气体流量，直至抽入气体流量大于阈值，进气支管的气体开关关闭，然后压缩机停止工作，再将第三阀关闭，此时弹性储气罐储存有至少完成一次测试的混合气体用气量。

B、当各进气支管接入的气体为单一成分的气体时，按照需要模拟的混合气体成分，各进气支管的气体开关关闭，第三阀打开，第四阀关闭，此时压缩机工作，主截止阀打开先充入一定量空气，再关闭主截止阀，再根据混合气体成分的多少，从大到小依次充入不同的单一成分气体，每次只有一个进气支管的气体开关打开，直到所需的单一成分气体充入完毕后，进气支管的气体开关关闭，然后压缩机停止工作，再将第三阀关闭，此时弹性储气罐储存有至少完成一次测试的混合气体用气量。

校准过程：

S1，打开第四阀，供气泵开始工作，将混合气体抽出；

S2，根据温度和气压要求模拟测试环境；

S201，控制器接收目标温度及获取第一温度传感器和第二温度传感器获取的实际温度，判断实际温度是否小于或等于目标温度，若是，启动加热丝进行保温或加热，若否启动散热模块，进行冷却或保温；使实际温度控制在目标温度上下浮动0.05摄氏度之间，即视为处于恒温环境；

S202，根据目标气压，调节多级调压模块，使输出的气压在目标气压上下浮动0.5%之间，调节第一稳压罐气压，使其输出气压为目标气压；

S3，第二标准支路校准，关闭第一阀，开启第二阀，调节第二稳压罐气压，使其输出气压为目标气压；

测试过程：

S4，打开第四阀，供气泵开始工作，启动温控模块，多级调压模块选择对应的目标气压输出；

S5，等待1分钟后开始测量，标准流量计和待测流量计清零，记录测量10秒后标准流量计和待测流量计的读数，通过比较两台标准流量计的示值之和分别与第一待测流量计和第二待测流量计示值之间的误差，判定是否符合误差要求，若是符合判定待测流量计质量及格，测试准确，否则判定为不及格；

S6，误差要求算法如下：两台标准流量计的示值之和与待测流量计读数之差的绝对值除以标准流量计读数，得到误差百分比，判断误差百分比是否在设定范围内，若是则判定待测流量计质量及格，测试准确，否则判定待测流量计质量不及格。由于气管安装误差也会导致待测流量计读数与标准流量计读数不同，容易产生误判，S6用于避免待测流量计不及格的误判，使得测量更加准确。

S7，关闭第二阀，更换下一个待测流量计，再打开第二阀，返回S6，即可进行下一个待测流量计的测量，检测快速。

Claims (6)

1.一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，其特征是，包括气体模拟模块、供气泵（2）、多级调压模块（4）、三通管（5）、第一标准支路和第二标准支路，所述气体模拟模块，用于模拟实际应用场景气体的成分；所述气体模拟模块的出口通过气管与供气泵（2）的进口连接，所述供气泵（2）的出口与多级调压模块（4）的进口连接，所述多级调压模块（4）的出口通过气管与三通管（5）的进口连接，所述三通管（5）的第一出口通过气管连接第一标准支路，所述气管设有温控模块，所述温控模块对气管的温度进行调控，所述第一标准支路设有第一标准流量计（6），所述第二标准支路设有第二标准流量计（7），所述三通管（5）的进口和多级调压模块（4）的出口之间设有第一待测流量计（24），所述第一标准流量计（6）的出口和第二标准流量计（7）的出口并联于第二待测流量计（25），所述第二待测流量计（25）出口接有尾气收集装置（26）。

2.根据权利要求1所述的一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，其特征是，所述气体模拟模块包括进气主管、主截止阀、气体流量计（23）、压缩机（1）、第三阀（21）、弹性储气罐（3）和第四阀（22），所述主截止阀、气体流量计（23）、压缩机（1）、第三阀（21）、弹性储气罐（3）通过进气主管串联，所述弹性储气罐（3）的出口连接有第四阀（22）的一端，所述第四阀（22）的另一端作为气体模拟模块的出口，所述进气主管位于气体流量计（23）和主截止阀之间设有若干进气支管，所述进气支管通过气体开关与供气端连接，所述供气端供应若干成分的气体。

3.根据权利要求1所述的一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，其特征是，所述弹性储气罐（3）内设有气体搅拌模块。

4.根据权利要求1所述的一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，其特征是，所述温控模块包括控制器和与控制器电连接的加热单元和制冷单元，所述加热单元为电热丝，所述电热丝（17）缠绕在气管外壁上，所述制冷单元包括缠绕在气管外壁上的液冷管（18）和与液冷管连接的散热模块，所述散热模块与控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，其特征是，所述第一标准支路设有第一稳压罐（8）、第一气阻（10）、第一气压传感器（12）和第一温度传感器（14），所述三通管（5）的第一出口、第一稳压罐（8）、第一气阻（10）和第一标准流量计（6）依次通过气管串联，所述第一气压传感器（12）和第一温度传感器（14）的采样点设在第一气阻（10）和第一标准流量计（6）之间的气管内，所述第二标准支路设有第二稳压罐（9）、第二气阻（11）、第二气压传感器（13）和第二温度传感器（15），所述三通管（5）的第二出口、第二稳压罐（9）、第二气阻（11）和第二标准流量计（7）依次通过气管串联，所述第二气压传感器（13）和第二温度传感器（15）的采样点设在第二气阻（11）和第二标准流量计（7）之间的气管内。

6.根据权利要求5所述的一种模拟实际应用场景的测流量标准装置，其特征是，所述三通管（5）的第一出口和第一稳压罐（8）之间设有第一阀（19），所述三通管（5）的第二出口和第二稳压罐（9）之间设有第二阀（20）。

Images