CN114088168B - 一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置。两套高压驱动气源出口均连接一个绝热预冷槽，绝热预冷槽的出口分别与标准液氢储A罐和标准液氢储B罐相连。标准液氢储A罐出液口与低温液氢泵组进口相连，低温液氢泵组出口与过冷箱的气管入口相连，过冷箱的气管出口与被检流量计入口相连，被检流量计的出口与标准液氢储B罐的进液口相连，标准液氢储B罐设置在高精度称重单元上。供给储氢罐的出液口通过汇管分别与标准液氢储A罐和标准液氢储B罐的加液口相连。本发明产生的标准流量通过低温液氢泵组配合比例调节阀实现无级调节，能够直接溯源到相应计量等级的标准砝码，且液氢损耗非常小，可重复使用储氢罐内所存的液氢，安全性高。

Description

一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置

技术领域

本发明属于氢能计量技术领域，涉及用于实流检定或校准液氢流量计的一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置。

背景技术

氢能是最清洁的能源之一，具有来源多样、终端零排、用途广泛等优势，在保障国家能源安全、推进能源产业升级等方面作用重大。在实现碳达峰、碳中和目标的进程中，氢能被寄予厚望。同时，氢能还可以作为承载可再生的不稳定的风能、太阳能的桥梁，为全社会的节能增效做出贡献，氢能可以给我们带来一个更清洁、更美好的生存环境。

高压气氢和低温液氢是氢能产业链中的氢的两种状态，其中高压气氢是目前主流的储氢和加氢方式，但是随着金属内胆碳纤维全缠绕复合材料气瓶等高压储氢材料的成熟，能够承受70MPa的储氢容器逐渐推向市场。另一方面，相比于高压气氢，液氢的体积能量密度更大，在规模化发展氢能产业的储存、运输方面具有明显优势。因此，随着氢能汽车的兴起，对氢气需求增加，液氢的地位也将进一步提高。

氢能源产业链包括上游氢制备、中游氢储运、下游加氢站及氢能源燃料电池应用等多个环节。在氢能产品的制备-储存-运输-加氢-使用过程中，都涉及到氢能计量技术。然而，目前对氢产品的性能测试和流量测量等方面关注较少，缺乏成熟的氢能装备性能检测和试验方法、标准以及基础设施。到目前为止，国内外可用于直接测量深冷液氢的流量计屈指可数。但是，随着氢能产业的国家布局和迅速发展，氢储运和各种贸易交接环节都需要精确的流量计量。因此，完善氢流量计量体系和规模化的氢流量计量产业具有重要意义。

目前，包括液氢在内的低温液体流量标准装置主要有标准表法和质量法两类，标准表法的计量特性也常通过质量法对其进行检定校准获得。因此，从液氢流量溯源的角度出发，建立质量法液氢流量标准装置，以实现液氢流量检定和校准，从而支撑氢能产业链的健康快速发展。

发明内容

针对上述液氢流量计实流检定和校准急需生成的液氢标准流量问题，本发明提出了一种液氢泵驱动的质量法液氢标准流量生成装置。

为了实现上述目的，实现液氢标准流量的连续发生及可控，本发明采用了以下技术方案：

液氢泵驱动的质量法液氢标准流量装置主要由两个高压驱动气源、两个绝热预冷槽、两个标准储氢罐、供给储氢罐、低温液氢泵组、过冷箱、真空冷箱、被检流量计、特排管道、高精度称重单元和配套管路组成。所述的标准储氢罐内设置有氦气扩散器和液氢扩散器，以降低均布速度。所述标准储氢罐包括标准液氢储A罐和标准液氢储B罐。

每个所述高压驱动气源的出口配有一个绝热预冷槽，所述绝热预冷槽气管出口端通过管路与标准储氢罐相连。

所述标准液氢储A罐的出液口与低温液氢泵组的进口相连，低温液氢泵组的出口与过冷箱的气管入口相连，过冷箱的气管出口与被检流量计入口相连，被检流量计的出口与标准液氢储B罐的进液口相连。

所述标准液氢储B罐的出液口通过反液管路与标准液氢储A罐的进液口、供给储氢罐的进液口相连接。

所述标准液氢储A罐、供给储氢罐的排气阀通过汇管与所述特排管道相连，标准液氢储B罐的排气阀通过软管与所述特排管道相连。

所述供给储氢罐的出液口通过汇管分别与标准液氢储A罐和标准液氢储B罐的加液口相连。

所述标准液氢储B罐设置在高精度称重单元上。

进一步说，所述被检流量计设置在真空冷箱内。

进一步说，所述高压驱动气源采用低温高压氦气源，由高压气瓶或其它形式储罐配合压缩机组成，用于对整个液氢流量标准装置进行吹扫及预冷。

进一步说，所述的过冷箱内装有液氮或液氦，对过冷箱内测试管路进行强制降温。

进一步说，通过控制所述低温液氢泵组配合比例调节阀，用于获得不同大小的检定流量点，实现无级调节。

进一步说，所述被检流量计两端的进出口留有直管段，通过软管引出至法兰，方便对被检流量计进行更换。

进一步说，所述标准储氢罐的真空层和罐体内部，分别设置有温度计和压力计，进行实时安全监测；所述标准储氢罐设置有安全阀，避免管路和储氢罐内压力超限。

进一步说，所述低温高压氦气源、绝热预冷槽及其管路所组成预冷系统管路；所述过冷箱、真空冷箱及其管路所组成测试段；所述的预冷系统管路、测试段被测流量计上下游直管段同时配有温度计和压力计对管路流体进行实时测量，为标准流量修正和不确定度评定提供依据；

进一步说，所述标准液氢储B罐离合机构采用双层真空绝热快速插拔的形式，可以减少系统的漏热，对标准液氢储B罐进行测量之前，断开通过双层真空快速插拔与标准液氢储B罐连接的管路，避免对测量结果产生影响。

进一步说，所述的供给储氢罐可通过自增压装置配合液位计、压力表，实现对两个标准储氢罐内的液氢及时补充；

进一步说，所述的特排管道为系统专用排气管道，吹扫及预冷阶段，氦气及管道内气体杂质经管路吹扫完毕后，排入特排管路；

进一步说，所述液氢流量标准装置所有的传感信号和流量信号，通过统一的软件平台进行接收、存储和运算，生成检定技术报告的同时，对系统整体的功能进行实时监测和安全预警。

进一步说，所述标准液氢储B罐的质量差对应的时间差为标准液氢储B罐的出液口阀门、进液口阀门关闭对应的时间差。

标准流量产生的过程为：

打开供给储氢罐的出液口阀门和标准液氢储A罐、标准液氢储B罐的加液口阀门，并完成液氢充装；

关闭供给储氢罐的出液口阀门和标准液氢储A罐、标准液氢储B罐的加液口阀门，打开标准液氢储A罐的进出液口阀门、标准液氢储B罐的进出液口阀门；

开启液氢泵组，驱动标准液氢储A罐中的液氢通过出液口，依次流经液氢泵组、过冷箱、被检流量计、标准液氢储B罐，再通过反液管路返回至标准液氢储A罐；

关闭标准液氢储B罐的出液口阀门和标准液氢储A罐的进液口阀门、打开供给储氢罐的进液口阀门，使返液管路中的液氢流向供给储氢罐中；标准液氢储A罐中的液氢流经被检流量计表后向高精度称重单元上的标准液氢储B罐持续加液，从而产生一个液氢的标准累积流量；

关闭准液氢储B罐的进液口阀门，将关闭标准液氢储B罐出液口阀门的时间点作为装置计时的起始点t₀，此时高精度称重单元测得标准液氢储B罐的质量为m₀；关闭标准液氢储B罐进液口阀门的时间点作为计时的截止点t₁，此时标准液氢储B罐的质量为m₁；

标准液氢流量Q_Β由标准液氢储B罐加液前后的质量差Δm_Β和加液时间Δt计算所得，即：

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

1、本发明产生的标准流量范围可以通过低温液氢泵组配合比例调节阀进行精准调节，可以测试不同流量的流量计参数，比例调节阀调节裕度较宽，在低温液氢泵组流量范围之内，可实现无级调节；

2、本发明可提供液氢流量计检定和校准需要的液氢实流标准流量，能够直接溯源到相应计量等级的标准砝码，完成质量的溯源；

3、本发明产生标准流量的过程中，液氢损耗非常小，可以重复使用标准储氢罐内所存的液氢；

4、本发明中的标准液氢储B罐与管路系统的脱离采用快插接口快速离合方式，可迅速将标准液氢储B罐独立于称重单元之上，实现静态称重，提高系统测量准确度；

5、本发明标准储氢罐的离合方式可以选配相应的执行器进行远程操控，提升系统的安全性和兼容性；

6、本发明标准液氢储罐和管路系统的绝热真空、温度、压力都得到实时监控，系统的整体安全性更高。

附图说明

图1是液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置示意图；

图2是预冷系统管路装置示意图；

图3是具有多管路接口的标准液氢储A罐装置示意图；

图4是标准液氢储B罐及高精度称重单元装置示意图；

图5是低温液氢泵组示意图；

图6是过冷箱装置示意图；

图7是真空冷箱装置示意图；

图8是具有多管路接口的供给储氢罐装置示意图。

图中：1、第一低温高压氦气源；2、第二低温高压氦气源；3、第一精密减压阀；4、第二精密减压阀；5、第一绝热预冷槽；6、第二绝热预冷槽；7、标准液氢储A罐；8、标准液氢储B罐；9、供给储氢罐；10-1、第一温度计；11-1、第一压力表；12-1、第一安全阀；12-2、第二安全阀；13、比例调节阀；14-1、第一截止阀；14-2、第二截止阀；14-3、第三截止阀；14-4、第四截止阀；15、低温液氢泵；16、过冷箱；17、真空冷箱；18、被检流量计；19、返液管路；20、特排管道；21-1、第一真空泵；21-2、第二真空泵；21-3、第三真空泵；22、高精度称重单元；23-1、第一排气阀；23-2、第二排气阀；701、第一液位计；702、第一氦气扩散器；703、第一液氢扩散器；704、第一真空套；501、预冷槽管路；502、预冷槽槽体；10-2、第二温度计；11-2、第二压力表；701、第一液位计；705、第三温度计；706、第三压力表；707、第四温度计；708、第四压力表；709、第一进液口阀门；710、第一出液口阀门；711、第一加液口阀门；801、第二液位计；802、第二氦气扩散器；803、第二液氢扩散器；804、第二真空套；805、第五温度计；806、第五压力表；807、第六温度计；808、第六压力表；809、第二进液口阀门；810、第二出液口阀门；811、第二加液口阀门；1601、第七温度计；1602、第七压力表；1603、第三液位计；1701、第八温度计；1702、第八压力表；901、第三液位计；902、第三液氢扩散器；903、第三真空套；904、第九温度计；905、第九压力表；906、第十温度计；907、第十压力表；908、增压阀；909、第三进液口阀门；910、第三出液口阀门。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于发明保护的范围。

本发明液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置包含两个低温高压氦气源、两个绝热预冷槽、一个标准液氢储A罐、一个标准液氢储B罐、一个供给液氢储罐、低温液氢泵组、温度计、压力表、安全阀、截止阀、排气阀、增压阀、精密减压阀、氦气扩散器、液位计、液氢扩散器、真空套、过冷箱、真空冷箱、被检流量计、真空泵、快插接头、返液管路、特排管路、高精度称重单元和配套管路系统。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例

将下列部件按图1所示方式连接，该专业技术人员均能顺利完成本发明装置的实施。本发明装置包含第一低温高压氦气源1、第二低温高压氦气源2、第一精密减压阀3、第二精密减压阀4、第一绝热预冷槽5、第二绝热预冷槽6、标准液氢储A罐7、标准液氢储B罐8、供给储氢罐9、第一温度计10-1、第一压力表11-1、第一液位计701、第一氦气扩散器702、第一液氢扩散器703、第一真空套704、第一安全阀12-1、比例调节阀13、第一截止阀14-1、低温液氢泵15、过冷箱16、真空冷箱17、被检流量计18、返液管路19、特排管道20、第一真空泵21-1、高精度称重单元22、第一排气阀23-1。

如图1，本发明的液氢流量标准装置在工作中，检定系统内的液氢根据所需要的检定流量范围不同，由多个低温液氢泵15组成的低温液氢泵组配合比例调节阀13的驱动方式，为系统中被检流量计18提供稳定流量。利用比例调节阀13，不仅可以方便调节液体的流量，而且比例调节阀13调节裕度较宽，在低温液氢泵组流量范围之内可实现无级调节。

该装置包含两个具有预冷系统的、包含惰性氦气气体的第一低温高压氦气源1、第二低温高压氦气源2装置，吹扫标准液氢储A罐7、标准液氢储B罐8及管道内的杂质，并将整个液氢流量标准装置预冷至低温液氢的温度，最终将氦气与管道内杂质经特排管道20排出。所述第一精密减压阀3和第二精密减压阀4通过进口出口时压力降压来控制氦气驱动。第一绝热预冷槽5和第二绝热预冷槽6将输入的氦气管道冷却至液氢温度。所述第一绝热预冷槽5出口管路上设置有第一温度计10-1、第一压力表11-1，用来实时记录实验温度以及压力，从而进行安全监测。第一安全阀12-1来确保绝热失效等紧急情况下的系统安全，避免管路和标准液氢储B罐8内压力超限。吹扫及预冷结束后，氦气及管道内杂质经第一排气阀23-1流入到特排管道20内。第一截止阀14-1用来控制关闭流量的流动状态。系统配置一个具有自增压装置的供给储氢罐9，依靠自增压装置实现对标准液氢储A罐7、标准液氢储B罐8液氢填充。

在装置整体预冷和液氢充装完毕后，流量标准装置检定流量计流量前，关闭供给储氢罐9与标准液氢储A罐7和标准液氢储B罐8连接的阀门，打开标准液氢储A罐7的进出液口阀门和储氢液氢储B罐8的进出液口阀门，开启液氢泵15并配合比例调节阀13，驱动标准液氢储A罐7内的液氢经第一液氢扩散器703流出罐体，流向标准液氢储B罐8，并经返液管路19流回标准液氢储A罐7。第一液氢扩散器703用以降低均布速度，避免进出储罐的流动引起罐内过大的压力和液面波动诱发的流动不稳定和安全隐患。过冷箱16通过过冷度保证流入被检流量计18内的液氢为纯液相，确保不因系统的漏热造成测试液氢的气化。

在标准液氢储A罐7内配置一个第一液位计701，可以在液氢流动时，实时测量标准液氢储A罐7里面的流量液位，来给予实验提供参考的体积标准流量。

标准液氢储B罐8罐体内周围有一层真空套，通过外置的第一真空泵21-1将内罐体之间的绝热层进行持续抽真空。实验结束后，系统执行复位，第二精密减压阀4通过进口出口时压力降压来控制氦气驱动标准液氢储B罐8内的液氢经返液管路19流回标准液氢储A罐7内。标准液氢储B罐8下面安置一个高精度称重单元22，可以实现对标准液氢储B罐8的静态质量称重。

待被检流量计18示数趋于稳定时，关闭标准液氢储B罐8的出液口阀门，标准液氢储A罐7内的液氢稳定向高精度称重单元22上的标准液氢储B罐8持续加液，从而产生一个标准液氢累积流量。

将切断标准液氢储B罐8出液口阀门时间点作为开始计时的起始点，关闭标准液氢储B罐8进液口时间点作为结束计时的截止点。所述标准液氢累积流量Q_Β由液氢储B罐加液前后的质量差Δm_Β和加液时间Δt求得，即再将标准液氢流量Q_Β与被检流量计所显示的值进行分析比较，从而实现被检流量计现场检定目的。

如图2所示为预冷系统管路示意图。所述预冷系统管路为低温高压氦气源、绝热预冷槽及其管路所组成。第二压力表11-2与第一低温高压氦气源1出口相连接，用来实时监测第一低温高压氦气源1压力值的变化。第一精密减压阀3连接到预冷系统管路中，通过人为调节第一精密减压阀3来改变第一低温高压氦气源1的压力，从而实现氦气输出量的控制。从第一低温高压氦气源1流出的低温高压氦气经第一精密减压阀3后，流入绝热预冷槽5内的管道，使低温高压氦气预冷至低温液氢温度，再对罐内及管道内进行吹扫及预冷。预冷系统可以为单独的低温制冷机或液氮和液氢等低温流体构建的绝热预冷槽构成，本实施例选用低温流体构建的绝热预冷槽5。501是预冷槽管路，用于载体的运输。502是预冷槽槽体，用作于预冷时存放载体。第二温度计10-2用于实时监测绝热预冷槽5的温度，可以根据第二温度计10-2显示的值调节绝热预冷槽5内的温度。具有预冷系统的低温高压氦气源装置起到一个释放高压氦气对整个装置进行吹扫及预冷的作用。

如图3所示为具有多管路接口的标准液氢储A罐7装置示意图。标准液氢储A罐7罐体内配有配备第四温度计707、第四压力表708，用来实时记录罐体内部液氢的温度以及压力值，起到安全监测的作用。第三温度计705与第三压力表706是用来监测第一真空套704中的实时温度与压力值。第二安全阀12-2安装在标准液氢储A罐7上，确保绝热失效等紧急情况下的系统安全，避免管路和标准液氢储A罐7内压力超限。第二排气阀23-2用来排放标准液氢储A罐7内及管道内气体杂质。第二真空泵21-2通过第二截止阀14-2与标准液氢储A罐7相连，第二截止阀14-2起到随时控制第二真空泵21-2抽取标准液氢储A罐7真空层704里空气的作用。第一进液口阀门709和第一出液口阀门710分别控制标准液氢储A罐液氢的输入与输出。预冷时，低温高压氦气通过氦气扩散器702进入标准液氢储A罐7，预冷储罐内及管道内温度。标准液氢储A罐7配备的第一氦气扩散器702与第一液氢扩散器703，避免进出储罐的流动引起罐内过大的压力和液面波动诱发的流动不稳定和安全隐患。第一液位计701可以显示当前标准液氢储A罐7的液氢液位值，以提供参考的体积标准流量。通过开启第一加液口阀门711来实现对标准液氢储A罐7中液氢的填充。该具有多管路接口的液氢储罐输出装置对液氢具有很好的存储功能，且可以满足实验时外界加液需求，是整套装置最为重要的环节之一。

如图4所示是标准液氢储B罐及高精度称重单元装置示意图，包括标准液氢储B罐8和高精度称重单元22。所述高精度称重单元22是一个可以实时计时称重的高精度单元电子秤，其放置于标准液氢储B罐8下方，用于实时测量该标准液氢储B罐8的重量。待实验结束，断开与标准液氢储B罐8通过双层真空绝热快速插拔的形式连接的进出液管路，使得标准液氢B罐8脱离整个装置系统来完成自身的单元称重，提高系统测量的准确度。

标准液氢储B罐8内配置第二液位计801，可以在液氢流动时，实时测量标准液氢储B罐8里面的流量液位，来给予实验提供参考的体积标准流量。标准液氢储B罐8配备的第二氦气扩散器802与第二液氢扩散器803，是用来降低均布速度，避免进出储罐的流动引起罐内过大的压力和液面波动诱发的流动不稳定和安全隐患。标准液氢储B罐8罐体内配备第六温度计807、第六压力表808，用来实时记录罐体内部液氢的温度以及压力值，起到安全监测的作用。第五温度计805与第五压力表806是用来监测真空套层中的实时温度与压力值。第一排气阀23-1具有排放标准液氢储B罐8内及管道内的气体杂质的作用。标准液氢储B罐8第二进液口阀门809和第二出液口阀门810分别控制罐内液氢的流入和流出。第二真空泵21-1通过第三截止阀14-3与标准液氢储B罐8相连，第三截止阀14-3起到随时控制第二真空泵21-1抽取标准液氢储B罐8里空气的作用。

如图5所示是低温液氢泵组装置示意图。低温液氢泵15可以扩大流量测试范围。比例调节阀13调节裕度较宽，在低温液氢泵15流量范围之内，可实现无级调节。在每个低温液氢泵15的入口与出口都配有第一截止阀14-1，提高系统的安全性。

如图6所示是过冷箱装置示意图。过冷箱16箱体内装有液氦或液氮，通过过冷度防止测试液氢气化。过冷箱16装有第七温度计1601、第七压力表1602，用来实时记录箱体内部液氢的温度值和压力值，起到安全监测作用。第三液位计1603用来记录过冷箱充装时液氦或液氮的液面高度。

如图7所示是真空冷箱装置示意图。被检流量计18放置在真空冷箱17内。被检流量计18上游和下游测试段都装有第八温度计1701、第八压力表1702，用来实时记录测试段的温度值和压力值，起到安全监测作用。

如图8所示是具有多管路接口的供给储氢罐装置示意图。开启增压阀908，对供给储氢罐9罐内进行增压，实现对标准液氢储A、B罐的填充。供给储氢罐9内配置第四液位计901，可以实时测量供给储氢罐9里面的液氢液位。供给储氢罐9配备的第三液氢扩散器902，是用来降低均布速度，避免进出储罐的流动引起罐内过大的压力和液面波动诱发的流动不稳定和安全隐患。供给储氢罐9罐体内配备第十温度计906，第十压力表907用来实时记录罐体内部液氢的温度以及压力值，起到安全监测的作用。第九温度计904与第九压力表905是用来监测真空套层中的实时温度与压力值。第三排气阀23-3具有排放供给储氢罐9内及管道内的气体杂质的作用。供给储氢罐9的第三进液口阀门909和第三出液口阀门910分别控制罐内液氢的流入和流出。第三真空泵21-3通过第四截止阀14-4与供给储氢罐9相连，第四截止阀14-4起到随时控制第三真空泵21-3抽取供给储氢罐9里第三真空套903内空气的作用。

工作过程：

1、液氢流量标准装置在进行检定工作前，先要进行整个装置的一个预冷过程，防止液氢在流动过程中由温度影响发生气化导致的称重单元的测量误差。在进行预冷工作阶段的时候，低温高压氦气源开通，经绝热预冷槽对管路进行预冷降温，使氦气温度冷却至液氢温度，再流进管道上的温度计和压力表，再经氦气扩散器流入标准液氢储A罐的罐体内部，流出后继续经过低温液氢泵组、过冷箱、被检流量计、标准液氢储B罐和返液管路。

2、当整个系统装置的温度都冷却至低温液氢的温度值，打开标准液氢储A罐、标准液氢储B罐的排气阀，将氦气及罐内气体杂质排放至特排管道中，预冷和吹扫结束。

3、对标准液氢储A罐、标准液氢储B罐进行液氢充装。在液氢充装阶段，打开供给储氢罐的出液口阀门和标准液氢储A罐、标准液氢储B罐的加液口阀门，再打开供给储氢罐的增压阀，通过增大供给储氢罐的压力驱动液氢流向标准液氢储A罐、标准液氢储B罐，并配合压力表、液位计指示等完成对标准液氢储A罐、标准液氢储B罐的充装。

4、在装置整体预冷和液氢充装完毕后，流量标准装置检定流量计流量前，关闭供给储氢罐与标准液氢储A罐、标准液氢储B罐连接的阀门，打开标准液氢储A罐的进出液口阀门和标准液氢储B罐的进出液口阀门。

5、开启液氢泵，驱动标准液氢储A罐中的液氢流经液氢泵、过冷箱、被检流量计、标准液氢储B罐。

6、开始检定流量计流量时，关闭标准液氢储B罐短接管路的出液口阀门、打开供给储氢罐的进液口阀门，使返液管路中的液氢流向供给储氢罐中。

7、标准液氢储A罐中的液氢流经被检表稳定向称重单元上的标准液氢储B罐持续加液，从而产生一个液氢的标准累积流量。关闭准液氢储B罐的进液口阀门；标准液氢储B罐与液氢进液管路、加液管路、真空抽吸管路之间通过双层真空绝热快插接头快速脱离，实现静态称重。标准液氢储罐的离合方式可以选配相应的执行器进行远程操控，提升系统的安全性和兼容性。

将关闭标准液氢储B罐出液口阀门的时间点作为装置计时的起始点t₀，此时高精度称重单元测得标准液氢储B罐的质量为m₀；关闭标准液氢储B罐进液口阀门的时间点作为计时的截止点t₁，此时标准液氢储B罐的质量为m₁。所述标准液氢流量Q_Β由称重B单元加液前后的质量差Δm_Β和加液时间Δt，即：

8、检定完成后，系统执行复位。在复位阶段，分别开启标准液氢储A罐、标准液氢储B罐的进出液口阀门，打开连接标准液氢储B罐的低温高压氦气源，驱动标准液氢储B罐内的液氢经返液管路返回至标准液氢储A罐内，系统再次达到初始状态。

液氢储罐和管路系统的绝热真空、温度、压力都得到实时监控，系统的整体安全性更高。

该液氢流量标准装置系统可以确保液氢在流动过程中的状态稳定，避免发生气化。该液氢流量标准装置的建立能够实现液氢实流检定和校准。该系统可提供液氢流量计检定和校准需要的液氢实流标准累积流量，能够直接溯源到相应计量等级的标准砝码，完成质量的溯源。

综上，本发明液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置，具有测量流量计范围广，通过低温液氢泵组配合比例调节阀可实现对液氢流量的无级调节。脱离装置采用双层真空绝热快插接口，可实现对标准液氢储B罐的静态称重。装置配有温度计、压力表实时监测，并都配有安全阀来确保绝热失效等紧急情况下的系统安全，避免管路和储氢罐内压力超限，系统的安全性高。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置，包括高压驱动气源、绝热预冷槽、标准储氢罐、供给储氢罐、低温液氢泵组、过冷箱、真空冷箱、被检流量计、特排管道、高精度称重单元和配套管路，其特征在于：

所述高压驱动气源、绝热预冷槽、标准储氢罐均有两个，每个高压驱动气源的出口连接一个绝热预冷槽，所述绝热预冷槽气管出口端通过管路与标准储氢罐相连；所述标准储氢罐包括标准液氢储A罐和标准液氢储B罐；

所述标准液氢储A罐的出液口与低温液氢泵组的进口相连，低温液氢泵组的出口与过冷箱的气管入口相连，过冷箱的气管出口与被检流量计入口相连，被检流量计的出口与标准液氢储B罐的进液口相连；

所述标准液氢储B罐的出液口通过反液管路与标准液氢储A罐的进液口、供给储氢罐的进液口相连接；

所述标准液氢储A罐、供给储氢罐的排气阀通过汇管与所述特排管道相连，标准液氢储B罐的排气阀通过软管与所述特排管道相连；

所述供给储氢罐的出液口通过汇管分别与标准液氢储A罐和标准液氢储B罐的加液口相连；

所述标准液氢储B罐设置在高精度称重单元上；

所述的标准储氢罐内设置有氦气扩散器和液氢扩散器；

采用以下方式产生标准流量：

打开供给储氢罐的出液口阀门和标准液氢储A罐、标准液氢储B罐的加液口阀门，并完成液氢充装；

关闭供给储氢罐的出液口阀门和标准液氢储A罐、标准液氢储B罐的加液口阀门，打开标准液氢储A罐的进出液口阀门、标准液氢储B罐的进出液口阀门；

开启低温液氢泵组，驱动标准液氢储A罐中的液氢通过出液口，依次流经低温液氢泵组、过冷箱、被检流量计、标准液氢储B罐，再通过反液管路返回至标准液氢储A罐；

关闭标准液氢储B罐的出液口阀门和标准液氢储A罐的进液口阀门、打开供给储氢罐的进液口阀门，使返液管路中的液氢流向供给储氢罐中；标准液氢储A罐中的液氢流经被检流量计表后向高精度称重单元上的标准液氢储B罐持续加液，从而产生一个液氢的标准累积流量；

关闭准液氢储B罐的进液口阀门，将关闭标准液氢储B罐出液口阀门的时间点作为装置计时的起始点t₀，此时高精度称重单元测得标准液氢储B罐的质量为m₀；关闭标准液氢储B罐进液口阀门的时间点作为计时的截止点t₁，此时标准液氢储B罐的质量为m₁；

标准液氢流量Q_Β由标准液氢储B罐加液前后的质量差Δm_Β和加液时间Δt计算得到。

2.根据权利要求1所述的一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置，其特征在于：

所述被检流量计设置在真空冷箱内。

3.根据权利要求1所述的一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置，其特征在于：

所述高压驱动气源采用低温高压氦气源，由高压气瓶配合压缩机组成，用于对整个液氢流量标准装置进行吹扫及预冷。

4.根据权利要求1所述的一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置，其特征在于：

所述的过冷箱内装有液氮或液氦，对过冷箱内测试管路进行强制降温。

5.根据权利要求1所述的一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置，其特征在于：

所述标准液氢储B罐的离合机构，采用双层真空绝热快速插拔的形式，用于减少系统的漏热、避免对标准液氢储B罐质量测量结果的影响。

6.根据权利要求1所述的一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置，其特征在于：

所述的供给储氢罐通过自增压装置配合液位计、压力表，实现对标准储氢罐内的液氢及时补充。

7.根据权利要求1所述的一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置，其特征在于：

所述低温液氢泵组管路上设置有比例调节阀，用于获得不同大小的检定流量点，实现无级调节。

8.根据权利要求1所述的一种液氢泵驱动的质量法液氢流量标准装置，其特征在于：

所述液氢流量标准装置所有的传感信号和流量信号，通过统一的软件平台进行接收、存储和运算，生成检定技术报告的同时，对系统整体的功能进行实时监测和安全预警。