CN114136409A - 一种真实气体流量实验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及物联网智能燃气表技术领域，公开了一种真实气体流量实验系统及方法，所述实验系统包括实验气源、清洗气源、实验室舱室、标准流量发生系统、温度调节系统、压力调节系统以及废气处理系统。本申请模拟被检仪表的真实工作环境，通过提供和真实工作环境中的介质气体相同的实验气体来完成被检仪表的检定，所以能够减小检定误差，从而提高仪表的精度。
Description
技术领域
本申请涉及物联网智能燃气表技术领域，具体涉及一种真实气体流量实验系统及方法。
背景技术
目前，就燃气表、气体流量计等流量标定、检定时，由于实验条件的约束，所使用的介质气体一般为空气。但不同的介质气体由于气体密度、粘稠度、导热系数等不同，所以使用空气标定检定的燃气表、流量计等仪表设备，并不能等同于在真实气体中标定的参数。因此，在以空气作为介质气体进行标定的仪表，在真实气体中使用时存在较大的因为介质不同而引入的误差。
但是由于介质气体中存在大量种类的可燃气体、有毒气体或者具有腐蚀性的气体，而这些气体不能直接在空气环境中进行实验，所以需要一种实验室以及实验室配套系统来满足气体供给、气体排放以及设备清洗等过程。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题和缺陷，本申请提供了一种特别适用于有毒气体并且安全可靠的真实气体流量实验系统及其实验方法。
为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种真实气体流量实验系统，包括实验气源、清洗气源、实验室舱室、标准流量发生系统、温度调节系统、压力调节系统以及废气处理系统；所述实验气源通过气管路向标准流量发生系统提供实验气体；所述清洗气源用于对整个实验室舱室以及实验室舱室内的气管路、容器以及被检仪表进行清洗和吹扫；所述标准流量发生系统位于密闭的实验室舱室内，用于产生标准流量实验气体；所述温度调节系统位于密闭的实验室舱室内，用于调节和平衡实验室舱室内的温度；所述压力调节系统用于调节标准流量发生系统中气管路的压力以及实验室舱室的压力；所述废气处理系统通过燃烧的方式处理实验室舱室以及实验室舱室内气管路中的废气。
优选地，所述标准流量发生系统包括缓冲器、被检仪表、滞止容器以及汇集容器，缓冲器的一端通过气管路分别与实验气源以及清洗气源连通，另一端通过气管路分别与被检仪表、滞止容器以及汇集容器连通，滞止容器与汇集容器之间通过气管路互通；所述温度调节系统包括热交换器、循环风机以及由内胆隔板与实验室舱室内壁之间构成的绕内壁一周的导流通道；所述压力调节系统包括压力调节缓冲器和压缩机，压力调节缓冲器位于实验室舱室内并通过气管路与缓冲器连通，压缩机位于实验室舱室外，一端通过管路与实验室舱室连通，另一端与阀门F24连接；所述废气处理系统通过气管路分别与标准流量发生系统以及实验室舱室连通，包括高浓度废气处理系统和低浓度废气处理系统。
优选地，所述缓冲器分别与阀门F11、阀门F12、阀门F15、第一真空泵以及阀门F16连接，阀门F11的另一端并联有阀门F13和阀门F27，阀门F12的另一端并联有阀门F14和阀门F18，阀门F15的另一端与滞止容器连通，阀门F13和阀门F14的另一端分别接入阀门F15与滞止容器之间的管路，阀门F27的另一端与被检仪表连通，阀门F18的另一端并联有阀门F17和阀门F28，阀门F17的另一端并联有阀门F19和第二真空泵，阀门F28的另一端与被检仪表连通，第二真空泵的另一端与废气处理系统以及阀门F25连接，阀门F19的另一端通过管路与实验室舱室连通，第一真空泵的另一端与汇集容器连接，汇集容器的另一端通过流量组合阀门组件以及临界流量节流组件与滞止容器连接，阀门F16的另一端依次连接有第三真空泵和压力调节缓冲器，第三真空泵还并联设置有阀门F26。
优选地，所述实验气源包括液化天然气以及管道天然气，液化天然气装于气瓶内并通过阀门F2与第一气化器的输入端连接，第一气化器的输出端与阀门F8的输入端连接，阀门F8的输出端与第一高压容器输入端连接，第一高压容器的输出端通过阀门F9与缓冲器连接，所述管道天然气通过管路与阀门F1的输入端连接，阀门F1的输出端与阀门F8的输入端连接。
优选地，所述清洗气源包括液氮，液氮装于气瓶内并通过阀门F3与第二气化器的输入端连接，第二气化器的输出端与阀门F4的输入端连接，阀门F4的输出端与第二高压容器的输入端连接，第二高压容器的输出端分别与阀门F5、阀门F6以及阀门F10连接，阀门F5的输出端通过管路与实验室舱室连通，阀门F6输出端与缓冲器的输入端连接，阀门F10的输出端与阀门F29连接，阀门F29的另一端并联有阀门F27、阀门F13和阀门F11。
优选地，所述高浓度废气处理系统包括高浓度废气容器和明火燃烧装置，高浓度废气容器的输入端和输出端分别与阀门F20的输出端以及阀门F22的输入端连接，阀门F20的输入端与第二真空泵的输出端连接，第二真空泵的输入端通过管路分别与阀门F17以及阀门F19连通，阀门F22的输出端与明火燃烧装置的输入端连接。
优选地，所述低浓度废气处理系统包括低浓度废气容器和催化燃烧装置，低浓度废气容器的输入端和输出端分别与阀门F21的输出端以及阀门F23的输入端连接，阀门F21的输入端与第二真空泵的输出端连接，第二真空泵的输入端通过管路分别与阀门F17以及阀门F19连通，阀门F23的输出端与催化燃烧装置的输入端连接。
优选地，所述实验室舱室是由墙体、舱门以及顶棚构成的一个密闭空间，所述墙体由内到外依次为混凝土外墙、隔热材料以及不锈钢里衬。
一种根据权利要求1-8中任意一项所述的真实气体流量实验方法，具体包括以下步骤：
A.初始通气前气管路排空
A1.空气排空
A1.1.排气之前首先关闭阀门F5、F6、F9和F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室内其余阀门均全部打开，接着打开阀门F25，确保阀门F20以及F21为关闭状态；启动第二真空泵，对实验室舱室内的气管路进行抽真空，当气管路内真空度小于设定值时，关闭第二真空泵以及阀门F25；测量并记录此时气管路中的氧气含量，若氧气含量小于5ppm，排空完成，直接退出排空流程；若氧气含量大于等于5ppm，则需要进一步清洗排空，跳转到步骤A1.2；
A1.2.打开阀门F4和F6，向气管路中充入氮气进行清洗，当压力达到大气压时，关闭阀门F4和F6并测量此时气管路中的氧气含量；若氧气含量小于5ppm，排空完成，直接退出排空流程；若氧气含量大于等于5ppm，则重复此步骤对气管路进一步清洗排空；
A2.实验气体排空
A2.1.实时监测并记录气管路中各气体成分的含量；
A2.2.根据步骤A2.1监测记录的气体中的甲烷的浓度高低来对气体进行分类处理；若气体可以安全燃烧，将气体排入至高浓废废气容器中；若气体不可安全燃烧，则将气体排入至低浓度废气容器中；
A2.2.1.关闭阀门F5、F6、F9以及F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室内其余阀门均全部打开，接着关闭阀门F25和F21，打开阀门F20并启动第二真空泵，当气管路内真空度小于设定值时，关闭阀门F20和第二真空泵；
A2.2.2. 关闭阀门F5、F6、F9以及F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室内其余阀门均全部打开，接着关闭阀门F25和F21，打开阀门F21并启动第二真空泵，当气管路内真空度小于设定值时，关闭阀门F21和第二真空泵；
A2.3.打开阀门F4和F6，向气管路中充入氮气进行清洗，当压力达到大气压时，关闭阀门F4和F6；测量并记录此时气管路中甲烷的含量，若甲烷的含量低于5ppm时，排空完成，直接退出排空流程；若甲烷含量高于5ppm时，则重复此步骤对气管路进一步清洗排空；
A2.4.关闭阀门F5、F6、F9和F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室内其余阀门均全部打开，打开阀门F25，确保阀门F20和F21为关闭状态，启动第二真空泵，对气管路进行抽真空，当气管路内真空度小于设定值时，关闭第二真空泵以及阀门F25；
B.充入实验气体
打开阀门F8和F9向气管路中通入实验气体，当气管路压力达到实验要求的压力时关闭阀门F8和F9；
C.接入被检仪表
首先关闭阀门F27、F28、F18和F29，然后将被检仪表接入相应的气管路中，接着打开阀门F28和F17，启动第二真空泵，将被检仪表中的空气抽出，然后关闭阀门F28和F17；
D.仪表检定
被检仪表检定之前首先确保阀门F5、F6、F10、F9以及阀门F17关闭，然后关闭阀门F29，接着根据实验需要的流量，打开流量组合阀门组件中的一个或者几个阀门，然后打开阀门F27、F28和F18，最后根据气体流向的要求打开阀门F11和F14或者F12和F13；
E. 仪表排空
E1. 被检仪表完成检定后，首先关闭第一真空泵，然后再关闭阀门F27和F18；
E2.打开阀门F28和F17，启动第二真空泵，将实验仪表中的实验气体抽出；
E3.当仪表内压力低于设定的低压值时，打开阀门F29和F10，给仪表内充入氮气的同时抽真空；
E4.气管路内实验气体浓度低于设定值时，关闭阀门F29、F10、F28以及阀门 F17，关闭第二真空泵；
E5. 取下被检仪表，完成实验。
优选地，所述步骤A中，若气管路中的气体为洁净的空气，则采用空气排空；若气管路中的气体为不纯净的实验气体，则采用实验气体进行排空。
本申请的有益效果：
（1）本申请模拟被检仪表的真实工作环境，通过提供和真实工作环境中的介质气体相同的实验气体来完成被检仪表的检定，所以能够减小检定误差，从而提高仪表的精度。
（2）本申请在检定仪表时，做到了零泄露，零有害气体排放，气管路中的气体介质压力可调，实验室舱室可调负压并且舱室内的气体和环境温度也可调，因此可用于多种气体实验，尤其适用于与可燃气体以及有毒气体等相关的气体实验。
（3）本申请在仪表的整个检定过程中封闭测试，并且气体介质在实验室舱室内循环使用，不仅节能环保，还改善了测试环境。
（4）本申请中，热交换器由制冷系统伴热的方式实现，可以实现实验室舱室内的高低温调节。
（5）本申请中，实验室舱室内设置有由内胆隔板和实验室舱室内壁构成的导流通道并且导流通道绕舱室内部一周设置，舱室内的气体经过热交换器的处理后，由循环风机导入导流通道内，气体经导流通道在舱室内往复循环，最终通过热交换的方式使得舱室内各个点位的温度均能够得到相应的平衡，整体的温度调节效果更好。
（6）本申请针对实验室舱室内的实验气体专门设置有废气处理系统，并且根据气体中的废气浓度有针对性的设置了高浓度废气处理系统和低浓度处理系统，整个废气处理过程不仅效率高并且安全性能也更高。
附图说明
本申请的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1为本申请气管路系统结构示意图。
图中：
1、实验气源；2、清洗气源；3、实验室舱室；4、标准流量发生系统；5、温度调节系统；6、压力调节系统；7、废气处理系统；8、第一真空泵；9、第二真空泵；10、流量组合阀门组件；11、临界流量节流组件；12、第三真空泵；13、第一气化器；14、第一高压容器；15、第二气化器；16、第二高压容器；17、内胆隔板；21、液氮；31、墙体；41、缓冲器；42、被检仪表；43、滞止容器；44、汇集容器；51、热交换器；52、循环风机；53、导流通道；61、压力调节缓冲器；62、压缩机；71、高浓度废气处理系统；72、低浓度废气处理系统；101、液化天然气；102、管道天然气；311、混凝土外墙；312、隔热材料；313、不锈钢里衬；711、高浓度废气容器；712、明火燃烧装置；721、低浓度废气容器；722、催化燃烧装置。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本申请发明目的的技术方案，需要说明的是，本申请要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
本实施例公开了一种真实气体流量实验系统，参照说明书附图1，主要包括气源、实验室舱室3、标准流量发生系统4、温度调节系统5、压力调节系统6以及废气处理系统7，其中，气源又具体包括实验气源1和清洗气源2，实验室舱室3为一个密闭空间，实验气源1、清洗气源2以及废气处理系统7均位于实验室舱室3外，而标准流量发生系统4和温度调节系统5则位于实验室舱室3内；
所述实验气源1通过气管路与标准流量发生系统4连通，并向标准流量发生系统4提供实验气体；
所述清洗气源2通过气管路与标准流量发生系统4以及实验室舱室连通，用于对整个实验室舱室3以及实验室舱室3内的气管路、容器等进行清洗和吹扫，若发生泄露时也用于清洗实验室舱室；
所述标准流量发生系统4相当于一个流量发生装置，用于将气源提供的气体经处理后变为标准流量气体；
所述温度调节系统5用于调节和平衡实验室舱室3内的温度；
所述压力调节系统6用于调节标准流量发生系统4中气管路的压力以及实验室舱室的压力；
所述废气处理系统7通过燃烧的方式处理实验室舱室3内以及实验室舱室3内气管路中的废气。
本申请模拟被检仪表的真实工作环境，通过提供和真实工作环境中的介质气体相同的实验气体来完成被检仪表的检定，所以能够减小检定误差，从而提高仪表的精度，并且在检定仪表时，整个检定过程均为封闭的，做到了零泄露，零有害气体排放，气体介质在实验室舱室内循环使用，节能环保，同时本申请气管路中的介质气体压力可调，实验室舱室可调负压并且舱室内的气体和环境温度也可调，因此可用于多种气体实验，尤其适用于与可燃气体以及有毒气体等相关的气体实验。
实施例2
本实施例公开了一种真实气体流量实验系统，参照说明书附图1，在实施例1的基础上，所述标准流量发生系统4包括缓冲器41、被检仪表42、滞止容器43以及汇集容器44，上述容器和仪表均位于密闭的实验室舱室3内；其中，缓冲器41的一端通过气管路分别与实验室舱室3外的实验气源1以及清洗气源2连通，另一端则通过气管路分别与被检仪表42、滞止容器43以及汇集容器44连通，滞止容器43与汇集容器44之间通过气管路连接，两者也是互通的。标准流量发生系统在实验室舱室内形成内部循环通路，流量实验时，气体被隔绝在上述气流通路中，不与舱内环境发生交换，实现内部循环，这样可以实现极少的气体耗用。
参照说明书附图1，所述温度调节系统5包括热交换器51、循环风机52以及导流通道53，导流通道53由内胆隔板17和实验室舱室3的内壁围合而成并且绕内壁一周，实验室舱室3内阵列设置有多个小功率的循环风机52，导流通道通过热交换的方式使得舱室内各个点位的温度均能够得到相应的平衡，热交换器由制冷系统伴热的方式实现，可实现高低温调节。
所述压力调节系统6包括压力调节缓冲器61和压缩机62，压力调节缓冲器61位于实验室舱室3内并通过气管路与缓冲器41连通，压缩机62则位于实验室舱室3外，一端通过管路与实验室舱室3连通，另一端与阀门F24连接。压力调节缓冲器中的存储的气体和缓冲器中存储的气体是相同的，当气管路中压力高于实验需要的压力时，打开阀门F16，并启动第三真空泵，使管路内气体流向压力调节缓冲器中，可减小气管回路中的管道压力；当气管路中的气体压力低于要求的压力时，则打开阀门F16使压力调节缓冲器中的气体流向缓冲器，可升高气管路回路中的压力。
所述废气处理系统7通过气管路分别与标准流量发生系统4以及实验室舱室3连通，主要包括高浓度废气处理系统71和低浓度废气处理系统72。
进一步地，参照说明书附图1，所述缓冲器41分别与阀门F11、阀门F12、阀门F15、第一真空泵8以及阀门F16连接，阀门F11的另一端并联有阀门F13和阀门F27，阀门F12的另一端并联有阀门F14和阀门F18，阀门F15的另一端与滞止容器43连通，阀门F13和阀门F14的另一端分别接入阀门F15与滞止容器43之间的管路，阀门F27的另一端与被检仪表42连通，阀门F18的另一端并联有阀门F17和阀门F28，阀门F17的另一端并联有阀门F19和第二真空泵9，阀门F28的另一端与被检仪表42连通，第二真空泵9的另一端与废气处理系统7以及阀门F25连接，阀门F19的另一端通过管路与实验室舱室3连通，第一真空泵8的另一端与汇集容器44连接，汇集容器44的另一端通过流量组合阀门组件10以及临界流量节流组件11与滞止容器43连接，阀门F16的另一端依次连接有第三真空泵12和压力调节缓冲器61，第三真空泵12还并联设置有阀门F26。
进一步地，参照说明书附图1，所述实验气源1包括液化天然气101以及管道天然气102，液化天然气101装于气瓶（杜瓦瓶）内并通过阀门F2与第一气化器13的输入端连接，第一气化器13的输出端与阀门F8的输入端连接，阀门F8的输出端与第一高压容器14输入端连接，第一高压容器14的输出端通过阀门F9与缓冲器41连接，第一高压容器14内设置有压力仪表，所述管道天然气102通过管路与阀门F1的输入端连接，阀门F1的输出端与阀门F8的输入端连接。在本实施例中，针对天然气介质，实验气源由两种途径提供：管道天然气和液化天然气，参照说明书附图1，管道天然气通过阀门F1直接通入第一高压容器中，液化天然气则经过第一气化器气化后进入第一高压容器中，使用时由第一高压容器供应实验气体，第一高压容器中装有压力仪表，当控制系统检测到第一高压容器中的压力低于设定值时，自动打开第一气化器或者管道天然气的阀门，向第一高压容器中补充实验气体。本申请同时设置有液化天然气和管道天然气，由于管道燃气的成分比较固定，因此增加一个液化天然气后，能够提供人工煤气，以及其它特殊气体的实验能力，比如氧、氮、氩等。
进一步地，参照说明书附图1，所述清洗气源2包括液氮21，液氮21装于气瓶（杜瓦瓶）内并通过阀门F3与第二气化器15的输入端连接，第二气化器15的输出端与阀门F4的输入端连接，阀门F4的输出端与第二高压容器16的输入端连接，第二高压容器16的输出端分别与阀门F5、阀门F6以及阀门F10连接，第二高压容器16内设置有压力仪表，阀门F5的输出端通过管路与实验室舱室3连通，阀门F6输出端与缓冲器41的输入端连接，阀门F10的输出端与阀门F29连接，阀门F29的另一端并联有阀门F27、阀门F13和阀门F11。当完成实验过程，被检仪表内残留有实验气体，因此不可直接从气管路上移除，需要先用惰性气体对其惊醒清洗，清洗完成以后方可移除；进一步地，清洗所用的惰性气体和实验气体的混合物，必须通过废气处理系统处理，不能直接排放到自然环境中；同样的，被检仪表接入气管路时，由于内部残留大量空气，这些空气不能直接进入气管路中，需要先切换到清洗管路用惰性气体清洗干净后，再抽空处理，然后才能接入到实验所用的气体管路中。清洗气源由液氮提供，液氮经过第二气化器气化后进入第二压力容器。使用时由第二压力容器提供清洗气体，第二压力容器中装有压力仪表，当控制系统检测到第二压力容器中的压力低于设定值时，自动打开第二气化器的阀门，向容器内补充清洗气体。
进一步地，参照说明书附图1，所述高浓度废气处理系统71包括高浓度废气容器711和明火燃烧装置712，高浓度废气容器712的输入端和输出端分别与阀门F20的输出端以及阀门F22的输入端连接，阀门F20的输入端与第二真空泵9的输出端连接，第二真空泵9的输入端通过管路分别与阀门F17以及阀门F19连通，阀门F22的输出端与明火燃烧装置712的输入端连接。
进一步地，参照说明书附图1，所述低浓度废气处理系统72包括低浓度废气容器721和催化燃烧装置722，低浓度废气容器721的输入端和输出端分别与阀门F21的输出端以及阀门F23的输入端连接，阀门F21的输入端与第二真空泵9的输出端连接，第二真空泵9的输入端通过管路分别与阀门F17以及阀门F19连通，阀门F23的输出端与催化燃烧装置722的输入端连接。
进一步地，参照说明书附图1，所述实验室舱室3包括墙体31、舱门以及顶棚，上述三者构成了一个密闭的空间，所述墙体31的结构共分为3层，由内到外依次为混凝土外墙311、隔热材料312以及不锈钢里衬313。实验室舱室设有可密闭舱门，实验室舱室能够承受足够的正负压力。实验室舱室实现正压密封，即舱室内压力可大于管道内最大实验压力，正压系统由压缩机和阀门F24组成，当使用惰性气体作为密封气体时，正压气体由清洗气源提供。
实施例3
本实施例公开了一种真实气体流量实验方法，具体包括以下步骤：
A.初始通气前气管路排空
初始条件下，比如设备刚安装完毕，或者长时间停用后，首次启动设备，系统中除了气源以外，其余气管路和容器中均为空气，需要对管路中的空气进行排空操作，仅当管路中的氧气含量被全部排空时才允许向管路中注入实验气体。
在排空前，控制系统首先对气管路中的气体进行实时检测，如果管路中为洁净的空气，则采用空气排空流程；如果管路中为不纯净的实验气体，则需要充入实验气体对管路进行排空。
具体操作如下：
A1.空气排空
A1.1.排气之前首先关闭阀门F5、F6、F9和F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室3内其余阀门均全部打开，接着打开阀门F25，确保阀门F20、F21为关闭状态；然后启动第二真空泵9，对气管路进行抽真空，当气管路内真空度小于设定值（10Pa）时，关闭第二真空泵9以及阀门F25；测量并记录此时气管路中的氧气含量，若氧气含量小于5ppm，排空完成，直接退出排空流程；若氧气含量大于等于5ppm，则需要进一步清洗排空，跳转到步骤A1.2；
A1.2.打开阀门F4和F6，向气管路中冲入氮气进行清洗，当压力达到大气压时，关闭阀门F4和F6并测量此时气管路中的氧气含量；若氧气含量小于5ppm，排空完成，直接退出排空流程；若氧气含量大于等于5ppm，则重复此步骤对气管路进一步清洗排空，直至满足相应条件；
A2.实验气体排空
A2.1.实时监测并记录气管路中甲烷、一氧化碳、氧气和氮气的含量；若氧气含量大于5ppm（根据要求设定）或者氮气浓度大于5%（天然气中本身含有一定的氮气，该阈值根据实际情况设定），则需进行排空处理；
A2.2.根据步骤A2.1监测记录的气体中的甲烷的浓度高低来对气体进行分类处理；若气体可以安全燃烧，将气体排入至高浓废废气容器711中；若气体不可安全燃烧，则将气体排入至低浓度废气容器721中；
A2.2.1.高浓度废气排放：关闭阀门F5、F6、F9以及F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室3内其余阀门均全部打开，接着关闭阀门F25和F21，打开阀门F20并启动第二真空泵9，当气管路内真空度小于设定值（10Pa）时，关闭阀门F20和第二真空泵9；
A2.2.2. 低浓度废气排放：关闭阀门F5、F6、F9以及F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室3内其余阀门均全部打开，接着关闭阀门F25和F21，打开阀门F21并启动第二真空泵9，当气管路内真空度小于设定值（10Pa）时，关闭阀门F21和第二真空泵9；
A2.3.打开阀门F4和F6，向气管路中充入氮气进行清洗，当压力达到大气压时，关闭阀门F4和F6并记录气管中甲烷的含量；测量并记录此时气管路中甲烷的含量，若甲烷的含量低于5ppm时，排空完成，直接退出排空流程；若甲烷含量高于5ppm时，则重复此步骤对气管路进一步清洗排空，直至满足条件；
A2.4.关闭阀门F5、F6、F9和F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室3内其余阀门均全部打开，打开阀门F25，确保阀门F20和F21为关闭状态，启动第二真空泵9，对气管路进行抽真空，当气管路内真空度小于设定值（10Pa）时，关闭第二真空泵9以及阀门F25；
B.充入实验气体
打开阀门F8和F9向气管路中通入实验气体，当气管路压力达到实验要求的压力时关闭阀门F8和F9；
C.接入被检仪表
以燃气表为例，燃气表在接入气管路前静置在空气中，燃气表中盛装大量空气，但燃气表中原有的空气不能进入气管路中，所以被检仪表介入时，应事先关闭阀门F27、F28、F18和F29，以确保燃气表中的空气不再进入管路从而混合到实验气体中，然后将被检仪表接入相应的气管路中，仪表连接完毕后，确保密封可靠不会产生泄漏，接着打开阀门F28和F17，启动第二真空泵9，将被检仪表中的空气抽出，然后关闭阀门F28和F17。抽真空时的真空度根据被检仪表可承受的压力确定，如果仪表使用压力不足以支持高真空，则需要采用氮气清洗空气，清洗完毕再用实验气体清洗氮气；若仪表能够承受高真空压力条件。可直接将仪表抽真空至高度真空，然后充入实验气体即可。
D.仪表检定
被检仪表接入管路并且对内部空气进行排空之后，即可开启标准流量发生系统，开展实验。仪表检定之前首先确保阀门F5、F6、F10、F9以及阀门F17关闭，然后关闭阀门F29，接着根据实验需要的流量，打开流量组合阀门组件10中的一个或者几个阀门，然后打开阀门F27、F28和F18，最后根据气体流向的要求打开阀门F11和F14或者F12和F13。
其中阀门F11、F12、F13和F14为气流方向控制阀门；
打开阀门F11、F14，关闭F12、F13时，气流的方向为正向：F11→F27→被检仪表→F28→F18→F14；
打开阀门F12、F13，关闭F11、F14时，气流的方向为反向：F12→F18→F28→被检仪表→F27→F13。
系统中阀门F15为平衡阀门，可作为标准流量发生系统设备调试用。当不接外部被检仪表时，可通过阀门F15形成气流回路。
临界流量节流组件为临界流文丘里管，俗称音速喷嘴。附图1中，包括多种不同规格的临界流文丘里管，每种临界文丘里管可产生一个标准的流量，通过与之串联的控制阀门F14选择某一个标准流量，或者多个标准流量组合，可得到更多的流量点。
E.仪表排空
实验完成时仪表（燃气表）内部充满实验气体（天然气），此时不能直接把被检仪表（燃气表）从气管路中取下，需要先将仪表内部的实验气体排空并且用氮气清洗后，再将其充管路中取下。
E1.被检仪表完成检定后，首先关闭第一真空泵8，然后再关闭阀门F27和F18；
E2.打开阀门F28和F17，启动第二真空泵9，将实验仪表中的实验气体抽出；
E3.当仪表内压力低于设定的低压值（仪表能够承受的低压值）时，打开阀门F29和F10，给仪表内充入氮气的同时抽真空；
E4.气管路内实验气体浓度低于设定值（甲烷浓度低于5ppm）时，关闭阀门F29、F10、F28以及阀门 F17，关闭第二真空泵9；
E5. 取下被检仪表，完成实验。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种真实气体流量实验系统，其特征在于：包括实验气源（1）、清洗气源（2）、实验室舱室（3）、标准流量发生系统（4）、温度调节系统（5）、压力调节系统（6）以及废气处理系统（7）；所述实验气源（1）通过气管路向标准流量发生系统（4）提供实验气体；所述清洗气源（2）用于对整个实验室舱室（3）以及实验室舱室（3）内的气管路、容器以及被检仪表（42）进行清洗和吹扫；所述标准流量发生系统（4）位于密闭的实验室舱室（3）内，用于产生标准流量实验气体；所述温度调节系统（5）位于密闭的实验室舱室（3）内，用于调节和平衡实验室舱室（3）内的温度；所述压力调节系统（6）用于调节标准流量发生系统（4）中气管路的压力以及实验室舱室（3）的压力；所述废气处理系统（7）通过燃烧的方式处理实验室舱室（3）以及实验室舱室（3）内气管路中的废气。
2.根据权利要求1所述的一种真实气体流量实验系统，其特征在于：所述标准流量发生系统（4）包括缓冲器（41）、被检仪表（42）、滞止容器（43）以及汇集容器（44），缓冲器（41）的一端通过气管路分别与实验气源（1）以及清洗气源（2）连通，另一端通过气管路分别与被检仪表（42）、滞止容器（43）以及汇集容器（44）连通，滞止容器（43）与汇集容器（44）之间通过气管路互通；所述温度调节系统（5）包括热交换器（51）、循环风机（52）以及由内胆隔板（17）与实验室舱室（3）内壁之间构成的绕内壁一周的导流通道（53）；所述压力调节系统（6）包括压力调节缓冲器（61）和压缩机（62），压力调节缓冲器（61）位于实验室舱室（3）内并通过气管路与缓冲器（41）连通，压缩机（62）位于实验室舱室（3）外，一端通过管路与实验室舱室（3）连通，另一端与阀门F24连接；所述废气处理系统（7）通过气管路分别与标准流量发生系统（4）以及实验室舱室（3）连通，包括高浓度废气处理系统（71）和低浓度废气处理系统（72）。
3.根据权利要求2所述的一种真实气体流量实验系统，其特征在于：所述缓冲器（41）分别与阀门F11、阀门F12、阀门F15、第一真空泵（8）以及阀门F16连接，阀门F11的另一端并联有阀门F13和阀门F27，阀门F12的另一端并联有阀门F14和阀门F18，阀门F15的另一端与滞止容器（43）连通，阀门F13和阀门F14的另一端分别接入阀门F15与滞止容器（43）之间的管路，阀门F27的另一端与被检仪表（42）连通，阀门F18的另一端并联有阀门F17和阀门F28，阀门F17的另一端并联有阀门F19和第二真空泵（9），阀门F28的另一端与被检仪表（42）连通，第二真空泵（9）的另一端与废气处理系统（7）以及阀门F25连接，阀门F19的另一端通过管路与实验室舱室（3）连通，第一真空泵（8）的另一端与汇集容器（44）连接，汇集容器（44）的另一端通过流量组合阀门组件（10）以及临界流量节流组件（11）与滞止容器（43）连接，阀门F16的另一端依次连接有第三真空泵（12）和压力调节缓冲器（61），第三真空泵（12）还并联设置有阀门F26。
4.根据权利要求2所述的一种真实气体流量实验系统，其特征在于：所述实验气源（1）包括液化天然气（101）以及管道天然气（102），液化天然气（101）装于气瓶内并通过阀门F2与第一气化器（13）的输入端连接，第一气化器（13）的输出端与阀门F8的输入端连接，阀门F8的输出端与第一高压容器（14）输入端连接，第一高压容器（14）的输出端通过阀门F9与缓冲器（41）连接，所述管道天然气（102）通过管路与阀门F1的输入端连接，阀门F1的输出端与阀门F8的输入端连接。
5.根据权利要求2所述的一种真实气体流量实验系统，其特征在于：所述清洗气源（2）包括液氮（21），液氮（21）装于气瓶内并通过阀门F3与第二气化器（15）的输入端连接，第二气化器（15）的输出端与阀门F4的输入端连接，阀门F4的输出端与第二高压容器（16）的输入端连接，第二高压容器（16）的输出端分别与阀门F5、阀门F6以及阀门F10连接，阀门F5的输出端通过管路与实验室舱室（3）连通，阀门F6输出端与缓冲器（41）的输入端连接，阀门F10的输出端与阀门F29连接，阀门F29的另一端并联有阀门F27、阀门F13和阀门F11。
6.根据权利要求2所述的一种真实气体流量实验系统，其特征在于：所述高浓度废气处理系统（71）包括高浓度废气容器（711）和明火燃烧装置（712），高浓度废气容器（712）的输入端和输出端分别与阀门F20的输出端以及阀门F22的输入端连接，阀门F20的输入端与第二真空泵（9）的输出端连接，第二真空泵（9）的输入端通过管路分别与阀门F17以及阀门F19连通，阀门F22的输出端与明火燃烧装置（712）的输入端连接。
7.根据权利要求2所述的一种真实气体流量实验系统，其特征在于：所述低浓度废气处理系统（72）包括低浓度废气容器（721）和催化燃烧装置（722），低浓度废气容器（721）的输入端和输出端分别与阀门F21的输出端以及阀门F23的输入端连接，阀门F21的输入端与第二真空泵（9）的输出端连接，第二真空泵（9）的输入端通过管路分别与阀门F17以及阀门F19连通，阀门F23的输出端与催化燃烧装置（722）的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的一种真实气体流量实验系统，其特征在于：所述实验室舱室（3）是由墙体（31）、舱门以及顶棚构成的一个密闭空间，所述墙体（31）由内到外依次为混凝土外墙（311）、隔热材料（312）以及不锈钢里衬（313）。
9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的真实气体流量实验方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
A.初始通气前气管路排空
A1.空气排空
A1.1.排气之前首先关闭阀门F5、F6、F9和F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室（3）内其余阀门均全部打开，接着打开阀门F25，确保阀门F20以及F21为关闭状态；启动第二真空泵（9），对实验室舱室（3）内的气管路进行抽真空，当气管路内真空度小于设定值时，关闭第二真空泵（9）以及阀门F25；测量并记录此时气管路中的氧气含量，若氧气含量小于5ppm，排空完成，直接退出排空流程；若氧气含量大于等于5ppm，则需要进一步清洗排空，跳转到步骤A1.2；
A1.2.打开阀门F4和F6，向气管路中充入氮气进行清洗，当压力达到大气压时，关闭阀门F4和F6并测量此时气管路中的氧气含量；若氧气含量小于5ppm，排空完成，直接退出排空流程；若氧气含量大于等于5ppm，则重复此步骤对气管路进一步清洗排空；
A2.实验气体排空
A2.1.实时监测并记录气管路中各气体成分的含量；
A2.2.根据步骤A2.1监测记录的气体中的甲烷的浓度高低来对气体进行分类处理；若气体可以安全燃烧，将气体排入至高浓度废气容器（711）中；若气体不可安全燃烧，则将气体排入至低浓度废气容器（721）中；
A2.2.1.关闭阀门F5、F6、F9以及F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室（3）内其余阀门均全部打开，接着关闭阀门F25和F21，打开阀门F20并启动第二真空泵（9），当气管路内真空度小于设定值时，关闭阀门F20和第二真空泵（9）；
A2.2.2. 关闭阀门F5、F6、F9以及F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室（3）内其余阀门均全部打开，接着关闭阀门F25和F21，打开阀门F21并启动第二真空泵（9），当气管路内真空度小于设定值时，关闭阀门F21和第二真空泵（9）；
A2.3.打开阀门F4和F6，向气管路中充入氮气进行清洗，当压力达到大气压时，关闭阀门F4和F6；测量并记录此时气管路中甲烷的含量，若甲烷的含量低于5ppm时，排空完成，直接退出排空流程；若甲烷含量高于5ppm时，则重复此步骤对气管路进一步清洗排空；
A2.4.关闭阀门F5、F6、F9和F10，然后再关闭阀门F27、F28以及阀门F19，实验室舱室（3）内其余阀门均全部打开，打开阀门F25，确保阀门F20和F21为关闭状态，启动第二真空泵（9），对气管路进行抽真空，当气管路内真空度小于设定值时，关闭第二真空泵（9）以及阀门F25；
B.充入实验气体
打开阀门F8和F9向气管路中通入实验气体，当气管路压力达到实验要求的压力时关闭阀门F8和F9；
C.接入被检仪表
首先关闭阀门F27、F28、F18和F29，然后将被检仪表接入相应的气管路中，接着打开阀门F28和F17，启动第二真空泵（9），将被检仪表中的空气抽出，然后关闭阀门F28和F17；
D.仪表检定
被检仪表检定之前首先确保阀门F5、F6、F10、F9以及阀门F17关闭，然后关闭阀门F29，接着根据实验需要的流量，打开流量组合阀门组件（10）中的一个或者几个阀门，然后打开阀门F27、F28和F18，最后根据气体流向的要求打开阀门F11和F14或者F12和F13；
E. 仪表排空
E1. 被检仪表完成检定后，首先关闭第一真空泵（8），然后再关闭阀门F27和F18；
E2.打开阀门F28和F17，启动第二真空泵（9），将实验仪表中的实验气体抽出；
E3.当仪表内压力低于设定的低压值时，打开阀门F29和F10，给仪表内充入氮气的同时抽真空；
E4.气管路内实验气体浓度低于设定值时，关闭阀门F29、F10、F28以及阀门 F17，关闭第二真空泵（9）；
E5. 取下被检仪表，完成实验。
10.根据权利要求1所述的一种真实气体流量实验方法，其特征在于：所述步骤A中，若气管路中的气体为洁净的空气，则采用空气排空；若气管路中的气体为不纯净的实验气体，则采用实验气体进行排空。
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