CN116718802A - 一种液体用标准l型皮托管的系数标定装置及方法 - Google Patents

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宋进
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Abstract

本发明公开了一种液体用标准L型皮托管的系数标定装置及方法,该装置包括流量标准装置和用于所述流量标准装置的标准器;该方法包括以下步骤:S1:制备特定示踪粒子,并混入试验用水池;S2:在尽可能多的管路口径下配置流量标准装置,以期提供尽可能多的模拟标准L型皮托管实际工作场景。标准L型皮托管安装并锁紧于液体流量标准装置透光直管段适当位置。解决了目前液体用标准L型皮托管无法有效量值溯源(溯源链)不完整的问题,为皮托管应用于液体流速测量与计量提供了坚实的理论基础,确保了应用于现场工作用大口径液体流速测量的L型与S型皮托管的量值准确可靠。

Description

一种液体用标准L型皮托管的系数标定装置及方法
技术领域
本发明涉及液体流速测量技术领域,尤其涉及一种液体用标准L型皮托管的系数标定装置及方法。
背景技术
标准L型皮托管是一类基于伯努利原理制造的流速测量仪器,且由于其制造工艺规范,标定系数接近于1.0,所以还经常用作传递标准器,标定其他工作用L型与S型皮托管。上述无论是标准L型皮托管,还是工作用L型与S型皮托管都广泛应用于气体、液体流速的测量。其在液体流速测量领域的应用可参见(但不局限于)文献:自动化仪表2012,33(05)《液体流量标准装置中调节阀后流速分布研究》及文献:计算机测量与控制.2011,19(09)《基于皮托管的流场测试系统开发》,上述文献都提到了应用皮托管测量某一特定液体环境的流速或流场。
但实际应用中存在如下问题:1.目前依据国家计量检定规程JJG518-2023《皮托管》在进行工作用皮托管检定(仪表K系数标定)时,没有给出作为标准器的标准L型皮托管的K系数标定方法(仅对标准L型皮托管的K系数做出要求:K应在0.99-1.01)之内;2.上述规程是以风洞作为提供介质流动环境,即主要针对皮托管用于测量气体流速的情况,未提及相同皮托管用于测量液体流速时,如何确认其标定系数,如何解决应用皮托管进行液体流场与流速测量时,量值可溯源性的问题,因此,提出了一种用于确定标准L型皮托管系数标定的方法。
发明内容
为了解决用于液体流速测量的L型皮托管溯源链缺失的问题,本发明提出了一种液体用标准L型皮托管的系数标定装置及方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
根据本发明的一个方面,还提供了一种液体用标准L型皮托管的系数标定装置。
一种液体用标准L型皮托管的系数标定装置,该装置包括流量标准装置和用于所述流量标准装置的标准器,所述流量标准装置包括直管段、水泵、连接管路、指示流量计和微压传感器,其中,连接管路的两端分别设有与其相配合的进水管路和出水管路,所述连接管路靠近所述进水管路的一端依次连接水泵和指示流量计;
标准器为任一具备液体流速的测量功能的激光多普勒流速仪。
进一步地,所述连接管路为渐缩渐括管,且具有可变标定管路直径的特征,以使被校标准L型皮托管可以在多种标定管径下获得标定系数,进而更贴合工业生产实际的应用;
指示流量计为准确度不低于1级的标准电磁流量计;
微差压传感器的准确度不低于0、2级,且所述微差压传感器连接标准L型皮托管。
进一步地,所述直管段套设在所述连接管路上,所述直管段与被校标准L型皮托管连接并锁紧,且该直管段为透光材质制作,其中。透光材质具体包括高强度有机玻璃。
进一步地,所述水泵为任一与被校管径和流速相匹配的水泵,其中,水泵用于使其提供的液体流动环境可以达到预设的标定流速点;
进一步地,所述标准器设有与其相配合的支撑架,进行L型皮托管流速标定时,用于使标准器按实际试验情况安置。
根据本发明的另一个方面,提供了一种液体用标准L型皮托管的系数标定方法。
一种液体用标准L型皮托管的系数标定方法,该方法包括以下步骤:
S1:制备特定示踪粒子,并混入试验用水池;
试验前应制备特定示踪粒子,示踪粒子的制备应考虑其随水运动的特性及相对折射率,本专利不对粒子制备过程及结构进行限定,只叙述一种符合要求的示踪粒子情况(粒子可以是金属涂层类型,平均直径在10um左右,折射率在2.6左右,添加量30cc/m3)
S2:在尽可能多的管路口径下配置流量标准装置,以期提供尽可能多的模拟标准L型皮托管实际工作场景。标准L型皮托管安装并锁紧于液体流量标准装置透光直管段适当位置;
启动液体流量标准装置,使工作介质在设定检定流速(可以单流速点标定也可以多流速点标定,依实际需求确定)下运动,并达到稳定流动(判断标准:指示流量计1min内,随机读取10次当前装置工作流量,流量标准差小于1%);
S3:借助辅助支撑机构将激光测速仪置于正对权利要求3中所述流量标准装置透光直管段位置,以水平向距离被校L型皮托管(10~20)cm为宜;
S4:微调激光测速仪位置,使激光测速仪发出的两束平行光在权利要求7所述示踪粒子聚焦,并在激光多普勒测试仪显示器上呈现沿中轴线对称的多普勒信号波形。
S5:分别读取标准L型皮托管所连接微压计的读数ΔP和激光测速仪给出的示踪粒子轴线平均流速vlaser
S6:由伯努利公式给出标准L型皮托管的当前流速
S7:在所选标定流速点下,单次标准L型皮托管的标定系数可以由给出。
S8:不改变装置状态,重复进行步骤S5~S7不少于10次,求10次测量的K的均值,即为在所选标定流速点下,标准L型皮托管的标定系数。
相比于现有技术,本发明的有益效果在于:
解决了目前液体用标准L型皮托管无法有效量值溯源(溯源链)不完整的问题,为皮托管应用于液体流速测量与计量提供了坚实的理论基础,确保了应用于现场工作用大口径液体流速测量的L型与S型皮托管的量值准确可靠。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
图1为本发明实施例中的液体用标准L型皮托管的系数标定装置实施示意图。
图中:
1、标准器;2、指示流量计;3、直管段;4、微压传感器;5、水泵;6、连接管路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
根据本申请的提供的实施例,提供了一种液体用标准L型皮托管的系数标定装置,该装置包括流量标准装置和用于所述流量标准装置的标准器1,所述流量标准装置包括直管段3、水泵5、连接管路6、指示流量计2和微压传感器4,其中,连接管路6的两端分别设有与其相配合的进水管路7和出水管路8,所述连接管路6靠近所述进水管路7的一端依次连接水泵5和指示流量计2;
标准器1为任一具备液体流速的测量功能的激光多普勒流速仪。
实施例一
参照图1,一种液体用标准L型皮托管的系数标定方法,该方法包括以下步骤:
S1:制备特定示踪粒子,并混入试验用水池;
试验前应制备特定示踪粒子,示踪粒子的制备应考虑其随水运动的特性及相对折射率,示踪粒子情况为满足条件的任一相适配粒子,具体条件为粒子是金属涂层类型,平均直径在10um左右,折射率在2.6左右,添加量30cc/m3
S2:在尽可能多的管路口径下配置流量标准装置,以期提供尽可能多的模拟标准L型皮托管实际工作场景。标准L型皮托管安装并锁紧于液体流量标准装置透光直管段3适当位置;
启动液体流量标准装置,使工作介质在设定检定流速(可以单流速点标定也可以多流速点标定,依实际需求确定)下运动,并达到稳定流动(判断标准:指示流量计21min内,随机读取10次当前装置工作流量,流量标准差小于1%);
S3:借助辅助支撑机构将激光测速仪置于正对权利要求3中所述流量标准装置透光直管段3位置,以水平向距离被校L型皮托管(10~20)cm为宜;
S4:微调激光测速仪位置,使激光测速仪发出的两束平行光在权利要求7所述示踪粒子聚焦,并在激光多普勒测试仪显示器上呈现沿中轴线对称的多普勒信号波形。
S5:分别读取标准L型皮托管所连接微压计的读数ΔP和激光测速仪给出的示踪粒子轴线平均流速vlaser
S6:由伯努利公式给出标准L型皮托管的当前流速
S7:在所选标定流速点下,单次标准L型皮托管的标定系数可以由给出。
S8:不改变装置状态,重复进行步骤S5~S7不少于10次,求10次测量的K的均值,即为在所选标定流速点下,标准L型皮托管的标定系数。
流量标准装置为中大口径液体流量标准装置,标准器1采用激光多普勒流速仪,其中,激光多普勒流速仪具备液体流速的测量功能;
采用比较法获得标准L型皮托管的标定系数。
在本实施例中,标定过程以激光多普勒流速仪(LDV)作为标准器1,使用比较法,获得标准L型皮托管的标定系数;
实施例二
参照图1,在实施例一的基础上,液体流量标准装置设有与被校管径和流速相适用的水泵5,用于使其提供的液体流动环境可以达到预设的标定流速点;
指示流量计22为准确度不低于1级的标准电磁流量计;
微差压传感器的准确度不低于0、2级,以便后续标准L型皮托管的流速计算。
所述流量标准装置设有直管段33,所述直管段3与被校标准L型皮托管进行物理连接并锁紧的直管段33,且该直管段33为透光材质制作,具体包括高强度有机玻璃。
所述流量标准装置设有在一定范围内通过更换不同的渐缩渐括连接管路6,具有可变标定管路直径的特征,以使被校标准L型皮托管可以在多种标定管径下获得标定系数,进而更贴合工业生产实际的应用;
所述液体流量标准装置配备与被校管径和流速相适用的水泵5,以使其提供的液体流动环境可以达到预设的标定流速点。
在本申请的具体实施例中,进行L型皮托管流速标定时,对所述激光多普勒流速仪配置相应支撑机构,使激光多普勒流速仪按实际试验情况安置。
在本实施例中,需要中大口径标准表法液体流量标准装置作为流体运动的产生环境。所述中大口径液体流量标准装置区别于传统流量标准装置的特征(即可以在某设定流速下使工作介质稳定流动)在于其应具有可以与被校标准L型皮托管进行物理连接并锁紧的直管段3,且该直管段3应是透光材质(如高强度有机玻璃)制作。所述中大口径液体流量标准装置还应该具有在一定范围内通过更换不同的渐缩渐括连接管路6具有可变标定管路直径的特征,以使被校标准L型皮托管可以在多种标定管径下获得标定系数,进而更贴合工业生产实际的应用。
为了更好的理解,以下结合具体数据进一步实施说明。
实施例三
参照图1,标定前:
搭建与标准L型皮托管实际应用口径相当的DN800与DN1000液体流量标准装置。标准装置以1.0级DN1000口径电磁流量计作为指示流量计2,并配备0.2级,测量范围为(500~4500)Pa差压传感器(对应液体流速范围(1~3)m/s)。
所搭建DN800与DN1000液体流量标准装置除具备通用液体流量标准装置功能(即可以在某设定流速下使工作介质稳定流动)还应具备如下特征:1)具有可以与被校标准L型皮托管进行物理连接并锁紧的直管段3,且该直管段3应是透光材质(如高强度有机玻璃)制作;2)标定过程以激光多普勒流速仪(LDV)作为标准器1,使用比较法,获得标准L型皮托管的标定系数;3)所述激光多普勒测速仪应具备液体流速的测量功能。进行L型皮托管流速标定时,应对所述激光多普勒流速仪配置合适支撑机构,能够使激光多普勒测试仪按实际测试情况安置。
标定过程具体步骤如下:
S1:制备特定示踪粒子,并混入试验用水池。本实施例中示踪粒子选取金属涂层类型,平均直径在10um左右,折射率在2.6左右,添加量30cc/m3,按实际标准装置80m3用水量计算,实际添加粒子2400cc。
S2:利用前述已搭液体流量标准装置,在DN800和DN1000口径下分别开展标准L型皮托管的标定试验。标准L型皮托管安装并锁紧于液体流量标准装置透光直管段3适当位置。系数标定试验应在所选定3个流速点(1m/s、2m/s和3m/s)下分别展开(实施例中仅列出DN800口径,2m/s流速点下的数据)。启动液体流量标准装置,使工作介质依次在设定检定流速下运动,并达到稳定流动(判断标准:指示流量计21min内,随机读取10次当前装置工作流量,流量标准差小于1%);
S3:借助辅助支撑机构将激光测速仪置于正对液体流量标准装置透光直管段3位置,以水平向距离被校L型皮托管15cm为宜;
S4:微调激光测速仪位置,使激光测速仪发出的两束平行光在流体中的示踪粒子聚焦,并在激光多普勒测试仪显示器上呈现沿中轴线对称的多普勒信号波形。
S5:分别读取标准L型皮托管所连接微压计的读数ΔP(2295Pa)和激光测速仪给出的示踪粒子轴线平均流速vlaser(2.151m/s)。
S6:由伯努利公式给出标准L型皮托管的当前流速
S7:在2m/s流速点下,单次标准L型皮托管的标定系数可以由给出(0.995)。
S8:不改变装置状态,重复进行步骤S5~S7 10次,得到标定系数K1~K10分别为(0.995、0.995、0.994、0.999、0.994、0.995、0.993、0.995、0.994、0.993)求10次测量的K的均值,即在DN800口径,2m/s流速点下,标准L型皮托管的标定系数是0.995。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种液体用标准L型皮托管的系数标定装置,其特征在于,该装置包括流量标准装置和用于所述流量标准装置的标准器,所述流量标准装置包括直管段、水泵、连接管路、指示流量计和微压传感器,其中,连接管路的两端分别设有与其相配合的进水管路和出水管路,所述连接管路靠近所述进水管路的一端依次连接水泵和指示流量计;
标准器为任一具备液体流速的测量功能的激光多普勒流速仪。
2.根据权利要求1所述的液体用标准L型皮托管的系数标定装置,其特征在于,所述连接管路为渐缩渐括管;
指示流量计为准确度不低于1级的标准电磁流量计;
微差压传感器的准确度不低于0、2级,且所述微差压传感器连接标准L型皮托管。
3.根据权利要求2所述的液体用标准L型皮托管的系数标定装置,其特征在于,所述直管段套设在所述连接管路上,所述直管段与被校标准L型皮托管连接并锁紧,且该直管段为透光材质制作。
4.根据权利要求3所述的液体用标准L型皮托管的系数标定装置,其特征在于,所述水泵为任一与被校管径和流速相匹配的水泵。
5.根据权利要求4所述的液体用标准L型皮托管的系数标定装置,其特征在于,所述标准器设有与其相配合的支撑架。
6.一种液体用标准L型皮托管的系数标定方法,根据权利要求1-5任一所述的液体用标准L型皮托管的系数标定装置,其特征在于,该方法包括以下步骤:
S1:制备特定示踪粒子,并混入试验用水池;
S2:在尽可能多的管路口径下配置流量标准装置,标准L型皮托管安装并锁紧于液体流量标准装置透光直管段适当位置;
启动液体流量标准装置,使工作介质在设定检定流速下运动,并达到稳定流动;
S3:借助辅助支撑机构将激光测速仪置于正对流量标准装置透光直管段位置,以水平向距离被校L型皮托管10~20cm;
S4:微调激光测速仪位置,使激光测速仪发出的两束平行光在示踪粒子聚焦,并在激光多普勒测试仪显示器上呈现沿中轴线对称的多普勒信号波形;
S5:分别读取标准L型皮托管所连接微压计的读数ΔP和激光测速仪给出的示踪粒子轴线平均流速vlaser
S6:由伯努利公式给出标准L型皮托管的当前流速
S7:在所选标定流速点下,单次标准L型皮托管的标定系数可以由给出;
S8:不改变装置状态,重复进行步骤S5~S7不少于10次,求10次测量的K的均值,即为在所选标定流速点下,标准L型皮托管的标定系数。
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