CN1773224A - 扩展式体积管流量计量装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

一种扩展式体积管流量计量装置，包括体积管本体；所述体积管本体包括计量缸体(2)，设于该缸体内的活塞及提升阀(3)、活塞提升机构(6)与活塞轴联动的位置检测(10)，以及固定设置的上游检测开关S1和初始下游检测开关S2；尤其是在所述检测开关S1和S2之间，还设置有扩展检测开关S3。本发明提出一种扩大量程的技术方案，解决体积管日益增加的应用需求同流量范围不足的矛盾；扩展了体积管的流量范围和应用范围；提升了采用体积管作流量标准的流量标准装置的性能；同时还扩展采用体积管作流量标准的流量标准装置的流量范围；降低了采用体积管作流量标准的流量标准装置的造价；提升了采用体积管作标准的相关应用的性能。

Description

扩展式体积管流量计量装置及实现方法

技术领域  本发明涉及流量计量检定技术与仪器仪表，特别涉及改变局部测量参照点而扩大标准计量部件量程的装置及实现方法。

背景技术  体积管是一种新型的流量标准部件，特别是小容积体积管(Sma11 Volume Provers)是目前最新型的流量标准部件，由于采用脉冲插入技术，使其具有体积小、对流量计的标定快速、流量范围大、可移动等许多优点，广泛应用于交接计量流量计的在线检定、容器检定和流量标准装置等。

所述体积管具有1000∶1以上的量程比(最大流量比最小流量)，应该说是非常高了，但将其应用于流量标准装置作流量标准时，由于流量标准装置需要检定多种口径和型号的流量计，其要求的流量范围往往都大于单个体积管的流量范围。为了扩展流量标准装置的流量范围，经常采用体积管加标准流量计作流量工作标准或直接采用一大一小两台体积管作标准。无论采用何种形式，其结果是增加了系统造价、增加了系统的复杂程度、增加了装置的占地等等。为提高系统性能而付出的额外开销是很大的。

根据所述体积管的实际应用要求，体积管的欠缺主要集中在其流量范围仍然偏小上。虽然该体积管的量程比是所有流量测量设备和仪表中最大的，但不断增加的应用需求要求我们进一步扩大其流量范围、提高其性能。

发明内容  本发明的目的在于为克服上述现有技术的不足，提出一种扩大量程的技术方案，以解决体积管日益增加的应用需求同流量范围不足的矛盾；解决体积管应用中的难题；提高体积管的性价比和竞争力；挖掘体积管的潜力，发展成为自有核心技术。

本发明的目的可以采用以下技术方案达到：

一种扩展式体积管流量计量装置，包括体积管本体；所述体积管本体包括计量缸体，设于该缸体内的活塞及提升阀、活塞提升机构与活塞轴联动的位置检测，以及固定设置的上游检测开关S1和初始下游检测开关S2；尤其是在所述检测开关S1和S2之间，还设置有扩展检测开关S3。

一种扩展式体积管流量计量实现方法，其特征在于：

在上游检测开关S1和初始下游检测开关S2之间设置扩展检测开关S3，并有以下检测步骤：

1)开始标定，活塞左行

2)完成一个标准体积运行，活塞继续左行；

3)提升机构启动上提升块右行，活塞左行；

4)提升块与活塞提升板接触；

5)提升阀打开，提升块和活塞右行；

6)提升块和活塞右行至上止点。

采用本发明后的有益效果是扩展了体积管的流量范围和应用范围；提升了采用体积管作流量标准的流量标准装置的性能；同时还扩展采用体积管作流量标准的流量标准装置的流量范围；降低了采用体积管作流量标准的流量标准装置的造价；提升了采用体积管作标准的相关应用的性能。

附图说明

图1是本发明核心部件体积管的标准配置图；

图2是本发明的原理图，其中标准体积2是改进后的标准体积；

图3是本发明一个具体实施方案示意图；

图4是本发明扩展式体积管流量计的实现步骤示意图。

具体实施方式  以下结合附图详述本发明的实施例。

一种扩展式体积管流量计量装置，包括体积管本体；所述体积管本体包括计量缸体2，设于该缸体内的活塞及提升阀3、活塞提升机构6与活塞轴联动的位置检测10，以及固定设置的上游检测开关S1和初始下游检测开关S2；尤其是在所述检测开关S1和S2之间，还设置有扩展检测开关S3。

所述扩展检测开关S3与上游检测开关S1的距离为该上游检测开关S1与初始下游检测开关S3之间距离的五分之一。

所述扩展检测开关S3与上游检测开关S1的距离为该上游检测开关S1与初始下游检测开关S3之间距离的十分之一。

所述初始下游检测开关S2和扩展检测开关S3之间设有切换装置。

所述切换装置可以是手动式切换装置或自动式切换装置。

一种扩展式体积管流量计量实现方法，在上游检测开关S1和初始下游检测开关S2之间设置扩展检测开关S3，并有以下检测步骤：

1)开始标定，活塞左行；

2)完成一个标准体积运行，活塞继续左行；

3)提升机构启动上提升块右行，活塞左行；

4)提升块与活塞提升板接触；

5)提升阀打开，提升块和活塞右行；

6)提升块和活塞右行至上止点。

实用中，体积管特别是小容积体积管的结构形式，主要的结构如图1所示。体积管一般都是带提升阀的空心活塞结构。图1所示的体积管采用链条提升机构，链条上两个相对位置安装由拖动块，链条由电机带动，其标准体积也是对应上游检测开关S1和下游检测开关S2的标准容积段体积。

其他的体积管还有采用液压提升和氮气助推系统，其标准体积为对应上游检测开关S1和下游检测开关S2的标准容积段体积。

可以看出，这种体积管的结构形式基本上是一样的。

体积管的流量范围是指其保证精度的从最小流量到最大流量的流量区间。体积管的最大流量和最小流量的确定是通过分析和试验完成的。分析方面，主要的内容有以下几个方面。

体积管的最大流量的确定主要由以下因素决定。

体积管的最大流量受限于活塞的最大运动速度；

根据API 4.3的第4.3.4.3节要求，体积管活塞的最大速度为1.5m/s，这一速度要求主要基于活塞组件的运动不至于造成活塞和检测开关等损坏。

体积管的最大流量受限于检定过程中活塞在上游检测开关和下游检测开关的运行时间；

这一条件基于以下两点：检定流量计时，需要收集足够的流量计脉冲个数；体积管的检测开关的精度和重复性有限。

体积管的最大流量同体积管的标准容积成正比；体积管的标准容积越大，对应的计量缸体内径越大，在相同的流量下，活塞的运动速度越慢。标准容积越大，活塞经过上游检测开关和下游检测开关的时间越长。因此，体积管的最大流量同体积管的标准容积成正比。

体积管的最大流量同体积管的结构形式相关；

体积管的提升结构形式是影响最大流量的最主要因素，如采用液压提升方式时，活塞的标定行程会受到较大的阻力，从而制约了活塞的运行速度，降低了体积管的最大流量。其他方面包括活塞结构、密封材料和形式同样会影响体积管的最大流量。

体积管的最小流量主要由以下因素决定。

体积管的最小流量受限于标定行程活塞的最长运行时间；标定行程活塞的运行时间基本就是对流量计单次检定的时间，这一时间不能太长。如果过长会降低标定效率、会造成温度和压力变化范围超出检定规程所要求的限值。

体积管的最小流量同活塞组件的密封性能成正比；一般来说，活塞组件的密封性能越好，体积管的最小流量越小。体积管的最小流量同活塞的运行阻力成正比；活塞的运行阻力越小，其对流体所造成的压力波动越小、活塞的运行越平稳、对检测开关的影响越小，因而，活塞的运行阻力越小，其最小流量越小。

体积管的最小流量同体积管的标准容积成正比；体积管的的标准容积小，标定行程活塞的运行时间就小，其最小流量也相应的小。

体积管的最小流量同所使用的介质特性相关。介质的好的润滑性能降低活塞的运行阻力，介质的高粘度能减少泄漏量，因此，体积管的最小流量同所使用的介质特性是相关的。

为了扩展体积管的流量范围，一是可扩大其最大流量，二是可减小体积管的最小流量。先来考虑扩大最大流量的可行性。从前面的分析可知，针对某一台具体的体积管，其活塞的最大运行速度和标准容积已经和其标称的最大流量对应起来了，其结构形式也是确定的，显然增大体积管最大流量是不可能的。因此扩展体积管流量范围的唯一方法是降低最小流量。

事实上，体积管的最小流量同其标准容积最直接相关。当标准容积小时，标定行程活塞的运行时间也同步减小。我们要采用的方法就是减小标准容积。为了表示的方便，我们以上面图1形式的体积管来作描述。

具体的实施方案见图4所示。在体积管的上游检测开关S1和下游检测开关S2之间增加一个检测开关S3，S1和S3之间也对应地组成一个较小的标准容积段。当禁止S3工作时，体积管等于没有作任何改变，更确切地说是体积管的最大流量没有改变；而当禁止S2工作时，体积管的标准容积就只有原始标准容积的几分之一，标准体积大大减小，从而达到了降低体积管最小流量的目的。

体积管流量扩展的具体实施例如图3所示。

体积管流量扩展的实施比较简单，对体积管的软件、控制部分和结构不需要作任何改动，唯一需要作的是在体积管的标准检测组件上增加一个检测开关，再配置一个开关信号切换部件，具体如下：

一.在体积管上游检测开关S1和下游检测开关S2之间增加检测开关S3；

二.S3的定位为，S3到S1的距离等于S2到S1的距离的五分之一。如果

令对应S1和S2之间的标准体积为V_S1，对应S1和S3之间的标准体积为V_S2的话，则 $V_{S2}=\frac{V_{S1}}{5};$

三.增加一个检测开关S2和S3的选择切换装置；

四.对应V_S2的体积管最小流量Q_2min等于对应V_S2的体积管最小流量Q_1min的五分之一；

五.一般体积管的量程比为1000∶1，通过流量扩展后，体积管的量程比达到了5000∶1。

体积管工作方式说明如下：

体积管工作在两种方式之一，即以S1作上游检测开关、S2作下游检测开关的标准容积工作方式和以S1作上游检测开关、S3作下游检测开关的小标准容积工作方式；

S2和S3采用手动或自动的形式进行切换，当切换到S2时，为标准容积工作方式，当切换到S3时，为小标准容积工作方式。

采用体积管小标准容积段时的工作过程是：当需要体积管工作在小标准容积段时，选择S3作下游检测开关，其工作过程如图4所示。

1)开始标定，活塞在流体的作用下向左(下游)运动，运动过程中提升阀关闭，当活塞到达S1对应的位置时，开始标定计量；

2)活塞继续向左运行，当到达下游检测开关S3时，标定计量结束。

3)活塞继续向左运行，同时活塞提升机构启动，提升机构上的提升块向右运动，与活塞的运动方向相反；

4)提升机构上的提升块与活塞提升板接触，活塞停止向左运行；

5)在流体和活塞提升机构的双重作用下，活塞中的提升阀打开，同时整个活塞在提升机构的带动下向右运行；

6)活塞继续向右运行，当到达上止点后，行程开关S0动作，提升机构停止，体积管进入下一个标定工作过程。

Claims (7)

1、一种扩展式体积管流量计量装置，包括体积管本体；所述体积管本体包括计量缸体(2)，设于该缸体内的活塞及提升阀(3)、活塞提升机构(6)与活塞轴联动的位置检测(10)，以及固定设置的上游检测开关S1和初始下游检测开关S2；其特征在于：

在所述检测开关S1和S2之间，还设置有扩展检测开关S3。

2、根据权利要求1所述的扩展式体积管流量计量装置，其特征在于：

所述扩展检测开关S3与上游检测开关S1的距离为该上游检测开关S1与初始下游检测开关S3之间距离的五分之一。

3、根据权利要求1所述的扩展式体积管流量计量装置，其特征在于：

所述扩展检测开关S3与上游检测开关S1的距离为该上游检测开关S1与初始下游检测开关S3之间距离的十分之一。

4、根据权利要求2或3所述的扩展式体积管流量计量装置，其特征在于：

所述初始下游检测开关S2和扩展检测开关S3之间设有切换装置。

5、根据权利要求4所述的扩展式体积管流量计量装置，其特征在于：

所述切换装置是手动式切换装置。

6、根据权利要求4所述的扩展式体积管流量计量装置，其特征在于：

所述切换装置是自动式切换装置。

7、一种扩展式体积管流量计量实现方法，其特征在于：

在上游检测开关S1和初始下游检测开关S2之间设置扩展检测开关S3，并有以下检测步骤：

1)开始标定，活塞左行；

2)完成一个标准体积运行，活塞继续左行；

3)提升机构启动上提升块右行，活塞左行；

4)提升块与活塞提升板接触；

5)提升阀打开，提升块和活塞右行；

6)提升块和活塞右行至上止点。

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