CN201335755Y - 压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置 - Google Patents

Abstract

一种压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置，包括差压测量装置、数据采集/控制装置、工控机、标准压力计接口和被检压力计接口，差压测量装置通过电磁阀K1连接到标准压力计接口、通过电磁阀K2连接到被检压力计接口，差压测量装置还并联有电磁阀K3；电磁阀K1～K3和差压测量装置分别与数据采集/控制装置电连接，数据采集/控制装置连接工控机。本实用新型提供的压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置解决了“活塞式压力计活塞有效面积自动测量”的五大关键技术之一。虽然只是“自动测定装置”的一个组成部分，但该装置能够独立运行，实现活塞有效面积的半自动测量，大大提高工作效率和工作质量。

Description

压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置，适用于活塞式压力计有效面积测定，也适用于浮球式压力计有效面积测定。

背景技术

活塞式压力计是一种测量压力的标准计量器具，活塞有效面积是活塞式压力计的最主要技术指标。

活塞式压力计活塞有效面积的测定目前是按照国家计量检定规程规定的方法进行。这些规程分别为：

JJG 59-2007《活塞压力计检定规程》；

JJG 236-1994《一等标准活塞式压力真空计》；

JJG 51-2003《带平衡液柱活塞式压力真空计检定规程》；

JJG 239-1994《二、三等标准活塞式压力真空计》；

JJG 942-1998《浮球式压力计》。

现有计量检定规程规定的方法为：

将已知面积的标准活塞1和待测定面积的被检活塞2安装于同一压力校验器上，在二活塞上分别施加砝码m₁和m₂。将活塞升至工作位置并处于工作状态，通过调整m₁和m₂使两活塞处于工作位置。由于两活塞安装于同一校验器上，平衡状态下，此时二活塞下端面的压力相等：

$\frac{m_{1}g}{A_1}=\frac{m_{2}g}{A_2}$

故有： $A_2=\frac{m_2}{m_1}{A}_1$

式中：A₁——标准活塞的有效面积；

A₂——被检活塞的有效面积。

m₁和m₂——施加于活塞的专用砝码质量，含活塞及其连接零件质量。

该方法称为平衡法。

“工作状态”是现有的规程中规定的，是现有技术，一般是指：(1)对于活塞式压力计，活塞到达指定位置并且按照规程中的规定转速转动；(2)对于浮球式压力计，在规定的流量下，浮球处于自由悬浮状态。

上述方法通过人工观察两活塞的上升和下降趋势，确认活塞是否达到平衡状态，故容易产生以下问题：

1)人式观察判定平衡状态，无法进行数据自动采集。

2)在较低压力(尤其对气体活塞和浮球)或较高压力时，活塞上升和下降均较慢，费时较长且平衡状态不易判定。

3)在活塞之一下降速度较大时，平衡状态不易判定。

4)用高等级浮球式压力计测定低等级浮球式压力计有效面积时，无法实现平衡。

该装置是“压力计活塞有效面积自动测定装置”的一部分，“压力计活塞有效面积自动测定装置”需要解决五大关键技术：

数据自动采集与处理、自动加砝码、自动加压、活塞转速自动控制、活塞工作位置测量。

目前，已经能够实现自动加压和活塞工作位置测量，但活塞转速自动控制、自动加砝码、数据自动采集与处理尚无可行的解决方案。

近几年，压力传感器和变送器器的测量精度和可靠性大幅提高，使利用差压计算活塞有效面积测量数据的自动采集成为可能。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述的不足，提供一种结构新颖、测量精度高、能够对有效面积数据进行自动采集的压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置。

一种压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置，包括差压测量装置、数据采集/控制装置、工控机、标准压力计接口和被检压力计接口，差压测量装置通过电磁阀K1连接到标准压力计接口、通过电磁阀K2连接到被检压力计接口，差压测量装置还并联有电磁阀K3；电磁阀K1～K3和差压测量装置分别与数据采集/控制装置电连接，数据采集/控制装置连接工控机。

所述差压测量装置为差压变送器或差压传感器。用于测量两压力计之间的差压，并将此差压转换为电信号，输送给数据采集/控制装置。

数据采集/控制装置可以为常见的一路模拟量输入、三路开关量输出的采集卡，可以将差压测量装置输入的模拟信号经模数转换为数字信号，并接收工控机指令，控制电磁阀的开关状态。

电磁阀用于控制工作状态，并防止差压测量装置的单向静压，一般为3个。

测量状态：K1、K1开，K3关。

升(降)压状态：K3开，K1、K2交替打开升(降)压。

当系统出现异常时(即其中一个压力计中压力突然升高或降低引起的差压异常变化)，K3自动开，K1、K1自动全关，以保护差压变送器。

工控机用于录入、存贮标准压力计、差压测量装置的修正值等基础数据；用于录入、存贮被检压力计的基础数据；用于接收、存贮数据采集/控制装置的检测数据，并进行处理，生成检测报告；用于发出电磁阀控制指令。

本实用新型提供的压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置解决了“活塞式压力计活塞有效面积自动测量”的五大关键技术之一。虽然只是“自动测定装置”的一个组成部分，但该装置能够独立运行，实现活塞有效面积的半自动测量，大大提高工作效率和工作质量。具有以下优点：

1)实现活塞式压力计有效面积的半自动测量；

(自动加砝、活塞转动控制目前不易实现自动)

2)自动数据采集和数据处理；

3)自动静压保护；

4)自动修正静压误差；

5)测量精度高，最大限度减小人为误差；

6)操作简单，携带方便；

7)结构简单，成本较低。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构原理图。

其中，1.差压变送器，2.数据采集/控制卡，3.工控机，4.标准压力计接口，5.被检压力计接口，K1-K3为电磁阀。

具体实施方式

下面以非限定性的实施例来进一步解释、说明本技术方案。

一种压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置，包括差压变送器1、数据采集/控制卡2、工控机3、标准压力计接口4和被检压力计接口5，差压变送器1通过电磁阀K1连接到标准压力计接口4、通过电磁阀K2连接到被检压力计接口5，差压变送器1还并联有电磁阀K3；电磁阀K1～K3和差压变送器1分别与数据采集/控制卡2电连接，数据采集/控制卡2连接工控机3。

工作前，录入标准压力计的编号、测量范围、准确度等级、活塞有效面积值等信息；录入差压变送器的编号、测量范围、准确度等级、修正值等信息。录入每种工作介质的密度；录入专用砝码的质量实际值；录入当地重力加速度等信息。这些信息存贮在计算机中，可以长期使用。

工作时，录入被检压力计的送检单位、编号、测量范围、准确度、活塞有效面积标称值等信息；录入环境条件(温度、湿度)信息。录入两活塞下端面高度差。

工作时，计算机根据录入的信息自动判定本次测量所用的工作介质和气柱柱修正方法以及每个测量点的标称压力，以及对应的专用砝码质量。这些数据操作者可以根据实情选择、修改。

标准压力计接口连接到标准压力计，被检压力计接口连接到被检压力计。

对任一测量点，在两活塞上分别加放预先选定的专用砝码m₁和m₂。

向计算机发出开始指令后，计算机控制打开K1、K3，关闭K2。

压力源4对两活塞施加压力，当两个活塞均达到工作位置时，使活塞达到工作状态，工作状态是指：(1)对于活塞式压力计，活塞到达指定位置并且按照规程中的规定转速转动；(2)对于浮球式压力计，在规定的流量下，浮球处于自由悬浮状态。点击“测静压”按钮，计算机自动记录差压变送器3上的差压值ΔP_a；然后点击“测面积”按钮，计算机控制关闭K3，再打开K2，并自动记录差压变送器3上的差压值ΔP_b。

点击“下一测量点”按钮，计算机控制关闭K2，打开K1、K3待命。

全部测量结束后，由计算机进行数据处理，首先计算差压值：

ΔP＝ΔP_b-ΔP_a

再根据采集的数据和已经录入的信息计算每个测量点有效面积值：

$A_2=\frac{m_{2}g}{m_{1}g-(\mathrm{\ΔP}-\mathrm{\ρhg})(1+\frac{{\mathrm{\ρ}}_k}{{\mathrm{\ρ}}_f})A_1}{A}_1$

式中：

A₁——标准压力计的有效面积；

A₂——被检压力计的有效面积。

m₁和m₂——施加于两压力计的专用砝码质量，含活塞或浮球及其连接零件质量。

ρ——系统工作介质在工作压力下的密度。

ρ_k——空气密度；

ρ_f——砝码材料密度；

h——两活塞下端面高度差；

g——当地重力加速度。

计算机计算有效面积的实验标准差，计算实验标准差的方法为现有技术。

最后由计算机生成检测报告，内容包括：被检压力计的送检单位、编号、测量范围、准确度等级、活塞有效面积值，活塞有效面积值的实验标准差，测量的环境条件(温度、湿度)，所使用的测量设备，以及测量时间、测量者等信息。

Claims (2)

1.一种压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置，其特征在于：包括差压测量装置、数据采集/控制装置、工控机、标准压力计接口和被检压力计接口，差压测量装置通过电磁阀K1连接到标准压力计接口、通过电磁阀K2连接到被检压力计接口，差压测量装置还并联有电磁阀K3；电磁阀K1～K3和差压测量装置分别与数据采集/控制装置电连接，数据采集/控制装置连接工控机。

2.根据权利要求1所述的压力计活塞有效面积测定数据自动采集装置，其特征在于：所述差压测量装置为差压变送器或差压传感器。

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