CN202501910U - 一种大口径气体流量检定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体流量检定装置。所要解决的技术问题是提供的装置应能有效地满足对大口径流量计量器具的检定要求，具有结构简单、性能稳定、准确度高、检定周期长、维护方便的特点。技术方案是：一种大口径气体流量检定装置，包括安装在夹表平台上的控制及测量数据处理系统、以及依序连通的滞止容器、音速喷嘴、背压容器和抽气装置，滞止容器上还接通若干个用于连通被检流量计量器具且管径不同的连接管；其特征在于所述的音速喷嘴有至少10个，这些音速喷嘴平行排列并且两端分别连通滞止容器和背压容器。所述的音速喷嘴均接入设置有阀门的管路中，以用于调节音速喷嘴的并联方式。夹表平台、滞止容器、背压容器以及连接管采用不锈钢制成。

Description

一种大口径气体流量检定装置

技术领域

本实用新型涉及一种检定装置，特别是气体流量检定装置。

背景技术

常规的流量计量器具(如质量流量计、涡轮流量计、容积式流量计、速度式流量计等)需要定时进行校准或检定，以确保其计量精度。

通常的气体流量检定装置包括安装在夹表平台上且依序连通的滞止容器、音速喷嘴(一般在滞止容器与背压容器之间设置着多个平行排列的音速喷嘴)、背压容器以及抽气装置，滞止容器上还接通若干个用于连通被检流量计量器具且管径不同的连接管；另外还由数据采集和处理系统对滞止容器内的滞止压力和温度进行检测。检定时，被检测的流量计量器具(简称被检表；以下同)先装上连接管，然后抽气装置工作；外界气体依次流经连接管、滞止容器、音速喷嘴、背压容器后由抽气装置排出；数据采集和处理系统将测量得到的滞止压力和温度代入计算公式，即可测得被检流量计量器具的相对误差。

由于被检流量计量器具的管径直接与音速喷嘴(可以是多个音速喷嘴)的流量大小相关，因而被检流量计量器具的管径越大，所需要的音速喷嘴的数量越多。但是常规的气体流量检定装置上配置的音速喷嘴只有3-5个，所以通常对于管径大于100mm的流量计量器具，就无法进行检定。

实用新型内容

本实用新型的目的是要克服上述背景技术的不足，提供一种气体流量检定装置的改进，该装置应能有效地满足对大口径流量计量器具的检定要求，具有结构简单、性能稳定、准确度高、检定周期长、维护方便的特点。

本实用新型提供的技术方案是：一种大口径气体流量检定装置，包括安装在夹表平台上的控制及测量数据处理系统、以及依序连通的滞止容器、音速喷嘴、背压容器和抽气装置，滞止容器上还接通若干个用于连通被检流量计量器具且管径不同的连接管；其特征在于所述的音速喷嘴有至少10个，这些音速喷嘴平行排列并且两端分别连通滞止容器和背压容器。

所述的音速喷嘴均接入设置有阀门的管路中，以用于调节音速喷嘴的并联方式。

所述夹表平台、滞止容器、背压容器以及连接管采用不锈钢制成。

本实用新型的有益效果是：由于采用了多个音速喷嘴，可用并联方式组合成不同流量点，因而满足了大管径流量计量器具的检定要求(检定管径可达300mm)。并且用音速喷嘴作标准表，本实用新型还具有结构简单、性能稳定、准确度高、检定周期长、维护方便等优点；另外，控制及测量数据处理系统的主体采用单片机，控制迅速可靠、自动化程度高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型包括安装在夹表平台上的控制及测量数据处理系统(图中，夹表平台及控制及测量数据处理系统均予省略)、以及依序连通的管径不同的连接管(用于连通被检表)、滞止容器5、音速喷嘴6、背压容器8和抽气装置9；音速喷嘴有多个，这些音速喷嘴分别接入带有阀门7的管路，并且呈一字平行排列，两端分别连通滞止容器和背压容器。夹表平台、滞止容器、背压容器以及连接管均采用不锈钢制成。

本实用新型的改进是配置了至少10个音速喷嘴，这些音速喷嘴能够通过并联组合的方式对被检流量计量器具(简称被检表，以下同)进行检测，进而实现了对大径被检表的测量检定。

其中：滞止容器是音速喷嘴入口前的大空间容器，容器内设置有压力变送器和温度变送器，用于检测音速喷嘴前的滞止压力和滞止温度。

背压容器中的压力即为气流通过音速喷嘴后的背压；容器内也设置有压力变送器和温度变送器，通过监测背压和滞止压力即能判断是否达到零界流状态。

阀门用于选择音速喷嘴的并联组合方式，来确定不同的检测流量点。

夹表平台(常规机构)包括气动夹表器、涡轮涡杆升降机构、连接管，用于固定被检流量计量器具(简称被检表)。气动夹表器3中的活塞有适当的行程，把被检表2放在平台上通过调节涡轮涡杆升降机构使被检表的管口对准连接管，操作换向伐就可轻松地装夹被检表。

按照被检表口径大小不同，夹表平台设置了多套相同结构不同口径的连接管1，以供不同流量的被检表校验时选用。

控制及测量数据处理系统主要采用单片机和PC机；另外，PC机负责人机对话，PC机和单片机间通过RS232通讯接口交换各种操作指令和测量数据。操作员只要将被检表的规格参数、检定流量点、测试方案等在PC机上设置好并按“检测开始”键，整个检测过程就在PC机和单片机的控制下自动完成。同时被检表的压力、温度参数和滞止压力、滞止温度参数，分别由压力变送器和温度变送器检测，由单片机进行采集和处理，单片机将处理得到的过程参数和检定结果等实时地送PC机显示并保存，供日后查询、打印、分析等。装置的工作状态也显示在PC机的屏幕或控制柜面板上。

抽气装置的设置按照装置上限流量来确定，通常为若干台真空泵；这些真空泵互相为并联工作方式。检定过程中由控制系统根据检定流量点的大小来选择开启这些真空泵中的一台或几台。

本实用新型的工作原理是：

先把被检表装夹在夹表平台上并接通连接管，然后启动真空泵；空气由被检表上游入口吸入，经过被检表后进入滞止容器(图中箭头表示气流方向)，在滞止容器的下游有一组音速喷嘴，控制音速喷嘴下游的阀门7可以任意选择所要开关的喷嘴，以达到改变被检表流量的目的。根据音速喷嘴的临界流特性，当气体通过临界流喷嘴时，在喷嘴上、下游气流压力比达到某一特定数值的条件下，喷嘴喉部形成临界状态，气流达到最大速度(当地音速)；流过喷嘴的气体质量也达到最大值Q_m。此时Q_m只与喷嘴入口处的滞止压力和温度有关，而不受其下游状态变化的影响。数据采集和处理系统将测量得到的滞止压力和温度代入公式计算可以得到通过音速喷嘴的质量流量，也即通过被检表处的质量流量。再通过测量被检表处的温度和压力，可以计算出空气密度，进而得到标准体积流量。最后根据被检表的示值体积，可以计算出被检表的相对误差。有关流经临界流喷嘴的质量流量Q_m可按下式计算：

$Q_m=A\×C\×C_{*}\frac{P_0}{\sqrt{(R/M)T_0}}$

式中：Q_m-通过临界流喷嘴在实际条件下的质量流量(kg/s)；

A-临界流喷嘴喉部的截面积(m²)；

C_*-实际空气的临界流函数(无量纲)；

C-临界流喷嘴的流出系统(无量纲)；

P₀-喷嘴前空气的绝对滞止压力(kPa)；

T₀-喷嘴前空气的绝对滞止温度(K)；

R-空气的气体常数(J·kmo1·k^-1)；

M-摩尔质量(kg·kmo^-1)。

根据开闭的喷嘴多少不同，通过被检表的气体的总标准质量流量值为：

$Q_m=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{\mathrm{mi}}$

式中：Q_m-装置所复现的气体质量流量标准值；

Q_mi-通过第i个临界喷嘴的气体质量流量；

n-所选择喷嘴的个数。

由质量流量可得到被检表的标准体积流量V_i，检测结束时由处理系统按下式计算出被检表的相对误差δi。处理系统再将δi送PC机显示并保存。

${\mathrm{\δ}}_i=\frac{V_i-V_0}{V_0}\×100\%$

式中：δi——被检表的相对示值误差；

V_i——通过被检表的示值气体体积；

V₀——通过被检表的标准气体体积。

PC机根据设定的测试方案(由检定规程确定)，控制装置逐次测得被检表在不同的流量点的基本误差和重复性误差，从而实现对气体流量计的检定。

本实用新型的主要性能指标

1、装置准确度(扩展不确定度)：U＝0.3％。

2、流量稳定性：0.05％。

3、压力波动：＜1％。

4、流量范围：0.5m³/h～6500m³/h。

5、被检流量计口径：DN15～DN300。

6、装置工作压力：常压(86kPa～106kPa)。

7、装置工作温度：-20℃～50℃。

8、环境相对湿度：5％～80％。

9、工作介质：洁净空气。

10、工作电压：3*380V

11、最大功率：250kVA。

Claims (3)

1.一种大口径气体流量检定装置，包括安装在夹表平台上的控制及测量数据处理系统、以及依序连通的滞止容器（5）、音速喷嘴（6）、背压容器（8）和抽气装置（9），滞止容器上还接通若干个用于连通被检流量计量器具且管径不同的连接管（1）；其特征在于所述的音速喷嘴有至少10个，这些音速喷嘴平行排列并且两端分别连通滞止容器和背压容器。

2.根据权利要求1所述的一种大口径气体流量检定装置，其特征在于：所述的音速喷嘴均接入设置有阀门（7）的管路中。

3.根据权利要求2所述的一种大口径气体流量检定装置，其特征在于：所述夹表平台、滞止容器、背压容器以及连接管采用不锈钢制成。