CN211696618U - 一种用于变水头水流量标准装置的校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于流量校准的技术领域，公开了一种用于变水头水流量标准装置的校准装置，包括稳压水塔，所述稳压水塔通过水向调节模块与标准流量计、水泵、水量称重器和水池，以及被校变水头水流量标准装置连通，所述水向调节模块、标准流量计、水量称重器、被校变水头水流量标准装置均与处理器相连，所述处理器通过水向调节模块控制液态水在稳压水塔、标准流量计、水泵、水量称重器和水池，以及被校变水头水流量标准装置之间的流向，先完成对标准流量计的仪表系数或流量修正值计算，再完成对被校变水头水流量标准装置中容积段水塔各个容积段的容积计算，从而实现对被校变水头水流量标准装置的自动校准。

Description

一种用于变水头水流量标准装置的校准装置

技术领域

本实用新型属于流量计校准的技术领域，具体涉及一种用于变水头水流量标准装置的校准装置。

背景技术

目前，大口径液体流量计承担着企业生产用水、城镇生活用水以及污水排放等流量计量任务。根据目前国家检定规程，一般使用静态容积法或静态质量法检定液体流量计，基于这些方法的水流量标准装置需要一个稳定的压力源，一般使用高位水塔或稳压容器实现，在检定过程中为保持恒压，高位水塔必须保持持续供水的满溢状态，能耗大，装置效率低，所以好多国内外企业制造了基于变水头原理的动态容积法水流量标准装置，采用容积段水塔，水塔上有若干个液位计，每两个液位计之间的容积为一个标准容积段。变水头水流量标准装置工作时，随着水塔中的水位下降，流量也会下降，通过不断地增加流量调节阀的开度，使流量基本保持恒定，变水头水流量标准装置在降低能耗和水资源的有效利用方面具有明显优势，为保证变水头水流量标准装置的准确度，对该装置的计量是一项关键技术，而目前并没有能够对此进行全面计量的装置或者方法。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于变水头水流量标准装置的校准装置，弥补了国内对于变水头水流量标准装置的校准空白，对大口径液体流量计等产品的量值溯源提供计量技术保障。

本实用新型可通过以下技术方案实现：

一种用于变水头水流量标准装置的校准装置，包括稳压水塔，所述稳压水塔通过水向调节模块与标准流量计、水泵、水量称重器和水池，以及被校变水头水流量标准装置连通，所述水向调节模块、标准流量计、水量称重器、被校变水头水流量标准装置均与处理器相连，所述处理器通过水向调节模块控制液态水在稳压水塔、标准流量计、水泵、水量称重器和水池，以及被校变水头水流量标准装置之间的流向，实现对被校变水头水流量标准装置的自动校准。

进一步，所述处理器通过水向调节模块控制液态水在稳压水塔、标准流量计、水泵、水量称重器和水池之间的流向，以及液态水在标准流量计、水池和被校变水头水流量标准装置之间的流向。

进一步，所述水向调节模块包括流量调节阀，所述流量调节阀依次通过标准流量计、第一电磁阀与稳压水塔连通，通过第二电磁阀与水池连通，通过换向器与水量称重器、水池连通，所述水量称重器通过第三电磁阀与水池连通，所述水池通过水泵、第四电磁阀与稳压水塔连通，所述标准流量计通过第五电磁阀与被校变水头水流量标准装置连通。

进一步，所述被校变水头水流量标准装置包括容积段水塔，所述容积段水塔上的各个液位计均与处理器相连，其通过第六电磁阀与第一水池连通，通过第七电磁阀、第一水泵也与第一水池连通，通过第五电磁阀与标准流量计连通。

进一步，所述水量称重器包括电子秤，所述电子秤上设置有盛水的容器。

本实用新型有益的技术效果在于：

通过水向调节模块控制液态水在稳压水塔、标准流量计、水泵、水量称重器和水池以及被校变水头水流量标准装置之间的流向，先完成对标准流量计的仪表系数计算，再完成对被校变水头水流量标准装置中容积段水塔各个容积段的容积计算，从而实现对被校变水头水流量标准装置的自动校准，提高了对变水头水流量标准装置计量的精确性，为大口径液体流量计等产品的量值溯源提供计量技术保障，对社会有效开发利用能源，工业企业有效实施节能减排目标具有重要影响。

附图说明

图1是本实用新型校准装置的结构连接示意图；

其中，1-稳压水塔，2-标准流量计，3-水泵，4-水池，5-容积段水塔，6-流量调节阀，7-换向器，8-第一水池，9-第一水泵，10-电子秤，11-容器，12-平板设备。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

基于变水头原理的动态容积法水流量标准装置相对于现行静态质量法和静态容积法液体流量标准装置，在降低能耗和水资源的有效利用方面具有明显优势，特别适用于大口径流量计的标定，越来越多的流量计生产商采用这种方式，因而对该标准装置的校准也变得越来越急迫，本实用新型提供了一种用于变水头水流量标准装置的校准装置，包括稳压水塔1，该稳压水塔1通过水向调节模块与标准流量计2、水泵3、水量称重器和水池4，以及被校变水头水流量标准装置连通，该水向调节模块、标准流量计2、水量称重器、被校变水头水流量标准装置均与处理器相连，该处理器通过水向调节模块控制液态水在稳压水塔1、标准流量计2、水泵3、水量称重器和水池4，以及被校变水头水流量标准装置之间的流向，先完成对标准流量计2的仪表系数或者流量修正值计算，再完成对被校变水头水流量标准装置中容积段水塔5各个容积段的容积计算，从而实现对被校变水头水流量标准装置的自动校准。

具体地，该处理器通过水向调节模块先控制液态水在稳压水塔1、标准流量计2、水泵3、水量称重器和水池4之间的流向，再控制液态水在标准流量计2、水池4和被校变水头水流量标准装置之间的流向。

该水向调节模块包括流量调节阀6，该流量调节阀6依次通过标准流量计2、第一电磁阀与稳压水塔1连通，通过第二电磁阀与水池4连通，通过换向器7与水量称重器、水池4连通，该水量称重器通过第三电磁阀与水池4连通，该水池4通过水泵3、第四电磁阀与稳压水塔1连通，该标准流量计2通过第五电磁阀与被校变水头水流量标准装置连通。该被校变水头水流量标准装置包括容积段水塔5，该容积段水塔5上的各个液位计均与处理器相连，其通过第六电磁阀与第一水池8连通，通过第七电磁阀、第一水泵9也与第一水池8连通，通过第五电磁阀与标准流量计2连通。

其中，该稳压水塔1包含高位水塔或稳压容器，用于提供稳定的压力源，保持管道内是一个非时变的定常流动；各个电磁阀可以是蝶阀、球阀等不同原理的阀门，用于控制整个校准装置中各处管道的开通或者关闭，而流量调节阀6用于调节流经标准流量计2的瞬时流量；该标准流量计2作为传递标准，一般选用重复性优于0.02％的电磁流量计；该水量称重器包括电子秤10，在电子秤10上设置有盛水的容器11，容器11用于盛放流经标准流量计2的水，再通过电子秤9对其进行称重，进而计算出对应水的体积；而水池用于储存水，实现水的循环，水泵3把水抽进稳压水塔中，容器或管道中的水也可排入水池中。

该处理器可以通过平板设备12来实现，用来监控整个变水头水流量标准装置的校准装置，包括控制阀门开度，控制水泵3运行，控制标准流量计2运行，控制换向器7切换方向，显示电子秤9的读数并换算成水的体积，显示标准流量计2的脉冲系数，存储校准数据等等。

利用本实用新型的校准装置进行校准，通过控制水向调节模块关闭与被校变水头水流量标准装置之间的连通，先完成对标准流量计的仪表系数计算，再打开与被校变水头水流量标准装置之间的连通，完成对被校变水头水流量标准装置中容积段水塔各个容积段的容积计算，从而实现对被校变水头水流量标准装置的校准，具体如下：

首先、关闭第五电磁阀、第二电磁阀，将换向器拨到流向水池位置，打开第四电磁阀和水泵，向稳压水塔注水，直至其溢水管中有溢流；再打开第三电磁阀，将容器中的水排入水池，直至电子秤的示数为零；然后，打开第一电磁阀，通过调节流量调节阀，使流经标准流量计的流量达到设定值，一般使用标准表重复性最好的流量点，如满量程的50％；关闭第三电磁阀，将换向器拨到水量称重器位置，开始统计标准流量计的脉冲数，经过预定时间如60秒后，停止对标准流量计的脉冲计数，同时将换向器拨到流向水池位置，读取此时电子秤的示值m以及标准流量计的脉冲累计值N；根据电子秤的示值m，计算对应水的体积V，然后利用如下方程式，计算本次测量的标准流量计的仪表系数K；

K＝N/V

重复上述过程，得到多组仪表系数K，如六组，计算其平均值Km。

而如果标准流量计不使用仪表系数，在开启标准流量计，开始统计流量值，经过预先设定好的时间如60秒后，停止流量值的累计计算，同时将换向器切换成流向水池位置，读取此时电子秤的数值即水的质量m，经过水温、水的密度和空气浮力的修正后，得到水的体积V，同时读取标准流量计的流量累积值Vc，利用方程式σ＝V/Vc，计算本次测量的标准表的流量修正值σ，同样，重复上述过程多次，计算其平均值σ_m。

然后，关闭第一电磁阀、第四电磁阀和水泵，使稳压水塔停止工作；再关闭第六电磁阀、打开第七电磁阀和第一水泵，向容积段水塔注水，直至水位超过其上的第一液位计，关闭第一水泵；打开第五电磁阀、第二电磁阀，通过调节流量调节阀，使流经标准流量计的流量达到所述设定值；当容积段水塔的水位降到第一液位计时，开始统计标准流量计的脉冲数，当水位降到第二液位计时，记录从第一液位计变化到第二液位计这段时间对应标准流量计的累计脉冲数N1，当水位降到第三液位计时，记录从第二液位计变化到第三液位计这段时间对应标准流量计的累计脉冲数N2，当水位降到第四液位计时，记录从第三液位计变化到第四液位计这段时间对应标准流量计的累计脉冲数N3，以此类推，得到每个容积段对应标准流量计的累计脉冲数Nm。最后，利用方程式Vm＝Nm/Km，计算每个容积段的容积Vm。

同样，如果标准流量计不使用仪表系数，则步骤Ⅳ中记录的为流量累计值Vc1、Vc2…Vcm…,步骤Ⅴ中每个容积段的容积Vm＝Vcm*σ_m。

重复上述过程，得到多组容积值，计算其对应的平均值，从而得到容积段水塔各个容积段的容积，把各个所述容积段的容积设置到变水头水流量标准装置，用于被校流量计的校准。

在整个校准过程中，会引入一些不确定度分量，如塔热膨胀系数、液体温度、电子秤、容积标定重复性、换向器、各个液位计的动态效应、标准流量计重复性等。对这些不确定度进行分析并合成，可以得到变水头水流量标准装置的扩展不确定度，如0.06％(k＝2)，则该装置可以用来校准0.2级的大口径液体流量计。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种用于变水头水流量标准装置的校准装置，其特征在于：包括稳压水塔，所述稳压水塔通过水向调节模块与标准流量计、水泵、水量称重器和水池，以及被校变水头水流量标准装置连通，所述水向调节模块、标准流量计、水量称重器、被校变水头水流量标准装置均与处理器相连，所述处理器通过水向调节模块控制液态水在稳压水塔、标准流量计、水泵、水量称重器和水池以及被校变水头水流量标准装置之间的流向，实现对被校变水头水流量标准装置的校准。

2.根据权利要求1所述的用于变水头水流量标准装置的校准装置，其特征在于：所述处理器通过水向调节模块控制液态水在稳压水塔、标准流量计、水泵、水量称重器和水池之间的流向，以及液态水在标准流量计、水池和被校变水头水流量标准装置之间的流向。

3.根据权利要求2所述的用于变水头水流量标准装置的校准装置，其特征在于：所述水向调节模块包括流量调节阀，所述流量调节阀依次通过标准流量计、第一电磁阀与稳压水塔连通，通过第二电磁阀与水池连通，通过换向器与水量称重器、水池连通，所述水量称重器通过第三电磁阀与水池连通，所述水池通过水泵、第四电磁阀与稳压水塔连通，所述标准流量计通过第五电磁阀与被校变水头水流量标准装置连通。

4.根据权利要求3所述的用于变水头水流量标准装置的校准装置，其特征在于：所述被校变水头水流量标准装置包括容积段水塔，所述容积段水塔上的各个液位计均与处理器相连，其通过第六电磁阀与第一水池连通，通过第七电磁阀、第一水泵也与第一水池连通，通过第五电磁阀与标准流量计连通。

5.根据权利要求1所述的用于变水头水流量标准装置的校准装置，其特征在于：所述水量称重器包括电子秤，所述电子秤上设置有盛水的容器。

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