CN220153691U - 一种气体流量校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体流量校准装置，包括：通过管路依次连接的动力单元、标准表、核查表、夹表台位和大气连通口，其中由于引入了核查表、分别测量各个仪表处气体温度的温度变送器以及分别测量各仪表处绝对压力的绝压变送器，并通过动力单元令装置管道内气体在相同时间间隔内连续流过被检表、核查表和标准表，使用户在使用过程中可以根据各个测量点的测量数据确定气体流量校准装置检测结果的准确性，提高了气体流量校准装置的运行可靠性。

Description

一种气体流量校准装置

技术领域

本实用新型涉及流量校准领域，尤其涉及一种气体流量校准装置。

背景技术

气体流量计被广泛应用于各种气体能源及其他气体的贸易交接环节，其计量准确性至关重要，直接影响贸易环节的公平性。当前气体流量计的溯源装置种类颇多，一般采用标准表法的气体流量校准装置向下对气体流量计进行量值传递。

在气体流量校准装置的日常使用过程中，由于装置内各部件长时间连续工作，且装置溯源周期较长，因此为保障装置计量性能的可靠，需要在溯源周期内对装置的计量性能进行核查验证。

然而，在溯源周期内对装置进行计量性能核查验证，一般所选用的核查标准流量范围仅能覆盖装置流量范围的某一段，核查流量范围覆盖率低，且核查验证也仅是针对某个或某几个流量点，对于没验证到流量范围的计量性能可靠性难以保证，验证频次少，导致气体流量校准装置的运行可靠性较低。

实用新型内容

为解决现有的气体流量校准装置运行可靠性较低的技术问题，本实用新型公开了一种气体流量校准装置。

本实用新型提供了一种气体流量校准装置，包括通过管路依次连接的动力单元、标准表、核查表、夹表台位和大气连通口；

所述夹表台位用于将被检表固定连接于所述管路上；

所述动力单元用于为气体连续通过所述标准表、所述核查表和所述被检表提供动力；

所述管路上设置有用于测量所述被检表处管道内气体的温度的第一温度变送器、用于测量所述核查表处管道内气体的温度的第二温度变送器、用于测量所述标准表处管道内气体的温度的第三温度变送器、用于测量所述被检表处管道内绝对压力的第一绝压变送器、用于测量所述核查表处管道内绝对压力的第二绝压变送器以及用于测量所述标准表处管道内绝对压力的第三绝压变送器。

可选地，所述核查表的测量范围覆盖所述标准表的测量范围。

可选地，所述气体流量校准装置还包括连接于所述动力单元与所述标准表之间的流量调节阀。

可选地，所述气体流量校准装置还包括第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀；

所述第一截止阀连接于所述大气流通口与所述夹表台位之间，所述第二截止阀连接于所述夹表台位与所述核查表之间，所述第三截止阀连接于所述核查表与所述标准表之间；

所述第一节流阀连接于所述第一截止阀与所述夹表台位之间，所述第二节流阀连接于所述第二截止阀与所述核查表之间，所述第三节流阀连接于所述第三截止阀与所述标准表之间；

所述第一节流阀、所述第二节流阀和所述第三节流阀分别与大气连通。

可选地，所述第一截止阀、所述第二截止阀和所述第三截止阀为气动截止球阀。

可选地，所述第一节流阀、所述第二节流阀和所述第三节流阀为电磁节流阀。

可选地，所述管道上还设置有用于测量所述被检表处管道内和所述核查表处管道内绝对压力的压差的第一差压变送器，以及用于测量所述核查表处管道内和所述标准表处管道内绝对压力的压差的第二差压变送器。

可选地，所述气体流量校准装置还包括连接于所述核查表与所述夹表台位之间的整流器。

可选地，所述动力单元包括变频器和真空泵；

所述真空泵用于以大气为气源，通过所述管路和所述大气连通口进行抽气，使气体连续通过所述标准表、所述核查表和所述被检表；

所述变频器用于调节所述真空泵抽气的气流量大小。

可选地，所述气体流量校准装置还包括控制单元；

所述控制单元包括可编程控制器及电气控制柜，用于对所述标准表、所述核查表、所述被检表、全部温度变送器以及全部压力变送器的测量数据进行数据监测和采集，及对所述动力单元和所述管道上的全部阀门进行控制。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供了一种气体流量校准装置，包括：通过管路依次连接的动力单元、标准表、核查表、夹表台位和大气连通口，其中由于引入了核查表、分别测量各个仪表处气体温度的温度变送器以及分别测量各仪表处绝对压力的绝压变送器，并通过动力单元令装置管道内气体在相同时间间隔内连续流过被检表、核查表和标准表，使用户在使用过程中可以根据各个测量点的测量数据确定气体流量校准装置检测结果的准确性，提高了气体流量校准装置的运行可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例中提供的一种气体流量校准装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种气体流量校准装置，用于解决现有的气体流量校准装置运行可靠性较低的技术问题。

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例中提供的一种气体流量校准装置的结构示意图。

本实用新型实施例一提供的一种气体流量校准装置，包括通过管路依次连接的动力单元、标准表1、核查表2、夹表台位3和大气连通口4；

夹表台位3用于将被检表固定连接于管路上；

动力单元用于为气体连续通过标准表1、核查表2和被检表提供动力；

管路上设置有用于测量被检表处管道内气体的温度的第一温度变送器5、用于测量核查表2处管道内气体的温度的第二温度变送器6、用于测量标准表1处管道内气体的温度的第三温度变送器7、用于测量被检表处管道内绝对压力的第一绝压变送器8、用于测量核查表2处管道内绝对压力的第二绝压变送器9以及用于测量标准表1处管道内绝对压力的第三绝压变送器10。

可以理解的是，被检表为需要被校准的气体流量计；标准表1和核查表2均为标准流量计，标准表1一般采用气体容积式流量计或气体涡轮流量计，核查表2可以考虑性能稳定、可多点非线性修正等因素，并根据标准表1的选型及测量范围等参数进行选择；为了保证气体流量校准装置数据验证流量范围的覆盖率，优选核查表2的测量范围覆盖标准表1的测量范围；在一个具体的实施例中，采用测量范围为(25～1000)m³/h的DN150气体容积式流量计作为标准表，采用测量范围为(20～1200)m³/h的单声道的DN150气体超声波流量计，更具体地，标准表1采用型号规格为IRM-3DN150、厂家为elster的气体容积式流量计，核查表2采用型号规格为AS-150-500BA/4、厂家为日本爱知时计电机株式会社(Aichi tokei)的气体超声波流量计，或型号规格为CL-2M DN150、厂家为中核维思仪器仪表股份有限公司的气体超声波流量计。

需要说明的是，在实际使用中，在本实施例提供的气体流量校准装置经上级标准溯源后，即标准表1经上级标准溯源后，可对核查表进行溯源。考虑标准表是非定点使用，在溯源核查表的时候应尽可能多选测量流量点。根据核查表相对于标准表的溯源结果误差值，采用非线性修正对核查表进行自行校准，点与点之间采用线性内插法进行分段修正，以最大程度达到与标准流量计线性吻合。需要说明的是，上述实际使用方法的描述，仅仅是用于说明本装置的结构带来的有益效果，不代表本装置的保护内容中涉及到上述方法，本领域技术人员在获得装置后，可以自行根据装置采集的数据进行处理，这种数据处理过程可以通过公知技术实现，不是本申请的创新。

本实施例提供的气体流量校准装置，用户可以在被检表校准过程中，根据采集的数据对检测数据进行实时数据验证以确定气体流量校准装置检测结果的准确性。这种验证可以基于公知常识或者现有装置直接实现，本实施例的以下内容仅作为一个进行解释的示例，而非本申请的创新，实时数据验证的具体步骤可以包括：

开启动力单元，使气体以一定的流速，在相同时间间隔内连续流过被检表、核查表和标准流量计，重复本步骤测试三次以上；

分别采集各测量点在每次测试的测量数据，并分别计算被检表相对于标准表1的体积流量示值误差E₁、被检表相对于核查表2的体积流量示值误差E₂、E₁对应的测量结果扩展不确定度U₁和E₂对应的测量结果扩展不确定度U₂：

被检表相对于标准表1测得的体积流量示值误差：

其中标准表1修正至被检表处的温压条件下的体积流量：

该流量点对应示值误差的结果扩展不确定度：

同理，被检表相对于核查表2测得的体积流量示值误差：

其中核查表2修正至被检流量计处的温压条件下的体积流量：

该流量点对应示值误差的结果扩展不确定度：

其中，核查表2不作为气体流量校准装置的主要标准器，仅作为结果数据验证使用，其测量结果不确定度评定如下：

(1)气体流量校准装置引入不确定度分量u_c；

(2)线性内插分段修正引入的不确定度分量u₂；

(3)测量结果重复性引入不确定分量u₃；

(4)合成测量结果不确定度

将多次测试后计算得到的E₁、E₂、U₁、U₂的值代入验证公式进行结果验证。验证公式为：

上述公式中各符号对应物理含义如下表所示：

在一个优选的实施例中，气体流量校准装置还包括连接于动力单元与标准表1之间的流量调节阀11。

流量调节阀11可用于调节或设定管道中流通气体的流量，优选为电动流量调节阀。

在一个更优选的实施例中，气体流量校准装置还包括第一节流阀12、第二节流阀13、第三节流阀14、第一截止阀15、第二截止阀16和第三截止阀17；

第一截止阀15连接于大气流通口与夹表台位3之间，第二截止阀16连接于夹表台位3与核查表2之间，第三截止阀17连接于核查表2与标准表1之间；

第一节流阀12连接于第一截止阀15与夹表台位3之间，第二节流阀13连接于第二截止阀16与核查表2之间，第三节流阀14连接于第三截止阀17与标准表1之间；

第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀分别与大气连通。

可以理解的是，第一截止阀15、第二截止阀16和第三截止阀17用于在关闭时使管道内密封，优选为气动截止球阀；第一节流阀12、第二节流阀13和第三节流阀14用于当每一个验证段试验结束后，打开节流阀使管道与大气连通，释放管道内的负压，令管道内压力与实验室大气压平衡。采用节流阀泄压，能通过节流效应有效保护被检表、标准表等机械式流量计不被过速冲坏，优选采用电磁节流阀。

设置第一节流阀12、第二节流阀13、第三节流阀14、第一截止阀15、第二截止阀16和第三截止阀17，使气体流量校准装置可以实现负压下装置管道内密封性分段排除法自检，验证气体流量校准装置的管道是否存在漏气点及漏气点的分布位置。作为对结构有益效果的说明，本实施例还提供了一个具体的管道内密封性分段排除法的自检过程供用户参考，需要说明的是，本申请的改进在于校准装置的结构，以下的方法步骤仅是一个证明装置效果的示例：

(1)第一验证段：被检表-核查表-标准表

被检表安装上夹表台位3后，关闭第一截止阀15和第一节流阀12，打开第二截止阀16和第三截止阀17，令流量调节阀11开度为20％，开启动力单元，当第一绝压变送器8测量的压力达到90kPa时，动力单元停止工作，同时联锁控制流量调节阀11关闭(即开度为0％)，令第一验证段管道内密封保压，静置1min后采集绝压变送器8处压力值，同时开始计时，计时5min后再次采集绝压变送器8处压力值，比较前后两次采集到的压力值，两次采集到的压力值的差值即为压力损失。

验证依据：当满足压力损失低于0.5kPa时，则判定第一验证段密封性满足使用要求；打开第一节流阀12，令第一验证段管道内压力值回到实验室内大气压值。

(2)第二验证段：核查表-标准表

若第一验证段密封性能不满足压力损失低于0.5kPa，则需对第二验证段进一步排查漏气点。

试验管道内压力值回到实验室内大气压值后，打开第一截止阀15，关闭第二节流阀13及第二截止阀16，令流量调节阀11开度为20％，开启动力单元，当第二绝压变送器9测量的压力达到90kPa时，动力单元停止工作，同时联锁控制令流量调节阀11关闭，令第二验证段管道内密封保压，静置1min后采集第二绝压变送器9处压力值，同时开始计时，计时5min后再次采集第二绝压变送器9处压力值，比较前后2次采集到的压力值。

验证依据：当满足压力损失低于0.5kPa时，则判定第二验证段密封性满足使用要求，判断漏气点可能处在夹表台座、被检表及其前端阀门处；打开第二节流阀13，令第二验证段管道内压力值回到实验室内大气压值。

(3)第三验证段：标准表

若第二验证段密封性能不满足压力损失低于0.5kPa，则需对第三验证段进一步排查漏气点。

试验管道内压力值回到实验室内大气压值后，打开第二截止阀16，关闭第三节流阀14及第三截止阀17，令流量调节阀11开度为20％，开启动力单元，当第三绝压变送器10测量的压力达到90kPa时，动力单元停止工作，同时联锁控制令流量调节阀11关闭，令第三验证段管道内密封保压，静置1min后采集第三绝压变送器10处压力值，同时开始计时，计时5min后再次采集第三绝压变送器10处压力值，比较前后2次采集到的压力值。

验证依据：当满足压力损失低于0.5kPa时，则判定第三验证段密封性满足使用要求，判断漏气点可能处在核查表及其前端阀门处；打开第三节流阀14，再打开第三截止阀17，令第三验证段管道内压力值回到实验室内大气压值。

可以理解的是，以上密封性自检过程中可以采用计时器进行计时。

在一个优选的实施例中，管道上还设置有用于测量被检表处管道内和核查表2处管道内绝对压力的压差的第一差压变送器18，以及用于测量核查表2处管道内和标准表1处管道内绝对压力的压差的第二差压变送器19。

需要说明的是，第一绝压变送器8、第二绝压变送器9和第三绝压变送器10的测量值分别为P₁、P₂和P₃；第一差压变送器18和第二差压变送器19的测量值分别为ΔP₁和ΔP₂，在检测过程中对绝压变送器测量点之间的差压值进行测量。

作为一个技术效果的说明，用户可以结合三个绝压变送器和两个差压变送器的测量数据，实现气体流量校准装置上压力测量数据验证功能。气体流量校准装置在对被检表进行校准过程中，在每个采集周期对各测量点的压力值进行采集及运算，当满足验证依据：|P₁-P₂|-ΔP₁≤0.12kPa，且|P₂-P₃|-ΔP₂≤0.12kPa时，可判定绝压变送器所采集压力值处于合理水平，可予以采纳参与运算。否则不可应用，需对压力测量仪器进行核查、复校或更换。

在一个更优选的实施例中，第一绝压变送器8、第二绝压变送器9和第三绝压变送器10采用测量上限为120kPa、优选精度等级为0.05级的绝压变送器；第一差压变送器18和第二差压变送器19采用测量上限为10kPa、精度等级为0.2级的差压变送器。

在一个优选的实施例中，气体流量校准装置还包括连接于核查表2与夹表台位3之间的整流器20。

由于处于上游被检流量计类型多种多样，检定或校准时可能会对管道内的流场造成扰动，因此在核查表前端管道内增设整流器20，可调节管道内的流场，以满足核查表工作的流场需求。

在一个优选的实施例中，动力单元包括变频器和真空泵；

真空泵用于以大气为气源，通过管路和大气连通口4进行抽气，使气体在连续通过标准表1、核查表2和被检表；

变频器用于调节真空泵抽气的气流量大小。

在一个优选的实施例中，气体流量校准装置还包括控制单元；

控制单元包括可编程控制器(Programmable Logic Controller，PC机)及电气控制柜，用于对标准表1、核查表2、被检表、全部温度变送器以及全部压力变送器的测量数据进行数据监测和采集，及对动力单元和管道上的阀门进行控制。本领域技术人员可以基于公知常识，对采集的数据进行运算和控制反馈、验证，实现以上气体流量校准装置上的实时数据验证、负压下装置管道内密封性分段排除法自检、压力测量数据验证均可以通过控制单元进行运算得到验证结果；在本实施例中，控制单元为校准装置的智能化处理提供硬件基础，涉及到具体编程来进一步实现智能化功能的内容为本领技术人员基于公知常识可以实现的方法内容，这些方法内容不在本方案的范围之内，上述说明仅仅是结合公知常识来说明这种硬件结构的改进可以实现的有益效果。同时，可编程控制器对阀门的控制也是公知常识，本领域技术人员可以根据需要选择控制器和阀门并进行连接，因此，本实施例中不详细阐述如何进行控制。

本实用新型实施例一提供了一种气体流量校准装置，包括：通过管路依次连接的动力单元、标准表1、核查表2、夹表台位3和大气连通口4，其中由于引入了核查表2、分别测量各个仪表处气体温度的第一温度变送器5、第二温度变送器6和第三温度变送器7以及分别测量各仪表处绝对压力的第一绝压变送器8、第二绝压变送器9和第三绝压变送器10，并通过动力单元令装置管道内气体在相同时间间隔内连续流过被检表、核查表和标准表，使用户在使用过程中可以根据各个测量点的测量数据确定气体流量校准装置检测结果的准确性，提高了气体流量校准装置的运行可靠性；采用了单管线、单标准表、单核查表典型结构，具有可扩展性，可用于多管线、多标准表、多核查表独立或联合使用等设计方式的气体流量校准装置上。

以上对本实用新型所提供的一种气体流量校准装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种气体流量校准装置，其特征在于，包括通过管路依次连接的动力单元、标准表、核查表、夹表台位和大气连通口；

所述夹表台位用于将被检表固定连接于所述管路上；

所述动力单元用于为气体连续通过所述标准表、所述核查表和所述被检表提供动力；

所述管路上设置有用于测量所述被检表处管道内气体的温度的第一温度变送器、用于测量所述核查表处管道内气体的温度的第二温度变送器、用于测量所述标准表处管道内气体的温度的第三温度变送器、用于测量所述被检表处管道内绝对压力的第一绝压变送器、用于测量所述核查表处管道内绝对压力的第二绝压变送器以及用于测量所述标准表处管道内绝对压力的第三绝压变送器。

2.根据权利要求1所述的气体流量校准装置，其特征在于，所述核查表的测量范围覆盖所述标准表的测量范围。

3.根据权利要求1所述的气体流量校准装置，其特征在于，还包括连接于所述动力单元与所述标准表之间的流量调节阀。

4.根据权利要求3所述的气体流量校准装置，其特征在于，还包括第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀、第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀；

所述第一截止阀连接于所述大气流通口与所述夹表台位之间，所述第二截止阀连接于所述夹表台位与所述核查表之间，所述第三截止阀连接于所述核查表与所述标准表之间；

所述第一节流阀连接于所述第一截止阀与所述夹表台位之间，所述第二节流阀连接于所述第二截止阀与所述核查表之间，所述第三节流阀连接于所述第三截止阀与所述标准表之间；

所述第一节流阀、所述第二节流阀和所述第三节流阀分别与大气连通。

5.根据权利要求4所述的气体流量校准装置，其特征在于，所述第一截止阀、所述第二截止阀和所述第三截止阀为气动截止球阀。

6.根据权利要求4所述的气体流量校准装置，其特征在于，所述第一节流阀、所述第二节流阀和所述第三节流阀为电磁节流阀。

7.根据权利要求1所述的气体流量校准装置，其特征在于，所述管道上还设置有用于测量所述被检表处管道内和所述核查表处管道内绝对压力的压差的第一差压变送器，以及用于测量所述核查表处管道内和所述标准表处管道内绝对压力的压差的第二差压变送器。

8.根据权利要求1所述的气体流量校准装置，其特征在于，还包括连接于所述核查表与所述夹表台位之间的整流器。

9.根据权利要求1所述的气体流量校准装置，其特征在于，所述动力单元包括变频器和真空泵；

所述真空泵用于以大气为气源，通过所述管路和所述大气连通口进行抽气，使气体连续通过所述标准表、所述核查表和所述被检表；

所述变频器用于调节所述真空泵抽气的气流量大小。

10.根据权利要求1至9任一项所述的气体流量校准装置，其特征在于，还包括控制单元；

所述控制单元包括可编程控制器及电气控制柜，用于对所述标准表、所述核查表、所述被检表、全部温度变送器以及全部压力变送器的测量数据进行数据监测和采集，并用于控制所述动力单元和所述管道上的阀门。