換向閥式pVTt法氣體流量裝置製造方法
2023-04-24 10:36:16
換向閥式pVTt法氣體流量裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種換向閥式pVTt法氣體流量裝置，包括標準容器、緩衝容器、真空泵、智能採集系統、控制系統、前匯管和後匯管；前匯管上設有試驗管道；前匯管和後匯管之間設有噴嘴裝夾段，噴嘴裝夾段包括噴嘴、過渡管道和閥門；後匯管的出氣口分別與連接管和旁通管的一端連接，連接管的另一端與標準容器連接，旁通管的另一端與緩衝容器的進氣口連通；智能採集系統採集充氣前後標準容器內、被檢儀表安裝口Ⅰ處以及試驗管道、前匯管和後匯管內的壓力p和溫度T以及充氣時間t。該裝置實現既能靜態法檢測臨界流流量計，又能動態法檢測各種氣體流量計，特別是高準確度的標準表。
【專利說明】換向閥式PVTt法氣體流量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體流量檢測裝置，尤其涉及一種換向閥式PVTt法氣體流量裝置。
【背景技術】
[0002]PVTt法氣體流量檢測裝置是一種應用廣泛的原始級氣體流量標準計量裝置及設備，其準確度等級高，測量不確定度U可達0.07%或更高，通常作為次級標準使用的文丘裡噴嘴、音速噴嘴等臨界流流量計的量值溯源的原級標準裝置及設備。
[0003]目前，試驗壓力無論是正壓還是負壓的pVTt法氣體流量裝置，檢測時要求充氣前後標準容器內壓力與被測儀表處壓力之比不得大於臨界壓力比Y*，該Y*值與試驗介質、壓力、被檢臨界流氣體流量計的結構等有關，通常Y*取0.528、.85之間，這也就限制了現行PVTt法氣體流量檢測裝置應用和推廣。pVTt法氣體流量裝置尚存在以下問題:(I)只能用於檢測臨界流流量計的計量特性，不能檢測其它流量計如標準表等；(2)因pVTt法氣體流量裝置進氣時試驗管道的流量隨標準容器內壓力變化而變化，不能控制或設定檢測流量；(3) pVTt法氣體流量裝置只能採用靜態法檢測流量儀表，即檢測開始時流量計流量從零增加到設定檢測流量值，停止時流量計流量從設定檢測流量值減小到零，在檢測除臨界流流量計以外的流量計會弓I起檢測誤差較大。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在的上述不足，本發明提供了一種實現既能靜態法檢測臨界流流量計，又能動態法檢測各種氣體流量計，特別是高準確度標準表的換向閥式PVTt法氣體
流量裝置。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明採用了如下技術方案:
換向閥式PVTt法氣體流量裝置，包括標準容器、緩衝容器、真空泵、智能採集系統、控制系統、前匯管和後匯管；所述標準容器上設有閥門K1和閥門I，所述閥門I通過管路與緩衝容器的進氣口連接，所述緩衝容器的出氣口與真空泵連接，閥門K1的出口與標準容器內連通，閥門K1的進口作為被檢儀表安裝口 I ;
所述前匯管上設有至少一支試驗管道，所述試驗管道上從靠近前匯管到遠離前匯管依次設置閥門Km和被檢儀表安裝口II ;所述前匯管和後匯管之間設有至少一支噴嘴裝夾段，所述噴嘴裝夾段包括噴嘴、過渡管道和閥門Kn# ;所述噴嘴的一端與前匯管內連通，所述噴嘴的另一端與過渡管道的一端連接，所述過渡管道的另一端與閥門Kn#的一端連接，閥門Kn#的另一端與後匯管內連通；
所述後匯管的出氣口分別與連接管和旁通管的一端連接，所述連接管的另一端與標準容器連接，所述連接管上安裝閥門K2;所述旁通管的另一端與緩衝容器的進氣口連通，所述旁通管上安裝閥門K3;
所述智能採集系統包括設置在標準容器上、被檢儀表安裝口 I處、試驗管道上、前匯管上和後匯管上的壓力傳感器和溫度傳感器，所述試驗管道上的壓力傳感器和溫度傳感器設置在被檢儀表安裝口 II的進氣前側；智能採集系統用於實時採集充氣前後標準容器內、被檢儀表安裝口 I處以及試驗管道、前匯管和後匯管內的壓力P和溫度T以及充氣時間t;
所述控制系統用於控制閥門K1、閥門K2、閥門K3、閥門1、閥門Km和閥門Kn#的開關、真空泵的啟停以及噴嘴的選擇。
[0006]作為本發明的一種優選方案，所述緩衝容器和真空泵連接的管路上安裝閥門II，所述控制系統還用於控制閥門II。
[0007]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
1、提出基於PVTt測量原理，在現有PVTt法氣體流量檢測裝置設計的基礎上:(I)增加音速噴嘴組作壓力場隔離和流量設定；(2)增加換向閥、旁通管及控制系統；(3)增加試驗管道，檢測不同口徑的流量儀表。該裝置實現既能靜態法檢測臨界流流量計，又能動態法檢測各種氣體流量計，特別是高準確度的標準表。該流量裝置不僅是一套PVTt法，同時也可作為一套相應流量範圍的音速噴嘴並聯法氣體流量裝置。[0008]2、該裝置在檢測過程中，使用「換向閥」控制氣體流實現pVTt法裝置能動態檢測氣體流量儀表特別是標準表。本裝置測量中:PVTt法裝置的測量不確定度可達U=0.065%，左=2，可檢測0.2級及以下的臨界流流量計(含音速噴嘴)和其它各種氣體流量儀表；音速噴嘴氣體流量檢測裝置的測量不確定度可達U=0.25%，^=2，可以檢測I級及以下的各種氣體流量儀表。
[0009]3、該裝置即可作pVTt法流量檢測裝置，也可作為音速噴嘴並聯法流量裝置使用。成本低，佔地面積較少，檢測效率高。
[0010]3、本發明也可對現有單個標準容積的pVTt氣體流量檢測裝置的改造和提升檢測能力將起到積極的指導作用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為換向閥式PVTt法氣體流量裝置(負壓)原理圖；
圖2為換向閥式20m3pVTt法氣體流量裝置(負壓)原理圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細地描述。
[0013]圖1為換向閥式pVTt法氣體流量裝置(負壓)原理圖，包括標準容器、緩衝容器、真空泵、智能採集系統、控制系統、前匯管和後匯管。標準容器上設有閥門K1和閥門I，閥門I通過管路與緩衝容器的進氣口連接，緩衝容器的出氣口與真空泵連接，緩衝容器和真空泵連接的管路上安裝閥門II。閥門K1的出口與標準容器內連通，閥門K1的進口作為被檢儀表安裝口I。
[0014]前匯管上設有至少一支試驗管道，試驗管道上從靠近前匯管到遠離前匯管依次設置閥門Km和被檢儀表安裝口 II。前匯管和後匯管之間設有至少一支噴嘴裝夾段，噴嘴裝夾段包括噴嘴、過渡管道和閥門κη#。噴嘴的一端與前匯管內連通，噴嘴的另一端與過渡管道的一端連接，過渡管道的另一端與閥門Kn#的一端連接，閥門Kn#的另一端與後匯管內連通。後匯管的出氣口分別與連接管和旁通管的一端連接，連接管的另一端與標準容器連接，連接管上安裝閥門κ2。旁通管的另一端與緩衝容器的進氣口連通，旁通管上安裝閥門κ3。
[0015]智能採集系統包括設置在標準容器上、被檢儀表安裝口 I處、試驗管道上、前匯管上和後匯管上的壓力傳感器和溫度傳感器，試驗管道上的壓力傳感器和溫度傳感器設置在被檢儀表安裝口 II的進氣前側。智能採集系統用於實時採集充氣前後標準容器內、被檢儀表安裝口 I處以及試驗管道、前匯管和後匯管內的壓力P和溫度T以及充氣時間t、溼度等並運算處理得到檢測結果。控制系統用於控制閥門K1、閥門K2、閥門K3、閥門1、閥門1和閥門Kn#的開關、真空泵的啟停以及噴嘴的選擇。
[0016]對圖1的說明:
1、圖中虛線右邊部分為本發明增加的部分:增加音速噴嘴作壓力場隔離和設定，增加閥門K2、閥門K3組成換向閥，增加各種口徑試驗管道檢測各種口徑、型號規格的流量計。在標準容器上增加一條進氣管道(即連接管)及閥門K2並與後匯管和旁通管相連，旁通管安裝閥門K3並與緩衝容器相連；由控制系統自動控制進氣管道上的閥門K2和旁通管上的閥門K3實現「二位一通換向閥」功能。
[0017]2、K1~Km為被檢流量計選擇閥門。K1打開K2關閉，實現目前以靜態檢測方式檢測臨界流流量計(如噴嘴)。K2打開K1關閉，以噴嘴作壓力場隔離和流量控制和設定，採用靜態和動態檢測方式檢測各種型號規格的被檢流量計。
[0018]3、Zi~ZnS不同開孔直徑d及流量的音速噴嘴，這些噴嘴將標準容器內壓力場與被檢儀表處壓力場隔離屯#~K n為高真空閥門，控制這些閥門的開關可控制和設定流量。音速噴嘴能在臨界壓力比以內能有效地將標準容器內壓力場與被檢儀表處壓力場進行隔離，使被檢儀表處壓 力不會突變，保護被檢儀表不會因壓力突變和流量突變被破壞。在標準容器上遊使用音速噴嘴組和相應口徑閥門組進行流量控制、調節、設定。音速噴嘴標準狀態下體積流量為0.5 m3/h、l m3/h、2 m3/h……20^1) m3/h (m為噴嘴個數)，保證在最大流量為2m m3/h範圍以內檢測流量均可調節，流量調節的靈敏度為最小噴嘴的狀態流量。音速噴嘴組前後均設置大匯管，以便測量噴嘴使用時滯止壓力和溫度。在前匯管處根據流量大小、檢測儀表口徑等增設相應試驗管段。
[0019]4、K2、K3組成換向閥。K1常關時:氣體流經被檢表、選擇噴嘴Zp後匯管後，當K2關閉，K3打開，氣體經旁通管進入緩衝容器，緩衝容器內的氣體並被真空泵抽走；當K3關閉，K2打開時，向標準容器內充氣。
[0020]5、p、T、t分別為壓力、溫度和時間測量；丨、丨、一為氣體流向。
[0021 ] 6、緩衝容器可根據裝置流量大小由一個或多個壓力容器組成。
[0022]7、控制系統用於控制閥門開關、噴嘴選擇、真空泵啟停等。
[0023]8、智能採集系統用於實時採集充氣前後標準容器內和被檢儀表的安裝口處的壓力和溫度以及充氣時間、溼度等並運算處理得到檢測結果。
[0024]圖1中虛線左邊為現有pVTt法流量檢測裝置的標準容器，工作氣源、採集系統和控制系統。工作氣源可有真空泵、空壓機等產生，也可接至外來的真空氣源或高壓氣源。虛線右邊為增加結構:1、根據需要，設計不同口徑的試驗管道並安裝在前匯管前；每根試驗管道由前後直管段、閥門、壓力溫度取壓接口等組成，被檢流量儀表安裝在前後直管段之間。2、前匯管與後匯管之間，根據裝置流量範圍和流量設定靈敏度決定噴嘴安裝數量η並安裝η個噴嘴裝夾段；每個噴嘴裝夾段由噴嘴、過渡段、閥門等組成；前匯管與後匯管均安裝壓力溫度取壓接口 ；控制噴嘴裝夾段中閥門可控制和設定流量。3、後匯管與連接管和旁通管相連。4、連接管與標準容器之間安裝閥門，旁通管與緩衝容器之間安裝閥門；這兩個閥門由控制系統自動控制實現「二位一通」換向閥功能。
[0025]圖2為換向閥式20m3pVTt法氣體流量裝置(負壓)原理圖，該裝置可檢測最大流量達2000 m3/h的0.2級臨界流流量計(含音速噴嘴)和其它各種氣體流量儀表特別是標準表。
[0026]該裝置標準容器上遊使用音速噴嘴組進行流量穩定及調節，噴嘴組上下遊均設計有DN400匯管，每個噴嘴後均安裝有高真空擋板閥，13個音速噴嘴標準狀態下體積流量分別為 0.5 m3/h、l m3/h、2 ια/h......1024 m3/h，可調節流量範圍(0.5 ?2048) m3/h。
[0027]裝置中:20m3標準容器每個出入口及噴嘴切換閥均選用高真空擋板閥，確保閥門無內漏和外漏。
[0028]在圖2中:關閉K2、K3，打開K1，可作為傳統的pVTt法流量檢測裝置使用，檢測臨界流流量計(含音速噴嘴)。關閉K1，控制1(2、1(3及噴嘴後閥門組，可利用pVTt法流量檢測裝置檢測高準確度的標準表。關閉KpK2，打開K3，控制噴嘴後閥門組，可作為音速噴嘴氣體流量檢測裝置使用，檢測常規的各種氣體流量儀表。
[0029]裝置共使用3支0.04級的羅斯蒙特絕對壓力變送器分別測量20m3容器內、後匯管、儀表處壓力，使用3個20位高精度A/D模塊將電壓信號轉換成數位訊號；使用50隻PtlOO溫度傳感器測量20m3容器內的平均溫度，I只ptlOO溫度傳感器測量儀表處溫度，使用24個3通道的8017溫度模塊將電阻值轉換成溫度數位訊號，使用2個8520通訊模塊將數位訊號與計算機串口通信反饋給控制程序。裝置使用PCX8354卡作為控制板卡，採集/控制儀表脈衝信號、閥門啟停信號、時間。
[0030]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.換向閥式pVTt法氣體流量裝置，包括標準容器、緩衝容器、真空泵、智能採集系統和控制系統；所述標準容器上設有閥門K1和閥門I，所述閥門I通過管路與緩衝容器的進氣口連接，所述緩衝容器的出氣口與真空泵連接，閥門K1的出口與標準容器內連通，閥門K1的進口作為被檢儀表安裝口 I ;其特徵在於:還包括前匯管和後匯管； 所述前匯管上設有至少一支試驗管道，所述試驗管道上從靠近前匯管到遠離前匯管依次設置閥門Km和被檢儀表安裝口II ;所述前匯管和後匯管之間設有至少一支噴嘴裝夾段，所述噴嘴裝夾段包括噴嘴、過渡管道和閥門Kn# ;所述噴嘴的一端與前匯管內連通，所述噴嘴的另一端與過渡管道的一端連接，所述過渡管道的另一端與閥門Kn#的一端連接，閥門Kn#的另一端與後匯管內連通； 所述後匯管的出氣口分別與連接管和旁通管的一端連接，所述連接管的另一端與標準容器連接，所述連接管上安裝閥門K2;所述旁通管的另一端與緩衝容器的進氣口連通，所述旁通管上安裝閥門K3; 所述智能採集系統包括設置在標準容器上、被檢儀表安裝口 I處、試驗管道上、前匯管上和後匯管上的壓力傳感器和溫度傳感器，所述試驗管道上的壓力傳感器和溫度傳感器設置在被檢儀表安裝口 II的進氣前側；智能採集系統用於實時採集充氣前後標準容器內、被檢儀表安裝口 I處以及試驗管道、前匯管和後匯管內的壓力P和溫度T以及充氣時間t; 所述控制系統用於控制閥門K1、閥門K2、閥門K3、閥門1、閥門Km和閥門Kn#的開關、真空泵的啟停以及噴嘴的選擇。
2.根據權利要求1所述的換向閥式pVTt法氣體流量裝置，其特徵在於:所述緩衝容器和真空泵連接的管路上安裝閥門II，所述控制系統還用於控制閥門II的開關。
【文檔編號】G01F25/00GK103837215SQ201410113092
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】龔中字, 龔磊, 吳明清, 陳風華, 李霞, 江寧 申請人:重慶市計量質量檢測研究院