一種流量計在線檢定裝置製造方法

2023-12-03 23:31:06

一種流量計在線檢定裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種流量計在線檢定裝置，包括活塞式液體標準體積管和檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置，活塞式液體標準體積管包括計量缸體組件、光電導向機構、液壓系統和氮氣壓系統，計量缸體組件包括計量缸體和計量活塞；光電導向機構包括定位架、線性導軌、計量活塞杆和多個光電檢測開關；檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置包括微控制器模塊、WIFI無線傳輸模塊、DTU無線傳輸模塊、COM串行通訊接口電路模塊、密度計信號採集電路模塊、流量計信號採集電路模塊、變送器信號採集電路模塊、體積管信號採集電路模塊。本實用新型結構緊湊，使用輕便靈活，流量計檢定精度高，重複性好，安全可靠，實現成本低，使用壽命長，應用範圍廣。
【專利說明】一種流量計在線檢定裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及流量計檢定【技術領域】，尤其是涉及一種流量計在線檢定裝置。
【背景技術】
[0002]流量計檢定既可以採用在實驗室(離線)檢定的方式，也可以採用在線檢定的方式。實驗室檢定存在以下問題:(1)檢定介質銅實際測量的介質不一樣，其物性參數也就不同，(2)檢定時的工況如溫度、壓力等同流量計的應用工況不一致，(3)流量計的安裝形式同現場也存在很大差異。因此，在實驗室對流量計所作的檢定或性能評價，同流量計實際使用的性能是有差別的，這跟準確計量的目標相去甚遠。為了解決以上問題，就要採用流量計在線檢定裝置對流量計進行檢定，但是，現有技術中的流量計在線檢定裝置還存在著以下缺陷和不足:(1)體積大且笨重，(2)不能很好地保證液流處於密閉狀態，不能保證檢定工況不發生變化，使得計量不準確，同時也不能保證檢定現場的安全；(3)存在著對液流的擾動，影響了流量計檢定精度；(3 )成本高，使用壽命短。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種流量計在線檢定裝置，其結構緊湊，設計新穎合理，使用輕便靈活，流量計檢定精度高，重複性好，安全可靠，實現成本低，使用壽命長，能夠廣泛應用於石油、煉油、石化及科研部門。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是:一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:包括活塞式液體標準體積管和檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置，所述活塞式液體標準體積管包括計量缸體組件、光電導向機構、液壓系統和氮氣壓系統，所述計量缸體組件包括計量缸體和設置在計量缸體內部的計量活塞，所述計量活塞包括外輪廓與計量缸體內輪廓相配合的大活塞和用於打開或封堵設置在大活塞上的液流通道的小活塞，所述液流通道內輪廓的形狀與所述小活塞外輪廓的形狀相配合，所述小活塞通過提動閥與所述大活塞連接，所述計量缸體的一端連接有進液管，所述計量缸體的另一端連接有出液管，所述計量缸體連接進液管的一端連接有入口法蘭，所述計量缸體連接出液管的一端連接有出口法蘭；所述光電導向機構包括與出口法蘭固定連接的定位架、安裝在定位架上的線性導軌和安裝在定位架內部的計量活塞杆，所述定位架上位於線性導軌旁側設置有多個用於對計量活塞的位置進行檢測的光電檢測開關，所述計量活塞杆的一端位於所述定位架內且端部連接有滑輪安裝座，所述滑輪安裝座上安裝有用於遮擋光電檢測開關發射出的光線的遮光器和能夠在線性導軌上滑動的滑輪，所述計量活塞杆的另一端穿出到所述定位架外部且穿過所述出口法蘭並與小活塞固定連接；所述液壓系統包括油箱和活塞式液壓缸，所述油箱的出油口通過出油管和設置在出油管上的液壓泵與活塞式液壓缸的進油口相接，所述油箱的回油口通過回油管和設置在回油管上的液壓電磁閥與活塞式液壓缸的回油口相接，所述活塞式液壓缸的進油口和回油口均與所述活塞式液壓缸的有杆腔相連通，所述液壓泵上連接有用於拖動液壓泵的電機，所述活塞式液壓缸的液壓缸活塞杆穿過所述入口法蘭並與所述小活塞固定連接；所述氮氣壓系統包括氮氣罐，所述氮氣罐通過氮氣輸送管道和設置在氮氣輸送管道上的氮氣輸送電磁閥與所述活塞式液壓缸的無杆腔相連通；所述檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置包括微控制器模塊和為裝置中各用電模塊供電的電源模塊，以及與微控制器模塊相接的數據存儲電路模塊、WIFI無線傳輸模塊、DTU無線傳輸模塊和COM串行通訊接口電路模塊，所述微控制器模塊的輸入端接有密度計信號採集電路模塊、流量計信號採集電路模塊、變送器信號採集電路模塊和體積管信號採集電路模塊，所述微控制器模塊的輸出端接有電機驅動電路模塊、液壓電磁閥驅動電路模塊和氮氣輸送電磁閥驅動電路模塊，所述電源模塊包括用於將交流電源輸出的交流電轉換為直流電的交直流轉換電路模塊，以及與交直流轉換電路模塊相接的DTU電源電路模塊、微控制器電源電路模塊、密度計信號採集電源電路模塊、流量計信號採集電源電路模塊、變送器信號採集電源電路模塊和體積管信號採集電源電路模塊，所述DTU電源電路模塊的輸出端接有COM電源電路模塊，所述COM電源電路模塊的輸出端接有WIFI電源電路模塊；多個所述光電檢測開關均與所述體積管信號採集電路模塊相接，所述電機與所述電機驅動電路模塊相接，所述液壓電磁閥與所述液壓電磁閥驅動電路模塊相接，所述氮氣輸送電磁閥與所述氮氣輸送電磁閥驅動電路模塊相接。
[0005]上述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述計量缸體的外圍纏繞有電伴熱帶，所述電伴熱帶的外圍設置有保溫筒，所述保溫筒的外圍設置有保護筒；所述計量缸體由一體成型的第一段計量缸體、第二段計量缸體和第三段計量缸體構成，所述第一段計量缸體外輪廓的形狀、第二段計量缸體外輪廓的形狀和第三段計量缸體體外輪廓的形狀均為圓柱形，所述第一段計量缸體的外徑、第二段計量缸體的外徑和第三段計量缸體的外徑均相等，所述第一段計量缸體內輪廓的形狀和第三段計量缸體內輪廓的形狀均為圓柱形，所述第三段計量缸體內輪廓的直徑大於所述第一段計量缸體內輪廓的直徑，所述第二段計量缸體內輪廓的形狀為圓臺形，所述圓臺的側面展開圖的圓心角的度數為30°~60° ;所述第一段計量缸體的長度為135cm~155cm，所述第二段計量缸體的長度與第三段計量缸體
的長度的和為所述第一段計量缸體的長度的^ ~

10 8`[0006]上述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述液流通道內輪廓的形狀和所述小活塞的外輪廓的形狀均為圓臺狀，所述大活塞與計量缸體內壁之間設置有聚醚聚氨酯密封圈；所述提動閥包括套裝在所述液壓缸活塞杆上的滑套和彈簧，以及與滑套固定連接的多根連杆，所述彈簧的一端與所述滑套固定連接，所述彈簧的另一端與所述小活塞固定連接，多根所述連杆均與所述大活塞固定連接；所述出口法蘭上設置有提動閥限位器，所述入口法蘭上設置有活塞限位器，所述提動閥限位器和活塞限位器均與所述微控制器模塊的輸入端相接。
[0007]上述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述進液管上順著液流方向從前到後依次設置有過濾器和進液緩衝罐，所述進液緩衝罐的頂部設置有進液排氣閥，所述進液緩衝罐的底部設置有進液排汙閥；所述出液管上設置有出液緩衝罐，所述出液緩衝罐的頂部設置有出液排氣閥，所述出液緩衝罐的底部設置有出液排汙閥。
[0008]上述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述光電檢測開關的數量為三個且分別為用於對計量活塞的初始位置進行檢測的第一光電檢測開關、用於對計量活塞的檢定開始位置進行檢測的第二光電檢測開關和用於對計量活塞的檢定結束位置進行檢測的第三光電檢測開關；所述定位架上設置有用於對第二光電檢測開關和第三光電檢測開關之間的距離進行標定的定距杆。
[0009]上述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述液壓電磁閥的數量為兩個且分別為第一液壓電磁閥和第二液壓電磁閥，所述回油管的數量為兩根且分別為第一回油管和第二回油管，所述活塞式液壓缸的回油口上接有三通管接頭，所述第一回油管和第二回油管分別與三通管接頭的兩個埠相接，所述活塞式液壓缸的回油口通過三通管接頭、第一回油管和設置在第一回油管上的第一液壓電磁閥與油箱的第一回油口相接，所述活塞式液壓缸的回油口通過三通管接頭、第二回油管和設置在第二回油管上的第二液壓電磁閥與油箱的第二回油口相接；所述出油管上設置有溢流閥和壓力表，所述溢流閥通過第三回油管與油箱的第三回油口相接。
[0010]上述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述微控制器模塊主要由單片機MSP430F5438 構成。
[0011]上述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述密度計信號採集電路模塊包括用於採集密度計輸出的4mA-20mA電流信號的電流信號採集電路模塊和用於採集密度計輸出的頻率脈衝信號的第一頻率脈衝信號採集電路模塊，所述電流信號採集電路模塊和第一頻率脈衝信號採集電路模塊均與所述微控制器模塊相接；所述流量計信號採集電路模塊為用於採集流量計輸出的頻率脈衝信號的第二頻率脈衝信號採集電路模塊。
[0012]上述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述變送器信號採集電路模塊為RS-485通信接口電路模塊，所述入口法蘭上設置有用於對體積管進口處液體壓力進行檢測的體積管進口壓力變送器和用於對體積管進口處液體溫度進行檢測的體積管進口溫度變送器，所述定距杆上設置有用於對定距杆的溫度進行檢測的定距杆溫度變送器，所述氮氣輸送管道上設置有氮氣壓力變送器，所述出油管上靠近所述活塞式液壓缸的位置處設置有用於對進入活塞式液壓缸的液壓油壓力進行檢測的液壓油壓力變送器，所述體積管進口壓力變送器、體積管進口溫度變送器、定距杆溫度變送器、氮氣壓力變送器和液壓油壓力變送器均與所述RS-485通信接口電路模塊相接。
[0013]上述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述體積管信號採集電路模塊由用於對多個光電檢測開關輸出的信號進行濾波整形的施密特觸發器電路和與施密特觸發器電路相接的光電隔離電路構成。
[0014]本實用新型與現有技術相比具有以下優點:
[0015]1、本實用新型結構緊湊，設計新穎合理，實現方便，使用輕便靈活。
[0016]2、本實用新型大活塞與計量缸體內壁之間設置有聚醚聚氨酯密封圈，聚醚聚氨酯密封圈的摩擦力小，且密封效果好，具有長久形狀記憶性和耐磨性，起到了計量活塞引入、導向、清掃、密封等作用，長期使用都不會出現密封性能差的現象，能夠很好地保證液流處於密閉狀態，避免了洩漏，同時能夠保證檢定工況不發生變化，使得計量準確，重複性好，同時也不能保證檢定現場的安全。
[0017]3、本實用新型計量活塞包括外輪廓與計量缸體內輪廓相配合的大活塞和用於打開或封堵設置在大活塞上的液流通道的小活塞，液流通道內輪廓的形狀與小活塞外輪廓的形狀相配合，小活塞通過提動閥與大活塞連接，設計獨特，檢定過程中和靜止狀態時液流方向一致，減少了對液流的擾動，提高了流量計檢定的精度。
[0018]4、本實用新型計量活塞與計量缸體內壁之間能夠形成環行間隙，液流中帶有的汙物能夠從環形間隙中排出，使得計量缸體內排汙通暢，計量活塞完成行程後，計量缸體內底部不存殘留汙物，能夠防止刮傷腐蝕計量活塞和計量缸體內壁。
[0019]5、本實用新型的實現成本低，使用壽命長。
[0020]6、本實用新型可在現場對流量計進行實液檢定，能夠克服工作條件和檢定條件不同而引起的誤差，在檢定過程中，不需啟、停流量計，消除了因啟、停流量計而引起的誤差，同時也消除了因液體蒸發、工作條件的差別造成的誤差，能夠廣泛應用於石油、煉油、石化及科研部門。
[0021]綜上所述，本實用新型結構緊湊，設計新穎合理，使用輕便靈活，流量計檢定精度高，重複性好，安全可靠，實現成本低，使用壽命長，能夠廣泛應用於石油、煉油、石化及科研部門。
[0022]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型各部分的連接關係示意圖。
[0024]圖2為本實用新型檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置的電路原理框圖。
[0025]圖3為本實用新型計量缸體、電伴熱帶、保溫筒、保護筒的連接關係示意圖。
[0026]圖4為本實用新型使用時活塞式液體標準體積管在底盤上的布設位置示意圖。
[0027]圖5為本實用新型活塞式液體標準體積管的第一種使用狀態示意圖。
[0028]圖6為本實用新型活塞式液體標準體積管的第二種使用狀態示意圖。
[0029]圖7為本實用新型活塞式液體標準體積管的第三種使用狀態示意圖。
[0030]附圖標記說明:
[0031]1-1一第一段計量缸體；1-2—第二段計量缸體；1-3—第二段計量缸體；
[0032]2—大活塞；3—小活塞；4一滑套；
[0033]5—彈簧；6—連杆；7—進液管；
[0034]8—出液管；9—入口法蘭；10—出口法蘭；
[0035]11 一定位架；12—線性導軌；13—計量活塞杆；
[0036]14一第一光電檢測開關；15—第二光電檢測開關；
[0037]16—第三光電檢測開關；17—定距杆；
[0038]18—滑輪安裝座；19一遮光器；20—滑輪；
[0039]21—油箱；22—活塞式液壓缸；22-1—液壓缸活塞杆；
[0040]22-2一液壓缸活塞；23—出油管；24—液壓泵；
[0041]25—第一回油管；26—第二回油管；27—第一液壓電磁閥；
[0042]28一第二液壓電磁閥；29—二通管接頭；30—電機；
[0043]31 一溢流閥；32—壓力表；33—第二回油管；
[0044]34一氮氣罐；35—氮氣輸送管道；36—氮氣輸送電磁閥；
[0045]37—電伴熱帶；38—保溫筒；39—保護筒；
[0046]40—過濾器；41 一進液緩衝罐；42—進液排氣閥；[0047]43—進液排汙閥；44一出液緩衝罐；45—出液排氣閥；
[0048]46—出液排汙閥；47—底盤；48—液流通道；
[0049]49一聚醚聚氨酯密封圈；50—提動閥限位器；51—活塞限位器；
[0050]52—檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置；52-1—微控制器模塊；
[0051]52-2—交直流轉換電路模塊；52-3 — WIFI電源電路模塊；
[0052]52-4 — DTU電源電路模塊；52-5 — COM電源電路模塊；
[0053]52-6—微控制器電源電路模塊；52-7—密度計信號採集電源電路模塊；
[0054]52-8—流量計信號採集電源電路模塊；
[0055]52-9—變送器信號採集電源電路模塊；
[0056]52-10—體積管信號採集電源電路模塊；52-11—數據存儲電路模塊；
[0057]52-12—WIFI無線傳輸模塊；52-13 — DTU無線傳輸模塊；
[0058]52-14—COM串行通訊接口電路模塊；52_15—密度計信號採集電路模塊；
[0059]52-16—流量計信號採集電路模塊；52-17—變送器信號採集電路模塊；
[0060]52-18—體積管信號採集電路模塊；52-19—電機驅動電路模塊；
[0061 ]52-20—液壓電磁閥驅動電路模塊；
[0062]52-21—氮氣輸送電磁閥驅動電路模塊；
[0063]52-22一電流/[目號米集電路模塊；
[0064]52-23—第一頻率脈衝信號採集電路模塊；
[0065]52-24—施密特觸發器電路；52-25—光電隔離電路；
[0066]53—體積管進口壓力變送器；54—體積管進口溫度變送器；
[0067]55—定距杆溫度變送器；56—氮氣壓力變送器；
[0068]57一液壓油壓力變送器。
【具體實施方式】
[0069]如圖1和圖2所示，本實用新型包括活塞式液體標準體積管和檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置52，所述活塞式液體標準體積管包括計量缸體組件、光電導向機構、液壓系統和氮氣壓系統，所述計量缸體組件包括計量缸體和設置在計量缸體內部的計量活塞，所述計量活塞包括外輪廓與計量缸體內輪廓相配合的大活塞2和用於打開或封堵設置在大活塞2上的液流通道48的小活塞3，所述液流通道48內輪廓的形狀與所述小活塞3外輪廓的形狀相配合，所述小活塞3通過提動閥與所述大活塞2連接,所述計量缸體的一端連接有進液管7，所述計量缸體的另一端連接有出液管8，所述計量缸體連接進液管7的一端連接有入口法蘭9，所述計量缸體連接出液管8的一端連接有出口法蘭10 ;所述光電導向機構包括與出口法蘭10固定連接的定位架11、安裝在定位架11上的線性導軌12和安裝在定位架11內部的計量活塞杆13，所述定位架11上位於線性導軌12旁側設置有多個用於對計量活塞的位置進行檢測的光電檢測開關，所述計量活塞杆13的一端位於所述定位架11內且端部連接有滑輪安裝座18，所述滑輪安裝座18上安裝有用於遮擋光電檢測開關發射出的光線的遮光器19和能夠在線性導軌12上滑動的滑輪20，所述計量活塞杆13的另一端穿出到所述定位架11外部且穿過所述出口法蘭10並與小活塞3固定連接；所述液壓系統包括油箱21和活塞式液壓缸22，所述油箱21的出油口通過出油管23和設置在出油管23上的液壓泵24與活塞式液壓缸22的進油口相接，所述油箱21的回油口通過回油管和設置在回油管上的液壓電磁閥與活塞式液壓缸22的回油口相接，所述活塞式液壓缸22的進油口和回油口均與所述活塞式液壓缸22的有杆腔相連通，所述液壓泵24上連接有用於拖動液壓泵24的電機30，所述活塞式液壓缸22的液壓缸活塞杆22-1穿過所述入口法蘭9並與所述小活塞3固定連接；所述氮氣壓系統包括氮氣罐34，所述氮氣罐34通過氮氣輸送管道35和設置在氮氣輸送管道35上的氮氣輸送電磁閥36與所述活塞式液壓缸22的無杆腔相連通；所述檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置52包括微控制器模塊52-1和為裝置中各用電模塊供電的電源模塊，以及與微控制器模塊52-1相接的數據存儲電路模塊52-11、WIFI無線傳輸模塊52-12、DTU無線傳輸模塊52-13和COM串行通訊接口電路模塊52-14，所述微控制器模塊52-1的輸入端接有密度計信號採集電路模塊52-15、流量計信號採集電路模塊52-16、變送器信號採集電路模塊52-17和體積管信號採集電路模塊52-18，所述微控制器模塊52-1的輸出端接有電機驅動電路模塊52-19、液壓電磁閥驅動電路模塊52-20和氮氣輸送電磁閥驅動電路模塊52-21,所述電源模塊包括用於將交流電源輸出的交流電轉換為直流電的交直流轉換電路模塊52-2，以及與交直流轉換電路模塊52-2相接的DTU電源電路模塊52-4、微控制器電源電路模塊52-6、密度計信號採集電源電路模塊52-7、流量計信號採集電源電路模塊52-8、變送器信號採集電源電路模塊52-9和體積管信號採集電源電路模塊52-10，所述DTU電源電路模塊52-4的輸出端接有COM電源電路模塊52_5，所述COM電源電路模塊52-5的輸出端接有WIFI電源電路模塊52-3 ;多個所述光電檢測開關均與所述體積管信號採集電路模塊52-18相接，所述電機30與所述電機驅動電路模塊52-19相接，所述液壓電磁閥與所述液壓電磁閥驅動電路模塊52-20相接，所述氮氣輸送電磁閥36與所述氮氣輸送電磁閥驅動電路模塊52-21相接。具體實施時，交直流轉換電路模塊52-2主要由北京鑫達飛電子技術開發有限公司生產的AC/DC電源模塊DFA30-S24N構成，能夠將交流電源輸出的220V交流電轉換成直流24V、1.25A的主電源；再由主電源分配至DTU電源電路模塊52-4、微控制器電源電路模塊52-6、密度計信號採集電源電路模塊52-7、流量計信號採集電源電路模塊52-8、變送器信號採集電源電路模塊52-9和體積管信號採集電源電路模塊52-10，DTU電源電路模塊52-4再分配給COM電源電路模塊52_5，COM電源電路模塊52-5再分配給WIFI電源電路模塊52-3 ;其中，DTU電源電路模塊52_4為12V電源電路模塊，COM電源電路模塊52-5為5V電源電路模塊，WIFI電源電路模塊52_3為3.3V電源電路模塊，微控制器電源電路模塊52-6為3.3V電源電路模塊，密度計信號採集電源電路模塊52-7、流量計信號採集電源電路模塊52-8、變送器信號採集電源電路模塊52-9和體積管信號採集電源電路模塊52-10均為24V電源電路模塊。
[0070]結合圖3，本實施例中，所述計量缸體的外圍纏繞有電伴熱帶37，所述電伴熱帶37的外圍設置有保溫筒38，所述保溫筒38的外圍設置有保護筒39 ;具體實施時，所述保溫筒38由保溫巖棉材料製成，具有穩定的耐溫性和較低的導熱係數，還具備遇潮溼後性能恢復的優點；所述保護筒39為不鏽鋼捲筒，用於實現計量缸體預熱、保溫、防護等綜合功能。
[0071]如圖1所示，本實施例中，所述計量缸體由一體成型的第一段計量缸體1-1、第二段計量缸體1-2和第三段計量缸體1-3構成，所述第一段計量缸體1-1外輪廓的形狀、第二段計量缸體1-2外輪廓的形狀和第三段計量缸體1-3體外輪廓的形狀均為圓柱形，所述第一段計量缸體1-1的外徑、第二段計量缸體1-2的外徑和第三段計量缸體1-3的外徑均相等，所述第一段計量缸體1-1內輪廓的形狀和第三段計量缸體1-3內輪廓的形狀均為圓柱形，所述第三段計量缸體1-3內輪廓的直徑大於所述第一段計量缸體1-1內輪廓的直徑，所述第二段計量缸體1-2內輪廓的形狀為圓臺形，所述圓臺的側面展開圖的圓心角的度數為30°~60° ;所述第一段計量缸體1-1的長度為135cm~155cm，所述第二段計量缸體1_2
的長度與第三段計量缸體1-3的長度的和為所述第一段計量缸體1-1的長度的^ ~ I。本
實用新型計量缸體與現有技術中的相比，第一段計量缸體1-1相當於是現有技術中的計量缸體，而第二段計量缸體1-2和第三段計量缸體1-3是新加長的計量缸體，且所述第三段計量缸體1-3內輪廓的直徑大於所述第一段計量缸體1-1內輪廓的直徑，並在第三段計量缸體1-3與第一段計量缸體1-1之間採用第二段計量缸體1-2進行過渡，既不會給計量活塞造成阻擋，又能在計量活塞與計量缸體內壁之間形成環行間隙，液流中帶有的汙物能夠從環形間隙中排出，使得計量缸體內排汙通暢，計量活塞完成行程後，計量缸體內底部不存殘留汙物，能夠防止刮傷腐蝕計量活塞和計量缸體內壁；由於有光電導向機構的導向作用，而且所述小活塞3通過提動閥與所述大活塞2連接，因此，計量活塞與計量缸體內壁之間形成環行間隙時，也不會脫落離開原來的位置，保證了計量活塞的活動自如。具體實施時，所述第一段計量缸體1-1的長度為145cm，所述第二段計量缸體1-2的長度與第三段計量缸體1-3的長度的和為15cm ;另外，所述第一段計量缸體1-1、第二段計量缸體1_2和第三段計量缸體1-3均由碳鋼製成，研磨後內表面鍍硬鉻或化學鍍鎳，充分保證了內表面的光潔度、耐磨性和防鏽蝕性。
[0072]如圖I所示，本實施例中，所述液流通道48內輪廓的形狀和所述小活塞3的外輪廓的形狀均為圓臺狀，所述大活塞2與計量缸體內壁之間設置有聚醚聚氨酯密封圈49 ;聚醚聚氨酯密封圈49的摩擦力小，且密封效果好，具有長久形狀記憶性和耐磨性，起到了計量活塞引入、導向、清掃、密封等作用。所述提動閥包括套裝在所述液壓缸活塞杆22-1上的滑套4和彈簧5，以及與滑套4固定連接的多根連杆6，所述彈簧5的一端與所述滑套4固定連接，所述彈簧5的另一端與所述小活塞3固定連接，多根所述連杆6均與所述大活塞2固定連接；由於小活塞3與液壓缸活塞杆22-1連接，小活塞3又通過提動閥與大活塞2連接，因此計量活塞整體能夠與液壓缸活塞杆22-1同步運動，即與活塞式液壓缸22內的液壓缸活塞22-2同步運動。所述提動閥能夠在液壓、氮氣壓及彈簧壓力的協調作用下，帶動大活塞2運動，使得小活塞3打開或封堵設置在大活塞2上的液流通道48，使液流在檢定過程中和計量活塞返回上遊等各種狀態始終方向不變。其中，液流入口處為上遊，液流出口處為下遊，即連接進液管7的一端為上遊，連接出液管8的一端為下遊。
[0073]如圖I所示，本實施例中，所述出口法蘭10上設置有提動閥限位器50，所述入口法蘭9上設置有活塞限位器51，所述提動閥限位器50和活塞限位器51均與所述微控制器模塊52-1的輸入端相接。當大活塞2與提動閥呈閉合狀態移至提動閥限位器50時，提動閥到位停止，此時液流推動大活塞2使彈簧5壓縮，大活塞2與提動閥分離並保持一定的環形間隙，保證了計量活塞在下遊時液流通道48是打開的；當大活塞2與提動閥呈開啟狀態移至活塞限位器51時，大活塞2到位停止，此時活塞式液壓缸22作用，拉動提動閥使彈簧壓縮，大活塞2與提動閥分離並保持一定的環形間隙，保證了計量活塞在上遊時液流通道48是打開的；這樣就使得計量活塞在上、下遊位置時，液流通道48總是打開的，保證了該體積管在各種狀態下液流方向不變。
[0074]如圖1所示，本實施例中，所述進液管7上順著液流方向從前到後依次設置有過濾器40和進液緩衝罐41，所述進液緩衝罐41的頂部設置有進液排氣閥42，所述進液緩衝罐41的底部設置有進液排汙閥43 ;所述出液管8上設置有出液緩衝罐44，所述出液緩衝罐44的頂部設置有出液排氣閥45，所述出液緩衝罐44的底部設置有出液排汙閥46。液流通過管路過程中可及時過濾、排氣、排汙，減小了計量檢測誤差。
[0075]如圖1所示，本實施例中，所述光電檢測開關的數量為三個且分別為用於對計量活塞的初始位置進行檢測的第一光電檢測開關14、用於對計量活塞的檢定開始位置進行檢測的第二光電檢測開關15和用於對計量活塞的檢定結束位置進行檢測的第三光電檢測開關16 ;所述定位架11上設置有用於對第二光電檢測開關15和第三光電檢測開關16之間的距離進行標定的定距杆17。第二光電檢測開關15和第三光電檢測開關16之間距離確定計量缸體的的內體積即是標準體積管的公稱標準體積。具體實施時，所述定距杆17採用熱膨脹係數極小的殷鋼棒製成，減少了標準體積受溫度的影響，保證了計量檢測的準確性和重複性。
[0076]如圖1所示，本實施例中，所述液壓電磁閥的數量為兩個且分別為第一液壓電磁閥27和第二液壓電磁閥28，所述回油管的數量為兩根且分別為第一回油管25和第二回油管26，所述活塞式液壓缸22的回油口上接有三通管接頭29，所述第一回油管25和第二回油管26分別與三通管接頭29的兩個埠相接，所述活塞式液壓缸22的回油口通過三通管接頭29、第一回油管25和設置在第一回油管25上的第一液壓電磁閥27與油箱21的第一回油口相接，所述活塞式液壓缸22的回油口通過三通管接頭29、第二回油管26和設置在第二回油管26上的第二液壓電磁閥28與油箱21的第二回油口相接；所述出油管23上設置有溢流閥31和壓力表32，所述溢流閥31通過第三回油管33與油箱21的第三回油口相接。通過設置兩個液壓電磁閥和兩根回油管，構成了兩個回油通道，能夠使得油路更通暢，且避免了設置一路回油通道時液壓電磁閥故障造成的體積管故障。
[0077]如圖2所示，本實施例中，所述微控制器模塊52-1主要由單片機MSP430F5438構成。所述密度計信號採集電路模塊52-15包括用於採集密度計輸出的4mA-20mA電流信號的電流信號採集電路模塊52-22和用於採集密度計輸出的頻率脈衝信號的第一頻率脈衝信號採集電路模塊52-23，所述電流信號採集電路模塊52-22和第一頻率脈衝信號採集電路模塊52-23均與所述微控制器模塊52-1相接；所述流量計信號採集電路模塊52-16為用於採集流量計輸出的頻率脈衝信號的第二頻率脈衝信號採集電路模塊。考慮到現場密度計輸出的信號多樣性的特點，本實用新型將密度計信號採集電路模塊52-15設計為電流信號採集電路和頻率脈衝信號採集電路兩種，方便用戶對密度計的靈活選擇使用。而目前流量計輸出的信號多數為頻率脈衝形式，因此將流量計信號採集電路模塊52-16設計為頻率脈衝信號採集電路，能夠很好地滿足實際需求。
[0078]如圖2所示，本實施例中，所述變送器信號採集電路模塊52-17為RS-485通信接口電路模塊，所述入口法蘭9上設置有用於對體積管進口處液體壓力進行檢測的體積管進口壓力變送器53和用於對體積管進口處液體溫度進行檢測的體積管進口溫度變送器54，所述定距杆17上設置有用於對定距杆17的溫度進行檢測的定距杆溫度變送器55，所述氮氣輸送管道35上設置有氮氣壓力變送器56,所述出油管23上靠近所述活塞式液壓缸22的位置處設置有用於對進入活塞式液壓缸22的液壓油壓力進行檢測的液壓油壓力變送器57，所述體積管進口壓力變送器53、體積管進口溫度變送器54、定距杆溫度變送器55、氮氣壓力變送器56和液壓油壓力變送器57均與所述RS-485通信接口電路模塊相接。RS-485通信具有良好的抗噪聲幹擾性，長的傳輸距離和多站能力等優點，能夠方便地實現以上溫度、壓力等信號的傳輸網絡。
[0079]如圖2所不,本實施例中，所述體積管信號米集電路模塊52-18由用於對多個光電檢測開關輸出的信號進行濾波整形的施密特觸發器電路52-24和與施密特觸發器電路52-24相接的光電隔離電路52-25構成。體積管信號採集電路模塊52-18是極為關鍵的電路部分，它影響到整個裝置的計量誤差、重複性以及穩定性，通過在光電隔離電路52-25之前，先做施密特觸發器電路52-24進行濾波整形，能夠得到一個穩定、純淨的信號，提高了流量計檢定精度。
[0080]如圖4所示，本實用新型使用時，安裝在檢定車的底盤47上，需要時可到流量計使用現場進行檢查。
[0081]本實用新型使用時，將活塞式液體標準體積管和待檢定流量計串接在工藝管線上，可在現場對流量計進行實液檢定，能夠克服工作條件和檢定條件不同而引起的誤差，在檢定過程中，不需啟、停流量計，消除了因啟、停流量計而引起的誤差，同時也消除了因液體蒸發、工作條件的差別造成的誤差。本實用新型能夠廣泛應用於石油、煉油、石化及科研部門。
[0082]本實用新型對流量計進行檢定的工作過程是:
[0083](I)如圖5所示，體積管停止工作時，第一液壓電磁閥27和第二液壓電磁閥28關閉，計量活塞處在下遊止點位置處，提動閥限位器50檢測到該位置信號並輸出給微控制器模塊52-1，此時，提動閥中的彈簧5處在壓縮狀態，小活塞3打開了設置在大活塞2上的液流通道48 ；
[0084](2)微控制器模塊52-1通過電機驅動電路模塊52-19控制電機30啟動，液壓泵24開始工作，由於第一液壓電磁閥27和第二液壓電磁閥28繼續處於關閉狀態，因此進入到活塞式液壓缸22內的液壓油帶有一定壓力，推動活塞式液壓缸22內的液壓缸活塞22-2運動，液壓缸活塞22-2通過液壓缸活塞杆22-1帶動計量活塞向上遊運動，當計量活塞運動到上遊止點位置處時，活塞限位器51檢測到該位置信號並輸出給微控制器模塊52-1，微控制器模塊52-1通過電機驅動電路模塊52-19控制電機30停止，液壓泵24停止工作，計量活塞停止運動，如圖6所示，此時，提動閥中的彈簧5處在壓縮狀態，小活塞3打開了設置在大活塞2上的液流通道48，液流通過了設置在大活塞2上的液流通道48，等待開始檢定；
[0085](3)開始檢定後，微控制器模塊52-1通過液壓電磁閥驅動電路模塊52-20控制第一液壓電磁閥27和第二液壓電磁閥28打開，活塞式液壓缸22內的液壓油的壓力消失，液壓油返回油箱21，微控制器模塊52-1通過氮氣輸送電磁閥驅動電路模塊52-21控制氮氣輸送電磁閥36打開,氮氣罐34內存儲的氮氣通過氮氣輸送管道35進入到活塞式液壓缸22內，氮氣壓力推動活塞式液壓缸22內的液壓缸活塞22-2向下遊移動一定距離，並通過液壓缸活塞杆22-1帶動小活塞3向下遊移動一定距離，如圖7所示，小活塞3封堵了設置在大活塞2上的液流通道48，而提動閥中的滑套4保持靜止不動，因此，提動閥中的彈簧5被拉伸開來，計量活塞隨液流向下遊移動，實現標定運行，與計量活塞同步運行的遮光器19依次通過第一光電檢測開關14、第二光電檢測開關15和第三光電檢測開關16,第一光電檢測開關14、第二光電檢測開關15和第三光電檢測開關16檢測到的信號通過體積管信號採集電源電路模塊52-10實時輸出給微控制器模塊52-1，同時，流量計檢測到的流量信號通過流量計信號採集電源電路模塊52-8實時輸出給微控制器模塊52-1，體積管進口壓力變送器53、體積管進口溫度變送器54、定距杆溫度變送器55、氮氣壓力變送器56和液壓油壓力變送器57檢測到的信號通過變送器信號採集電路模塊52-17實時輸出給微控制器模塊52-1，當進行質量流量計的檢定時，還可以在密度計信號採集電路模塊52-15上連接密度計，密度計檢測到的液體密度信號通過密度計信號採集電路模塊52-15實時輸出給微控制器模塊52-1，微控制器模塊52-1能夠將其接收到的信號存儲在數據存儲電路模塊52-11中，並通過WIFI無線傳輸模塊52-12、DTU無線傳輸模塊52-13或COM串行通訊接口電路模塊52-14傳輸給計算機和伺服器，以便計算機和伺服器對數據進行分析處理，得到流量計檢定結果；其中，氮氣壓力一部分用來克服體積管內介質壓力作用在計量活塞杆13和液壓缸活塞杆22-1上的軸向力，另一部分用來克服液壓缸活塞22-2和活塞式液壓缸22內壁之間的摩擦力以及大活塞2和計量缸體內壁之間的摩擦力，並在檢定運行中推動液壓缸活塞22-2運行；適當設置氮氣壓力，可使計量活塞上下遊檢定介質的壓差最小；
[0086](4)當遮光器19通過第三光電檢測開關16時，微控制器模塊52_1通過液壓電磁閥驅動電路模塊52-20控制第一液壓電磁閥27和第二液壓電磁閥28關閉，並通過氮氣輸送電磁閥驅動電路模塊52-21控制氮氣輸送電磁閥36關閉，帶有一定壓力的液壓油進入活塞式液壓缸22，推動活塞式液壓缸22內的液壓缸活塞22-2運動，活塞式液壓缸22內的液壓缸活塞22-2通過液壓缸活塞杆22-1帶動小活塞3向上遊運動，小活塞3打開了設置在大活塞2上的液流通道48，而提動閥中的滑套4保持靜止不動，因此，提動閥中的彈簧5被壓縮，一直拖動計量活塞返回上遊，回到了如圖6所示的狀態，等待開始下一次檢定。
[0087]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:包括活塞式液體標準體積管和檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置(52)，所述活塞式液體標準體積管包括計量缸體組件、光電導向機構、液壓系統和氮氣壓系統，所述計量缸體組件包括計量缸體和設置在計量缸體內部的計量活塞，所述計量活塞包括外輪廓與計量缸體內輪廓相配合的大活塞(2)和用於打開或封堵設置在大活塞(2)上的液流通道(48)的小活塞(3)，所述液流通道(48)內輪廓的形狀與所述小活塞(3)外輪廓的形狀相配合，所述小活塞(3)通過提動閥與所述大活塞(2)連接，所述計量缸體的一端連接有進液管(7)，所述計量缸體的另一端連接有出液管(8)，所述計量缸體連接進液管(7)的一端連接有入口法蘭(9)，所述計量缸體連接出液管(8)的一端連接有出口法蘭(10);所述光電導向機構包括與出口法蘭(10)固定連接的定位架(11)、安裝在定位架(11)上的線性導軌(12)和安裝在定位架(11)內部的計量活塞杆(13)，所述定位架(11)上位於線性導軌(12)旁側設置有多個用於對計量活塞的位置進行檢測的光電檢測開關，所述計量活塞杆(13)的一端位於所述定位架(11)內且端部連接有滑輪安裝座(18)，所述滑輪安裝座(18)上安裝有用於遮擋光電檢測開關發射出的光線的遮光器(19)和能夠在線性導軌(12)上滑動的滑輪(20)，所述計量活塞杆(13)的另一端穿出到所述定位架(11)外部且穿過所述出口法蘭(10)並與小活塞(3)固定連接；所述液壓系統包括油箱(21)和活塞式液壓缸(22)，所述油箱(21)的出油口通過出油管(23)和設置在出油管(23)上的液壓泵(24)與活塞式液壓缸(22)的進油口相接，所述油箱(21)的回油口通過回油管和設置在回油管上的液壓電磁閥與活塞式液壓缸(22)的回油口相接，所述活塞式液壓缸(22)的進油口和回油口均與所述活塞式液壓缸(22)的有杆腔相連通，所述液壓泵(24)上連接有用於拖動液壓泵(24)的電機(30)，所述活塞式液壓缸(22)的液壓缸活塞杆(22-1)穿過所述入口法蘭(9)並與所述小活塞(3)固定連接；所述氮氣壓系統包括氮氣罐(34)，所述氮氣罐(34)通過氮氣輸送管道(35)和設置在氮氣輸送管道(35)上的氮氣輸送電磁閥 (36)與所述活塞式液壓缸(22)的無杆腔相連通；所述檢定數據採集傳輸及體積管控制裝置(52)包括微控制器模塊(52-1)和為裝置中各用電模塊供電的電源模塊，以及與微控制器模塊(52-1)相接的數據存儲電路模塊(52-11)、WIFI無線傳輸模塊(52-12 )、DTU無線傳輸模塊(52-13)和COM串行通訊接口電路模塊(52-14)，所述微控制器模塊(52-1)的輸入端接有密度計信號採集電路模塊(52-15)、流量計信號採集電路模塊(52-16)、變送器信號採集電路模塊(52-17)和體積管信號採集電路模塊(52-18),所述微控制器模塊(52-1)的輸出端接有電機驅動電路模塊(52-19)、液壓電磁閥驅動電路模塊(52-20)和氮氣輸送電磁閥驅動電路模塊(52-21)，所述電源模塊包括用於將交流電源輸出的交流電轉換為直流電的交直流轉換電路模塊(52-2)，以及與交直流轉換電路模塊(52-2)相接的DTU電源電路模塊(52-4)、微控制器電源電路模塊(52-6 )、密度計信號採集電源電路模塊(52-7 )、流量計信號採集電源電路模塊(52-8)、變送器信號採集電源電路模塊(52-9)和體積管信號採集電源電路模塊(52-10)，所述DTU電源電路模塊(52-4)的輸出端接有COM電源電路模塊(52-5)，所述COM電源電路模塊(52-5)的輸出端接有WIFI電源電路模塊(52_3);多個所述光電檢測開關均與所述體積管信號採集電路模塊(52-18)相接，所述電機(30)與所述電機驅動電路模塊(52-19)相接，所述液壓電磁閥與所述液壓電磁閥驅動電路模塊(52-20)相接，所述氮氣輸送電磁閥(36 )與所述氮氣輸送電磁閥驅動電路模塊(52-21)相接。
2.按照權利要求1所述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述計量缸體的外圍纏繞有電伴熱帶(37)，所述電伴熱帶(37)的外圍設置有保溫筒(38)，所述保溫筒(38)的外圍設置有保護筒(39);所述計量缸體由一體成型的第一段計量缸體(1-1)、第二段計量缸體(1-2)和第三段計量缸體(1-3)構成，所述第一段計量缸體(1-1)外輪廓的形狀、第二段計量缸體(1-2)外輪廓的形狀和第三段計量缸體(1-3)體外輪廓的形狀均為圓柱形，所述第一段計量缸體(1-1)的外徑、第二段計量缸體(1-2 )的外徑和第三段計量缸體(1-3 )的外徑均相等，所述第一段計量缸體(1-1)內輪廓的形狀和第三段計量缸體(1-3)內輪廓的形狀均為圓柱形，所述第三段計量缸體(1-3)內輪廓的直徑大於所述第一段計量缸體(1-1)內輪廓的直徑，所述第二段計量缸體(1-2)內輪廓的形狀為圓臺形，所述圓臺的側面展開圖的圓心角的度數為30°~60° ;所述第一段計量缸體(1-1)的長度為135cm~155cm，所述第二段計量缸體(1-2)的長度與第三段計量缸體(1-3)的長度的和為所述第一段計量缸體(1-1)的長度的1/10~1/8 。
3.按照權利要求1所述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述液流通道(48)內輪廓的形狀和所述小活塞(3)的外輪廓的形狀均為圓臺狀，所述大活塞(2)與計量缸體內壁之間設置有聚醚聚氨酯密封圈(49);所述提動閥包括套裝在所述液壓缸活塞杆(22-1)上的滑套(4)和彈簧(5)，以及與滑套(4)固定連接的多根連杆(6)，所述彈簧(5)的一端與所述滑套(4)固定連接，所述彈簧(5)的另一端與所述小活塞(3)固定連接，多根所述連杆(6 )均與所述大活塞(2 )固定連接；所述出口法蘭(10 )上設置有提動閥限位器(50 )，所述入口法蘭(9)上設置有活塞限位器(51)，所述提動閥限位器(50)和活塞限位器(51)均與所述微控制器模塊(52-1)的輸入端相接。
4.按照權利要求1所述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述進液管(7)上順著液流方向 從前到後依次設置有過濾器(40)和進液緩衝罐(41)，所述進液緩衝罐(41)的頂部設置有進液排氣閥(42)，所述進液緩衝罐(41)的底部設置有進液排汙閥(43);所述出液管(8)上設置有出液緩衝罐(44)，所述出液緩衝罐(44)的頂部設置有出液排氣閥(45)，所述出液緩衝罐(44)的底部設置有出液排汙閥(46)。
5.按照權利要求1所述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述光電檢測開關的數量為三個且分別為用於對計量活塞的初始位置進行檢測的第一光電檢測開關(14)、用於對計量活塞的檢定開始位置進行檢測的第二光電檢測開關(15)和用於對計量活塞的檢定結束位置進行檢測的第三光電檢測開關(16 );所述定位架(11)上設置有用於對第二光電檢測開關(15)和第三光電檢測開關(16)之間的距離進行標定的定距杆(17)。
6.按照權利要求1所述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述液壓電磁閥的數量為兩個且分別為第一液壓電磁閥(27)和第二液壓電磁閥(28)，所述回油管的數量為兩根且分別為第一回油管(25)和第二回油管(26)，所述活塞式液壓缸(22)的回油口上接有三通管接頭(29)，所述第一回油管(25)和第二回油管(26)分別與三通管接頭(29)的兩個埠相接，所述活塞式液壓缸(22)的回油口通過三通管接頭(29)、第一回油管(25)和設置在第一回油管(25)上的第一液壓電磁閥(27)與油箱(21)的第一回油口相接，所述活塞式液壓缸(22)的回油口通過三通管接頭(29)、第二回油管(26)和設置在第二回油管(26)上的第二液壓電磁閥(28)與油箱(21)的第二回油口相接；所述出油管(23)上設置有溢流閥(31)和壓力表(32)，所述溢流閥(31)通過第三回油管(33)與油箱(21)的第三回油口相接。
7.按照權利要求1所述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述微控制器模塊(52-1)主要由單片機MSP430F5438構成。
8.按照權利要求1所述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述密度計信號採集電路模塊(52-15)包括用於採集密度計輸出的4mA-20mA電流信號的電流信號採集電路模塊(52-22)和用於採集密度計輸出的頻率脈衝信號的第一頻率脈衝信號採集電路模塊(52-23)，所述電流信號採集電路模塊(52-22)和第一頻率脈衝信號採集電路模塊(52-23)均與所述微控制器模塊(52-1)相接；所述流量計信號採集電路模塊(52-16)為用於採集流量計輸出的頻率脈衝信號的第二頻率脈衝信號採集電路模塊。
9.按照權利要求5所述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述變送器信號採集電路模塊(52-17)為RS-485通信接口電路模塊，所述入口法蘭(9)上設置有用於對體積管進口處液體壓力進行檢測的體積管進口壓力變送器(53)和用於對體積管進口處液體溫度進行檢測的體積管進口溫度變送器(54)，所述定距杆(17)上設置有用於對定距杆(17)的溫度進行檢測的定距杆溫度變送器(55)，所述氮氣輸送管道(35)上設置有氮氣壓力變送器(56)，所述出油管(23)上靠近所述活塞式液壓缸(22)的位置處設置有用於對進入活塞式液壓缸(22)的液壓油壓力進行檢測的液壓油壓力變送器(57)，所述體積管進口壓力變送器(53)、體積管進口溫度變送器(54)、定距杆溫度變送器(55)、氮氣壓力變送器(56)和液壓油壓力變送器(57)均與所述RS-485通信接口電路模塊相接。
10.按照權利要求1所述的一種流量計在線檢定裝置，其特徵在於:所述體積管信號採集電路模塊(52-18)由用於對多個光電檢測開關輸出的信號進行濾波整形的施密特觸發器電路(52-24)和與施密特觸 發器電路(52-24)相接的光電隔離電路(52-25)構成。
【文檔編號】G01F25/00GK203414147SQ201320540277
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月31日 優先權日:2013年8月31日
【發明者】李汲峰, 裴潤有, 賈春虎, 宏巖, 馬建東, 俞濤, 師燕妮 申請人:長慶石油勘探局技術監測中心