[發明專利]一種穩定背壓的低溫容器蒸發率測量系統

在審

• 申請號: 201310659152.8
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103697956A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 劉惠民;馮慧華;黃歡明;蘇晨光
• 申請（專利權）人: 上海齊耀動力技術有限公司
• 主分類號: G01F1/76
• 分類號: G01F1/76
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及低溫工程，尤其是涉及一種低溫容器蒸發率測量系統。

背景技術

低溫容器的蒸發率是評價其絕熱性能的最重要的技術參數，能夠直觀地反映低溫容器的保冷性能。目前，在深冷設備領域，都采用由放空閥、換熱器和氣體質量流量計串聯而成的簡單試驗裝置來測量低溫容器的瞬時蒸發量，在低溫容器內氣液界面達到平衡后，將連續至少24小時采集的瞬時蒸發量經換算得到蒸發率。如GB/T18443.5-2010真空絕熱深冷設備性能試驗方法中就推薦了這種靜態蒸發率測量方法。但是，有相關研究表明，環境壓力對低溫容器蒸發流量有一定的影響，影響測量精度。在實際測量中，由于氣體質量流量計的背壓為環境壓力，其壓力的變化將會直接影響低溫容器內液體的瞬時蒸發量，這種試驗裝置無法對氣體質量流量計的背壓的變化進行有效控制，導致低溫容器內液體的瞬時蒸發量將會出現較為明顯的波動，最終造成蒸發率的計算結果出現偏差。在同一地點、同一天內，由于環境壓力的變化，測試數據的波動可高達20%以上，如果只選取某一24小時時段的蒸發量來計算蒸發率，偏小或偏大都有可能，不能真實地反映容器的絕熱性能。對于這樣大幅度的波動，常規采取的處理方式就是延長整個測試的周期，通過長時間的測量平均值來降低環境壓力變化的影響，但是測試周期越長，又會帶來其他問題，如低溫容器內液體充滿率減少而產生的影響。為了降低環境壓力變化對測量的影響，常采用的一種措施就是在質量流量計出口側安裝大容量的穩壓罐，但存在以下不足：

1）制造大容量的穩壓罐難度大、成本高，且受到場地限制，無法靈活移動。

2）上述測量系統本質上是一種被動控制方式，調節時間較長，穩壓效果的好壞受到其容積大小的影響，無法徹底消除蒸發率波動的影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種穩定背壓的低溫容器蒸發率測量系統，解決目前低溫容器由于背壓無法穩定，導致蒸發率測量誤差大的技術問題，其通過對質量流量計出口背壓變化的高精度穩壓控制，有效降低環境壓力變化對低溫容器蒸發的影響，其具有系統結構簡單，測量精度高的特點。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

一種穩定背壓的低溫容器蒸發率測量系統，包括與低溫容器氣相空間相連的氣體排放管路，在排放管上設置有放空閥和氣體質量流量計，在氣體質量流量計出口設置有一個用于穩定背壓的緩沖罐，在緩沖罐上連接有通大氣環境的排放管，其特征在于：所述的系統還包括一個用于調節緩沖罐壓力的背壓控制系統，其包括壓力傳感器、可編程控制器、計算機、壓力控制器，以及快速補氣管路和快速排氣系統；所述的壓力控制器用于通過計算機和可編程控制器控制緩沖罐內壓力，其輸入端連接有計算機、帶有壓力設定信號和反饋信號的可編程控制器，所述的壓力控制器還連接有三個氣體控制接口，第一個接口連接快速排氣管路，快速排氣管路用于快速降低緩沖罐內的壓力；第二個接口連接快速補氣系統，快速補氣系統用于快速向緩沖罐補充氣體，提高罐內壓力；第三個接口通過壓力補償接管連接緩沖罐；所述的可編程控制器的輸入端連接有氣體質量流量計和壓力傳感器。

優選地，上述的穩定背壓的低溫容器蒸發率測量系統，所述的快速補氣系統由氮氣瓶、減壓閥、進氣高速開關電磁閥和連接管路組成，氮氣瓶中的氮氣經減壓閥減壓后，再通過進氣高速開關電磁閥控制，以給緩沖罐補氣；快速排氣管路由高速排氣開關電磁閥和與環境大氣連通的排氣管構成。

優選地，上述的穩定背壓的低溫容器蒸發率測量系統，所述的壓力傳感器為絕對壓力傳感器，其測量誤差不超過±40Pa，布置在緩沖罐和氣體質量流量計之間。

優選地，上述的穩定背壓的低溫容器蒸發率測量系統，在所述的氣體質量流量計前，設置有一個用于對低溫氣體進行加熱用的換熱器。

本發明的有益效果是：

本發明采用了反饋控制系統參數設定的高速開關電磁閥來控制進氣量和排氣量，實現了氣量調節的實時性和連續性，有效保證了緩沖罐內壓力的穩定，降低了環境壓力變化對低溫容器蒸發的影響。

本發明的測量系統采用進氣排氣的主動穩壓控制方式和緩沖罐的被動穩壓控制方式相結合，可控制程度高，穩壓效果好，且不會出現壓力振蕩。

附圖說明

圖1為本發明的系統結構示意圖。

圖中：