[發明專利]一種氣體流量在線校準系統和方法

有效

• 申請號: 202010144797.8
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111323338B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 張洪軍;彭衡芾;毛謙敏
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01N11/06
• 分類號: G01N11/06;G01F1/34;G01F25/10
• 代理公司: 杭州杭欣知識產權代理事務所(普通合伙) 33333
• 代理人: 尚竹亞

1.一種氣體流量在線校準系統，其特征在于：包括氣缸(5)、活塞(6)、光電探頭I(7)、光電探頭II(8)、二位五通電磁閥(4)、參考層流元件(9)、差壓變送器II(10)、和測控單元(13)；

在氣缸(5)內安裝有活塞(6)，氣缸(5)進、出口附近分別裝有光電探頭I(7)和光電探頭II(8)；氣缸(5)和參考層流元件(9)通過管路串聯成氣體粘性測量氣路，二位五通電磁閥(4)安裝在氣體粘性測量氣路的進、出口，二位五通電磁閥(4)換向讓氣體粘性測量氣路中的氣體雙向交替流動，以推動活塞(6)在氣缸內往復運動；所述參考層流元件(9)的兩端連接有差壓變送器II(10)；

參考層流元件(9)、光電探頭I(7)、光電探頭II(8)、差壓變送器II(10)分別接入測控單元；

還包括氣體管路、被校流量計(100)、旁路閥I、旁路閥II、標準流量計層流元件(1)、差壓變送器I(2)、開關閥I(3)、開關閥II(12)；被校流量計(100)安裝在氣體管路上，在氣體管路上設置旁路閥I、旁路閥II；標準流量計層流元件(1)的兩端分別接入旁路閥I、旁路閥II；差壓變送器I(2)連接在標準流量計層流元件(1)的兩端；差壓變送器I(2)接入測控單元；在標準流量計層流元件(1)的下游管路上接出兩個支管，分別連接氣體粘度測量氣路的進、出口，并在進出口安裝開關閥I(3)、開關閥II(12)。

2.根據權利要求1所述的氣體流量在線校準系統，其特征在于：還包括氣泵(11)，所述氣泵(11)安裝在從二位五通電磁閥(4)排氣的管路上。

3.根據權利要求1所述的氣體流量在線校準系統，其特征在于：所述氣缸(5)豎直安裝。

4.根據權利要求1所述的氣體流量在線校準系統，其特征在于：所述參考層流元件(9)包括多根并聯毛細管；標準流量計層流元件(1)多根并聯毛細管；參考層流元件(9)和標準流量計層流元件(1)采用相同規格的毛細管，毛細管的數量不同。

5.一種氣體流量在線校準方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1獲得被校流量計流量值Q1，輸入計算機；

S2獲得校準旁路流量值Q，輸入計算機，具體步驟如下：

S21首先，在被校流量計的旁路中串聯一標準流量計層流原件，并在標準流量計層流原件的兩端連接一差壓變送器I，通過差壓變送器I獲得標準流量計毛細管兩端差壓ΔP；

S2在標準流量計層流原件的增加氣體粘度測試系統，氣體粘度測試系統包括內置活塞的氣缸、兩個光電探頭、參考層流元件、差壓變送器II、二位五通電磁閥、兩個開關閥；內置活塞的氣缸一端與二位五通電磁閥連接，另一端與參考層流元件連接，參考層流元件的另一端與二位五通電磁閥，二位五通電磁閥改變氣路流向；差壓變送器II用于測量參考層流元件兩端的壓差ΔPr；兩個開關閥分別接在氣體粘度測試系的進氣端和出氣端，具體的：內置活塞的氣缸兩端分別接有光電探頭，當氣體經過氣缸時氣流推動活塞在氣缸內滑動，通過測量活塞經過兩個光電探頭之間的時間差可測得流經粘度測量管路的氣體體積流量并發送計算機；

差壓變送器II測量參考層流元件兩端的壓降并發送到計算機；

在流經參考層流元件內部毛細管氣體流量和兩端壓降已知情況下，可由哈根-泊肅葉公式計算氣體粘度，即其中，μ-氣體的動力粘度；n-參考層流元件中的毛細管根數；d-毛細管內徑；L-毛細管長度；ΔPr-參考層流元件毛細管兩端差壓；q-流經參考層流元件的流量；差壓變送器II和兩個光電探頭測量信號由測控單元采集，傳輸到計算機進行處理，計算得到氣體粘度μ；

S23根據公式式中：N-標準流量計毛細管根數；ΔP-準流量計毛細管兩端差壓，μ-氣體的動力粘度；將步驟S21和S22中所獲得的各項數據輸入公式，在計算機中獲得校準旁路流量值Q；

S3使用計算機將步驟S1中所獲得的流量值Q1和步驟S2中所獲得的流量值Q進行對比完成被校流量計的在線校準。