[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

本發明公開了一種氣體流量在線校準系統和方法，該方法采用標準流量計與被校流量計串聯的方式實現流量校準。校準系統主要包括標準流量計、氣體粘度測量系統和計算機。氣體粘度測量系統主要包括氣缸?活塞流量測量單元、參考層流元件、差壓變送器、二位五通電磁閥、氣泵和進出口開關閥。氣缸?活塞流量測量單元測得參考管路中體積流量，差壓變送器測得參考層流元件兩側壓差，根據哈根?伯肅葉公式計算出氣體粘度。得到粘度后，根據標準流量計層流元件兩側差壓可計算得到流經標準流量計的氣體流量，與被校流量計測量數據比對實現流量校準。該方法中氣體粘度在線測定，可用于各種氣體流量的在線校準。

技術領域

本發明涉及流量測量技術領域，具體為一種氣體流量在線校準方法及裝置。

背景技術

為了保證流量測量準確，需要定期對流量計進行校準。流量計校準通常采用離線的方式，把流量計從管線上拆下來，在實驗室里采用專用的流量標準裝置進行校準測試。由于流量計測量誤差除了跟自身精度有關以外，還受現場安裝條件影響，因此離線校準結果(測量誤差)與流量計安裝于測量管路中不能完全等價。此外，對于比較笨重的大口徑流量計離線校準過程中拆裝工作量很大，有時還存在不允許計量中斷而不適合離線校準(檢定)的情況。因此，在線流量校準技術有很大的實際需求。

流量在線校準需要需要兩個條件，一是管線留有校準接頭和校準旁路，二是有合適的移動流量標準裝置。移動式中大流量氣體流量標準裝置一般采用標準流量計法，標準流量計的主要要求是準確度高、重復性好、量程比大，目前可作為標準流量計的有羅茨流量計、渦輪流量計和超聲流量計。其中，渦輪流量計和超聲流量計屬于速度式流量計，要求比較長的上下游直管段，現場校準收到一定限制；羅茨流量計是容積式，理論上沒有直管段要求，但是這種流量計運行時會對流動產生周期性擾動，流量和壓力出現脈動，對被校流量計產生一定影響。

層流流量計是基于流經層流元件的流量與壓降的線性關系工作的，具有測量準確、重復性好、量程比寬、穩定可靠和直管段要求低等特點，比較適合于作為標準流量計。但是，層流流量計工作時需要知道流體粘度，一般適合于物性已知的純凈氣體或混合氣體，對于天然氣管線等在線校準往往存在粘度未知或不準確的情況，給層流流量計測量帶來困難。因此，對于用于現場在線校準裝置上的層流流量計需要具有在線流體粘度測量能力，以便能夠實現流量準確測量。

發明內容

本發明的目的是提供一種氣體粘度測量系統、氣體流量在線校準系統、方法，可以解決上述技術問題中的一個或是多個。

為了達到上述目的，本發明提出的技術方案如下：

一種氣體粘度測量系統，包括氣缸、活塞、光電探頭I、光電探頭II、二位五通電磁閥、參考層流元件、差壓變送器II、和測控單元；在氣缸內安裝有活塞，氣缸進出口附近分別裝有光電探頭I和光電探頭II；氣缸和參考層流元件通過管路串聯成氣體粘性測量氣路，二位五通電磁閥安裝在氣體粘性測量氣路的進、出口，二位五通電磁閥換向讓氣體粘性測量氣路中的氣體雙向交替流動，以推動活塞在氣缸內往復運動；所述參考層流元件的兩端連接有差壓變送器II；參考層流元件、光電探頭I、光電探頭II、差壓變送器II、分別接入測控單元。

優選的：還包括氣泵，所述氣泵安裝在從二位五通電磁閥排氣的氣管上。氣泵的作用是為氣體粘度測量管路提供必要的推動力以克服管路內流動阻力，保證參考層流元件內部毛細管內流動達到一定的流速。

優選的：所述測控單元連接計算機。

優選的：所述氣缸豎直安裝。以減小氣缸與活塞之間的摩擦，減輕氣缸和活塞的磨損。