[發明專利]低溫流體流量測量與標定方法

有效

• 申請號: 202110557858.8
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113295244B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 董相文;蘇玉磊;張俊峰;葉海峰;何智;杜婉榕;章學華;丁懷況
• 申請（專利權）人: 安徽萬瑞冷電科技有限公司
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張景云

本發明是一種低溫流體流量測量與標定方法，本發明通過設計的兩個過冷器，可保證介質在進入待測元件和稱重系統之前為純液態，結合標準表對比法和稱重法，為深低溫領域提供了一種結構簡單，精度高的測量和標定裝置。實現了真正意義上的實際工作狀態下的測量與標定,本裝置可使標定工況與實際工況一致,標定過程無需進行工況換算，比如流量計實際工況是0.6MPa，83K下進行工作，那么可直接將標定系統調整到0.6MPa，83K工況下,對流量計等進行測量與標定。同時提供了兩個功能，可分別對流量計和低溫泵進行測試、計量、標定，也可一次運行同時測試標定流量計和低溫泵，效率高，成本低。本發明的結構可實現多條路徑選擇，盡可能的降低標定成本。

技術領域

本發明涉及流量標定技術領域，具體來說是低溫流體流量測量與標定方法。

背景技術

在科研及工業深低溫領域，液氮作為一種常規的深低溫冷源經常被應用；在整個低溫液氮系統中，流量測量的準確度具有極其重要的意義；換言之，也就是對其中所使用的液氮流量計進行校準標定，達到我們所需的精度。在常用的流量計標定裝置中，基本原理通常采用容積法、稱重法和標準表法進行，其中，對于流量較大的系統中，基本均采用稱重法及標準表法。

標準表法其原理如圖1所示。該方法需首先確定一臺經過精密標定的流量計，將其與被測流量計串聯在同一管道上，從而測量流體在相同時間間隔內連續通過這兩個流量計的流量值，進而求出其測量誤差，在誤差經過修正后，對被測流量計的計量性能給出對應的評價。此種標定方法的優點在于：標定人員能夠通過簡單可靠的操作，大幅度的提高標定效率，但該標定方法會受到標準流量計精度等級的限制。

稱重法其基本原理如圖2所示。根據一定時間內稱重容器所收集的液體質量、所需時間及其它相關數據計算求得液體流量，進而評價被測流量計的計量性能；具體又可以細分為停止法和動態法兩種。

停止法是指在一定的時間內使流體從被測流量計進入稱量收集容器內，計時一定時間后，在流入收集容器的液體完全停止流入的前提下，測出該時間段內經流量計進入容器內液體的總質量，液體的當前密度可查，進而計算出進入容器內液體的體積，最終求出本次標定的流量,與流量計的顯示值進行對比評價；

動態法指的在液體穩態流動情況下，記錄一段時間內，稱重收集容器液體增加的質量，進而可以計算出當前穩態的流量,來與流量計顯示值進行對比評價；

對比上述停止法和動態法可知，停止法誤差在于流量計至稱重容器之間的管路及管件中可能會殘余部分液體，其通過了流量計，但并未進入稱重容器內，同時停止法僅僅適用于測量累計流量和平均流量，不適合測量瞬時流量。因此,動態法及標準表法兩種原理常用于標定系統中；

基于以上兩種基本標定原理，現有技術中出現多種標定方法，如申請號為CN201810233988.4公開的一種低溫流量計的標定方法及裝置，該方法及裝置首先控制低溫流體流過待測低溫流量計，然后對經待測低溫流量計流出的低溫流體進行加熱，使其從低溫恢復至常溫，對加熱后的常溫流體進行常溫流體標定，并由常溫流體的標定數據進行換算后對待測低溫流量計進行標定評價。總而言之,該裝置是通過將低溫液體加熱轉為常溫流體后對利用常溫流體進行標定，然后反推低溫流體流量計的標定結果。由于換算誤差的存在,該裝置依然存在標定精度的問題。

眾所周知，液氮、液化天燃氣等低溫液體在管道流動時因漏熱會發生汽化，使用現有裝置無法使其中液體保持純液態，常溫下的標準表法和稱重法均無法完成高精度標定。如航天領域所用到的低溫推進劑，需要精準掌握推進劑的加注的流量、流速等信息；工業領域中液態天燃氣加注的累計流量、實時流量均直接關系結算的精確度。但是，目前科研和工業深低溫領域常規采用類比標定法，即用常溫水進行標定，然后類比低溫下工況進行流量換算,這種方法顯然無法實現0.2‰的標定精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于如何提供一種針對深低溫領域的高精度流量標定裝置。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：