一种智能活塞体积管检定装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能活塞体积管检定装置,包括活塞体积管、恒温控制单元、循环泵组以及检定系统，活塞体积管依次与循环泵组、恒温控制单元和检定系统分别连接；恒温控制单元包括制冷机组、填充排放系统以及加热机组，循环泵组包括空压机、加压阀和油泵，空压机的出口端与加压器的进口端连接，加压阀内设置有上检测开关和下检测开关，上检测开关的控制输出端与油泵的停止输入端连接，下检测开关的控制输出端与油泵的启动输入端连接。本发明采用智能活塞体积管，摒弃了传统球式体积管通过理论和经验方式修正标准体积的方法，而是通过在线实时检测活塞的密封泄漏、体积管直径的变化、液体含气泡情况、管道变形程度及活塞运行平稳程度的物理检测方法，直接断定这些影响校准不确定度的最灵敏的参数，来提高不确定度估算的可信度。
【专利说明】
一种智能活塞体积管检定装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种检定装置，尤其涉及到一种智能活塞体积管检定装置。
【背景技术】
[0002] 传统球式体积管对流量的计量、对温度的计量以及对热能的计算方式都会对热能 计量的准确性产生较大影响；为了确保流量表热能计量的准确性，通常需要使流量表具有 符合一定要求的流量计量准确度、温度计量准确度以及热能计算准确度等；因此，流量表在 出厂前或者维修等阶段通常会接受流量检定、温度检定以及计算方式检定。
[0003] 目前，对传统球式体积管进行流量检定的实现方式通常为：设置包含有栗、稳压 罐、标准表、待检流量表以及水箱/水池的流量检定系统，首先，栗将介质从水箱/水池中 抽出，介质在依次流经栗、稳压罐、标准表以及待检流量表后流回至水箱/水池。检定人员 可以根据标准表对流量的计量适应性的调整待检流量表，以使待检体积管对流量的计量结 果尽可能的与标准表对流量的计量结果相同，从而使待检体积管的流量计量准确度满足 一定的要求。
[0004] 在现有的球式体积管检定系统中，水箱/水池通常是开放式的，热损耗非常大；同 时，该流量检定系统与实际的暖通工况之间的差异往往非常大，经过流量检定系统检定的 流量表在应用到实际的暖通工况中时，其流量计量结果往往会存在较大的误差，从而现有 的流量检定系统的能量损耗以及流量检定准确性都有待于进一步的改进。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种智能活塞体积管检定装置。
[0006] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的： 本发明包括活塞体积管、恒温控制单元、循环栗组以及检定系统，所述活塞体积管依次 与循环栗组、恒温控制单元和检定系统分别连接;所述恒温控制单元包括制冷机组、填充排 放系统以及加热机组，所述循环栗组包括空压机、加压阀和油栗，所述空压机的出口端与所 述加压器的进口端连接，所述加压阀内设置有上检测开关和下检测开关，所述上检测开关 的控制输出端与所述油栗的停止输入端连接，所述下检测开关的控制输出端与所述油栗的 启动输入端连接。
[0007] 进一步地，所述检定系统包括至少两条检定线路，配套不同口径检定管可用于不 同口径的流量计安装。
[0008] 具体地，所述循环栗组上设置有循环管道截止阀，所述循环管道截止阀设置于循 环栗组的闭式循环通路中。
[0009] 进一步地，所述油栗上设置有消气过滤器，所述消气过滤器的出口端设置有电动 阀，所述电动阀的出口端与所述体积管本体连接。
[0010] 具体地，所述空压机的出口端依次设置有稳压器和压力调节阀。
[0011] 进一步地，所述恒温控制单元包括标定管和换热器机组，所述标定管与所述换热 器机组循环连接，所述标定管上设置有温度变送器、标准表和温度调控器，所述温度变送器 的输出端和所述标准表的输出端分别与所述温度调控器的输入端连接，所述温度调控器的 输出端与所述换热器机组的控制输出端连接。
[0012] 具体地，所述温度调控器包括比较器、PID控制器和变频器，所述标定管的输出端 和所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与所述PID控制器的输入端连接，所述 PID控制器的输出端与所述变频器的输入端连接，所述变频器的控制输出端与所述换热器 机组连接。
[0013] 进一步地，所述换热器机组包括换热器、制冷机组和水栗，所述标定管与所述换热 器循环连接，所述制冷机组的换热端口与所述换热器的换热端口连接，所述换热器和所述 制冷机组之间设置有所述水栗，所述温度调控器的控制输出端与所述水栗控制输入端连 接。
[0014] 本发明采用智能活塞体积管，摒弃了传统球式体积管通过理论和经验方式修正标 准体积的方法，而是通过在线实时检测活塞的密封泄漏、体积管直径的变化、液体含气泡情 况、管道变形程度及活塞运行平稳程度的物理检测方法，直接断定这些影响校准不确定度 的最灵敏的参数，来提高不确定度估算的可信度。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明的平面图； 图2是本发明的所述体积管工艺图； 图3是本发明的所述循环栗组的结构图； 图4是本发明的所述恒温控制单元的结构示意图； 图5是本发明的所述体积管溯源链图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步说明： 如图1、2和3所示，本发明包括活塞体积管、恒温控制单元、循环栗组以及检定系统，所 述活塞体积管依次与循环栗组、恒温控制单元和检定系统分别连接;所述恒温控制单元包 括制冷机组、填充排放系统以及加热机组，所述循环栗组包括空压机、加压阀和油栗，所述 空压机的出口端与所述加压器的进口端连接，所述加压阀内设置有上检测开关和下检测开 关，所述上检测开关的控制输出端与所述油栗的停止输入端连接，所述下检测开关的控制 输出端与所述油栗的启动输入端连接。
[0017] 所述检定系统包括至少两条检定线路，配套不同口径检定管可用于不同口径的流 量计安装。
[0018] 所述循环栗组上设置有循环管道截止阀，所述循环管道截止阀设置于循环栗组的 闭式循环通路中。
[0019] 所述油栗上设置有消气过滤器，所述消气过滤器的出口端设置有电动阀，所述电 动阀的出口端与所述体积管本体连接。
[0020] 所述空压机的出口端依次设置有稳压器和压力调节阀。
[0021] 所述恒温控制单元包括标定管和换热器机组，所述标定管与所述换热器机组循环 连接，所述标定管上设置有温度变送器、标准表和温度调控器，所述温度变送器的输出端和 所述标准表的输出端分别与所述温度调控器的输入端连接，所述温度调控器的输出端与所 述换热器机组的控制输出端连接。
[0022] 所述温度调控器包括比较器、PID控制器和变频器，所述标定管的输出端和所述比 较器的输入端连接，所述比较器的输出端与所述PID控制器的输入端连接，所述PID控制器 的输出端与所述变频器的输入端连接，所述变频器的控制输出端与所述换热器机组连接。
[0023] 所述换热器机组包括换热器、制冷机组和水栗，所述标定管与所述换热器循环连 接，所述制冷机组的换热端口与所述换热器的换热端口连接，所述换热器和所述制冷机组 之间设置有所述水栗，所述温度调控器的控制输出端与所述水栗控制输入端连接 填充管线(DN80)由油栗、单向阀、消气过滤器和电动阀门组成。自吸油栗进口和储油 罐相连，填充管线中的电动阀门和油栗开启，向检定管线内填充介质，填充过程中，管道内 的气体通过安装在高处的浮球排气阀自动排出，填充完毕后，启动加压器，将管线压力增加 到设定压力。同时，加压器具有液体自动补偿功能。
[0024]系统需要排空时，安装在管道底处的电动放空阀打开，介质以自流方式排放到储 油罐，放空过程中，浮球排气阀门自动打开，所有放空和排气管线汇集到储油罐。
[0025] 循环回路填充满介质后，通过加压器将系统增压到设定压力。运行过程中，管道内 部残留气体的排出，以及介质温度下降导致的容积减少等因素导致系统压力下降，此时加 压器自动补偿缺失液体，将系统压力自动增加到设定压力值。
[0026] 运行过程中，介质温度的升高以及其他因素导致系统压力升高，此时加压器自动 增大闭环回路容积，将系统压力降低到设定压力值，压力设定范围〇-〇 .75MPa，最大补偿容 积200L。
[0027]在智能活塞体积管的末端安装一个标准三台阶环规(不确定度0.002%)，随活塞一 起运动的因瓦合金基环上安装有12个(每30°-个)距离感应器，用于实时检测体积管直径 相对于标准环规的变化； 压力差和密封泄漏检测，用于检验运行过程中密封圈的磨损和内部密封情况;多个温 度传感器，用于实时修正敏感参数，及活塞内部安全检验;加速度传感器，用于证明检定时 间内活塞的速度稳定性;径向角传感器，用于检查活塞滑动条的磨损导致的活塞位置的不 一致性;处理器、存储器、转换器、电池组、无线发射器等安装在活塞密闭空间内，高速处理 实时信号，并将活塞运动情况及相关运算结果反馈给外部处理单元。
[0028] 12个传感器安装在一个和活塞一起运动的因瓦合金(不胀钢)基环上，通过与安 装在体积管末端的标准环规(体积管壁材料制造)做比较，得出基环与体积管壁之间的间 隙。传感器的体膨胀系数大约为0.001mm/°c。
[0029] 传感器的响应时间为0.5ms，在活塞的最高运行速度下（约1.5m/s)，几乎每运行 0.75mm，直径可被测量出来。当活塞缓慢地运行到体积管末端时，每一个传感器都将被标准 三台阶环规重新校准。
[0030] 所述体积管上的活塞上设置有检测开关，检测开关被安装在活塞上的脉冲触发金 属环触发。体积管的标准体积部分取决于安装在体积管壁的检测开关之间的距离。
[0031] 检测开关触发的准确度校准，借助于一个标定活塞，在标定活塞的中心线上安装 一个激光反射体。在体积管末端连接一个激光干涉仪，标定活塞通过敞开的体积管被机械 拉动，当活塞触发环经过检测开关时，激光干涉仪快速记下当前距离，同样的过程经过下一 个检测开关。通过计算检测开关间的距离差值，实现长度测量的精确校准。由于测试点空气 折射率和检测开关的复现性影响，每个检测开关的准确度大约为0.5mm。此外，如果其中的 一个检测开关被替换，或者检测开关没有安装到和上次相同的位置时，经过多次试验计算， 20m总长有2mm的不确定度。
[0032] 本实施例子中，活塞体积管的具体参数如下：
检定方法:体积管法(不确定度<0.02%)和标准表法(不确定度<0.05%) 检定流量范围：5~1100m 3/h 被检流量计口径:DN50~DN300mm 检定介质:原油、柒油、白油、天然气 温度稳定性:优于0.5 °C 工作压力：2 · 5MPa~25MPa 温度范围：5~55°C 如图5所示，由溯源链可知，计量标准的传递是基于几何学方式对标准体积的测定，通 过用一个多台阶环规在线比较体积管直径，以及用一个激光干涉仪测量体积管两个检测开 关之间的长度，具有透明的不确定度分析。
[0033] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种智能活塞体积管检定装置，包括活塞体积管，其特征在于：还包括恒温控制单 元、循环栗组以及检定系统，所述活塞体积管依次与循环栗组、恒温控制单元和检定系统分 别连接;所述恒温控制单元包括制冷机组、填充排放系统以及加热机组，所述循环栗组包括 空压机、加压阀和油栗，所述空压机的出口端与所述加压器的进口端连接，所述加压阀内设 置有上检测开关和下检测开关，所述上检测开关的控制输出端与所述油栗的停止输入端连 接，所述下检测开关的控制输出端与所述油栗的启动输入端连接。2. 如权利要求1所述的智能活塞体积管检定装置，其特征在于：所述检定系统包括至 少两条检定线路，配套不同口径检定管可用于不同口径的流量计安装。3. 如权利要求1所述的智能活塞体积管检定装置，其特征在于:所述循环栗组上设置 有循环管道截止阀，所述循环管道截止阀设置于循环栗组的闭式循环通路中。4. 如权利要求1所述的智能活塞体积管检定装置，其特征在于:所述油栗上设置有消 气过滤器，所述消气过滤器的出口端设置有电动阀，所述电动阀的出口端与所述体积管本 体连接。5. 如权利要求1所述的智能活塞体积管检定装置，其特征在于:所述空压机的出口端 依次设置有稳压器和压力调节阀。6. 如权利要求1所述的智能活塞体积管检定装置，其特征在于:所述恒温控制单元包 括标定管和换热器机组，所述标定管与所述换热器机组循环连接，所述标定管上设置有温 度变送器、标准表和温度调控器，所述温度变送器的输出端和所述标准表的输出端分别与 所述温度调控器的输入端连接，所述温度调控器的输出端与所述换热器机组的控制输出端 连接。7. 如权利要求6所述的智能活塞体积管检定装置，其特征在于:所述温度调控器包括 比较器、PID控制器和变频器，所述标定管的输出端和所述比较器的输入端连接，所述比较 器的输出端与所述PID控制器的输入端连接，所述PID控制器的输出端与所述变频器的输入 端连接，所述变频器的控制输出端与所述换热器机组连接。8. 根据权利要求6所述的智能活塞体积管检定装置，其特征在于:所述换热器机组包括 换热器、制冷机组和水栗，所述标定管与所述换热器循环连接，所述制冷机组的换热端口与 所述换热器的换热端口连接，所述换热器和所述制冷机组之间设置有所述水栗，所述温度 调控器的控制输出端与所述水栗控制输入端连接。
【文档编号】G01F25/00GK106017620SQ201610612909
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月30日
【发明人】张建新, 王遵健, 张肖, 逯平
【申请人】温州恒海科技有限公司