一种流量计在线检定装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种流量计在线检定装置，包括活塞式液体标准体积管和检定数据采集传输及体积管控制装置，活塞式液体标准体积管包括计量缸体组件、光电导向机构、液压系统和氮气压系统，计量缸体组件包括计量缸体和计量活塞；光电导向机构包括定位架、线性导轨、计量活塞杆和多个光电检测开关；检定数据采集传输及体积管控制装置包括微控制器模块、WIFI无线传输模块、DTU无线传输模块、COM串行通讯接口电路模块、密度计信号采集电路模块、流量计信号采集电路模块、变送器信号采集电路模块、体积管信号采集电路模块。本实用新型结构紧凑，使用轻便灵活，流量计检定精度高，重复性好，安全可靠，实现成本低，使用寿命长，应用范围广。
【专利说明】一种流量计在线检定装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及流量计检定【技术领域】，尤其是涉及一种流量计在线检定装置。
【背景技术】
[0002]流量计检定既可以采用在实验室(离线)检定的方式，也可以采用在线检定的方式。实验室检定存在以下问题:(1)检定介质铜实际测量的介质不一样，其物性参数也就不同，(2)检定时的工况如温度、压力等同流量计的应用工况不一致，(3)流量计的安装形式同现场也存在很大差异。因此，在实验室对流量计所作的检定或性能评价，同流量计实际使用的性能是有差别的，这跟准确计量的目标相去甚远。为了解决以上问题，就要采用流量计在线检定装置对流量计进行检定，但是，现有技术中的流量计在线检定装置还存在着以下缺陷和不足:(1)体积大且笨重，(2)不能很好地保证液流处于密闭状态，不能保证检定工况不发生变化，使得计量不准确，同时也不能保证检定现场的安全；(3)存在着对液流的扰动，影响了流量计检定精度；(3 )成本高，使用寿命短。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种流量计在线检定装置，其结构紧凑，设计新颖合理，使用轻便灵活，流量计检定精度高，重复性好，安全可靠，实现成本低，使用寿命长，能够广泛应用于石油、炼油、石化及科研部门。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种流量计在线检定装置，其特征在于:包括活塞式液体标准体积管和检定数据采集传输及体积管控制装置，所述活塞式液体标准体积管包括计量缸体组件、光电导向机构、液压系统和氮气压系统，所述计量缸体组件包括计量缸体和设置在计量缸体内部的计量活塞，所述计量活塞包括外轮廓与计量缸体内轮廓相配合的大活塞和用于打开或封堵设置在大活塞上的液流通道的小活塞，所述液流通道内轮廓的形状与所述小活塞外轮廓的形状相配合，所述小活塞通过提动阀与所述大活塞连接，所述计量缸体的一端连接有进液管，所述计量缸体的另一端连接有出液管，所述计量缸体连接进液管的一端连接有入口法兰，所述计量缸体连接出液管的一端连接有出口法兰；所述光电导向机构包括与出口法兰固定连接的定位架、安装在定位架上的线性导轨和安装在定位架内部的计量活塞杆，所述定位架上位于线性导轨旁侧设置有多个用于对计量活塞的位置进行检测的光电检测开关，所述计量活塞杆的一端位于所述定位架内且端部连接有滑轮安装座，所述滑轮安装座上安装有用于遮挡光电检测开关发射出的光线的遮光器和能够在线性导轨上滑动的滑轮，所述计量活塞杆的另一端穿出到所述定位架外部且穿过所述出口法兰并与小活塞固定连接；所述液压系统包括油箱和活塞式液压缸，所述油箱的出油口通过出油管和设置在出油管上的液压泵与活塞式液压缸的进油口相接，所述油箱的回油口通过回油管和设置在回油管上的液压电磁阀与活塞式液压缸的回油口相接，所述活塞式液压缸的进油口和回油口均与所述活塞式液压缸的有杆腔相连通，所述液压泵上连接有用于拖动液压泵的电机，所述活塞式液压缸的液压缸活塞杆穿过所述入口法兰并与所述小活塞固定连接；所述氮气压系统包括氮气罐，所述氮气罐通过氮气输送管道和设置在氮气输送管道上的氮气输送电磁阀与所述活塞式液压缸的无杆腔相连通；所述检定数据采集传输及体积管控制装置包括微控制器模块和为装置中各用电模块供电的电源模块，以及与微控制器模块相接的数据存储电路模块、WIFI无线传输模块、DTU无线传输模块和COM串行通讯接口电路模块，所述微控制器模块的输入端接有密度计信号采集电路模块、流量计信号采集电路模块、变送器信号采集电路模块和体积管信号采集电路模块，所述微控制器模块的输出端接有电机驱动电路模块、液压电磁阀驱动电路模块和氮气输送电磁阀驱动电路模块，所述电源模块包括用于将交流电源输出的交流电转换为直流电的交直流转换电路模块，以及与交直流转换电路模块相接的DTU电源电路模块、微控制器电源电路模块、密度计信号采集电源电路模块、流量计信号采集电源电路模块、变送器信号采集电源电路模块和体积管信号采集电源电路模块，所述DTU电源电路模块的输出端接有COM电源电路模块，所述COM电源电路模块的输出端接有WIFI电源电路模块；多个所述光电检测开关均与所述体积管信号采集电路模块相接，所述电机与所述电机驱动电路模块相接，所述液压电磁阀与所述液压电磁阀驱动电路模块相接，所述氮气输送电磁阀与所述氮气输送电磁阀驱动电路模块相接。
[0005]上述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述计量缸体的外围缠绕有电伴热带，所述电伴热带的外围设置有保温筒，所述保温筒的外围设置有保护筒；所述计量缸体由一体成型的第一段计量缸体、第二段计量缸体和第三段计量缸体构成，所述第一段计量缸体外轮廓的形状、第二段计量缸体外轮廓的形状和第三段计量缸体体外轮廓的形状均为圆柱形，所述第一段计量缸体的外径、第二段计量缸体的外径和第三段计量缸体的外径均相等，所述第一段计量缸体内轮廓的形状和第三段计量缸体内轮廓的形状均为圆柱形，所述第三段计量缸体内轮廓的直径大于所述第一段计量缸体内轮廓的直径，所述第二段计量缸体内轮廓的形状为圆台形，所述圆台的侧面展开图的圆心角的度数为30°~60° ;所述第一段计量缸体的长度为135cm~155cm，所述第二段计量缸体的长度与第三段计量缸体
的长度的和为所述第一段计量缸体的长度的^ ~
10 8`[0006]上述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述液流通道内轮廓的形状和所述小活塞的外轮廓的形状均为圆台状，所述大活塞与计量缸体内壁之间设置有聚醚聚氨酯密封圈；所述提动阀包括套装在所述液压缸活塞杆上的滑套和弹簧，以及与滑套固定连接的多根连杆，所述弹簧的一端与所述滑套固定连接，所述弹簧的另一端与所述小活塞固定连接，多根所述连杆均与所述大活塞固定连接；所述出口法兰上设置有提动阀限位器，所述入口法兰上设置有活塞限位器，所述提动阀限位器和活塞限位器均与所述微控制器模块的输入端相接。
[0007]上述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述进液管上顺着液流方向从前到后依次设置有过滤器和进液缓冲罐，所述进液缓冲罐的顶部设置有进液排气阀，所述进液缓冲罐的底部设置有进液排污阀；所述出液管上设置有出液缓冲罐，所述出液缓冲罐的顶部设置有出液排气阀，所述出液缓冲罐的底部设置有出液排污阀。
[0008]上述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述光电检测开关的数量为三个且分别为用于对计量活塞的初始位置进行检测的第一光电检测开关、用于对计量活塞的检定开始位置进行检测的第二光电检测开关和用于对计量活塞的检定结束位置进行检测的第三光电检测开关；所述定位架上设置有用于对第二光电检测开关和第三光电检测开关之间的距离进行标定的定距杆。
[0009]上述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述液压电磁阀的数量为两个且分别为第一液压电磁阀和第二液压电磁阀，所述回油管的数量为两根且分别为第一回油管和第二回油管，所述活塞式液压缸的回油口上接有三通管接头，所述第一回油管和第二回油管分别与三通管接头的两个端口相接，所述活塞式液压缸的回油口通过三通管接头、第一回油管和设置在第一回油管上的第一液压电磁阀与油箱的第一回油口相接，所述活塞式液压缸的回油口通过三通管接头、第二回油管和设置在第二回油管上的第二液压电磁阀与油箱的第二回油口相接；所述出油管上设置有溢流阀和压力表，所述溢流阀通过第三回油管与油箱的第三回油口相接。
[0010]上述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述微控制器模块主要由单片机MSP430F5438 构成。
[0011]上述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述密度计信号采集电路模块包括用于采集密度计输出的4mA-20mA电流信号的电流信号采集电路模块和用于采集密度计输出的频率脉冲信号的第一频率脉冲信号采集电路模块，所述电流信号采集电路模块和第一频率脉冲信号采集电路模块均与所述微控制器模块相接；所述流量计信号采集电路模块为用于采集流量计输出的频率脉冲信号的第二频率脉冲信号采集电路模块。
[0012]上述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述变送器信号采集电路模块为RS-485通信接口电路模块，所述入口法兰上设置有用于对体积管进口处液体压力进行检测的体积管进口压力变送器和用于对体积管进口处液体温度进行检测的体积管进口温度变送器，所述定距杆上设置有用于对定距杆的温度进行检测的定距杆温度变送器，所述氮气输送管道上设置有氮气压力变送器，所述出油管上靠近所述活塞式液压缸的位置处设置有用于对进入活塞式液压缸的液压油压力进行检测的液压油压力变送器，所述体积管进口压力变送器、体积管进口温度变送器、定距杆温度变送器、氮气压力变送器和液压油压力变送器均与所述RS-485通信接口电路模块相接。
[0013]上述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述体积管信号采集电路模块由用于对多个光电检测开关输出的信号进行滤波整形的施密特触发器电路和与施密特触发器电路相接的光电隔离电路构成。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、本实用新型结构紧凑，设计新颖合理，实现方便，使用轻便灵活。
[0016]2、本实用新型大活塞与计量缸体内壁之间设置有聚醚聚氨酯密封圈，聚醚聚氨酯密封圈的摩擦力小，且密封效果好，具有长久形状记忆性和耐磨性，起到了计量活塞引入、导向、清扫、密封等作用，长期使用都不会出现密封性能差的现象，能够很好地保证液流处于密闭状态，避免了泄漏，同时能够保证检定工况不发生变化，使得计量准确，重复性好，同时也不能保证检定现场的安全。
[0017]3、本实用新型计量活塞包括外轮廓与计量缸体内轮廓相配合的大活塞和用于打开或封堵设置在大活塞上的液流通道的小活塞，液流通道内轮廓的形状与小活塞外轮廓的形状相配合，小活塞通过提动阀与大活塞连接，设计独特，检定过程中和静止状态时液流方向一致，减少了对液流的扰动，提高了流量计检定的精度。
[0018]4、本实用新型计量活塞与计量缸体内壁之间能够形成环行间隙，液流中带有的污物能够从环形间隙中排出，使得计量缸体内排污通畅，计量活塞完成行程后，计量缸体内底部不存残留污物，能够防止刮伤腐蚀计量活塞和计量缸体内壁。
[0019]5、本实用新型的实现成本低，使用寿命长。
[0020]6、本实用新型可在现场对流量计进行实液检定，能够克服工作条件和检定条件不同而引起的误差，在检定过程中，不需启、停流量计，消除了因启、停流量计而引起的误差，同时也消除了因液体蒸发、工作条件的差别造成的误差，能够广泛应用于石油、炼油、石化及科研部门。
[0021]综上所述，本实用新型结构紧凑，设计新颖合理，使用轻便灵活，流量计检定精度高，重复性好，安全可靠，实现成本低，使用寿命长，能够广泛应用于石油、炼油、石化及科研部门。
[0022]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型各部分的连接关系示意图。
[0024]图2为本实用新型检定数据采集传输及体积管控制装置的电路原理框图。
[0025]图3为本实用新型计量缸体、电伴热带、保温筒、保护筒的连接关系示意图。
[0026]图4为本实用新型使用时活塞式液体标准体积管在底盘上的布设位置示意图。
[0027]图5为本实用新型活塞式液体标准体积管的第一种使用状态示意图。
[0028]图6为本实用新型活塞式液体标准体积管的第二种使用状态示意图。
[0029]图7为本实用新型活塞式液体标准体积管的第三种使用状态示意图。
[0030]附图标记说明:
[0031]1-1一第一段计量缸体；1-2—第二段计量缸体；1-3—第二段计量缸体；
[0032]2—大活塞；3—小活塞；4一滑套；
[0033]5—弹簧；6—连杆；7—进液管；
[0034]8—出液管；9—入口法兰；10—出口法兰；
[0035]11 一定位架；12—线性导轨；13—计量活塞杆；
[0036]14一第一光电检测开关；15—第二光电检测开关；
[0037]16—第三光电检测开关；17—定距杆；
[0038]18—滑轮安装座；19一遮光器；20—滑轮；
[0039]21—油箱；22—活塞式液压缸；22-1—液压缸活塞杆；
[0040]22-2一液压缸活塞；23—出油管；24—液压泵；
[0041]25—第一回油管；26—第二回油管；27—第一液压电磁阀；
[0042]28一第二液压电磁阀；29—二通管接头；30—电机；
[0043]31 一溢流阀；32—压力表；33—第二回油管；
[0044]34一氮气罐；35—氮气输送管道；36—氮气输送电磁阀；
[0045]37—电伴热带；38—保温筒；39—保护筒；
[0046]40—过滤器；41 一进液缓冲罐；42—进液排气阀；[0047]43—进液排污阀；44一出液缓冲罐；45—出液排气阀；
[0048]46—出液排污阀；47—底盘；48—液流通道；
[0049]49一聚醚聚氨酯密封圈；50—提动阀限位器；51—活塞限位器；
[0050]52—检定数据采集传输及体积管控制装置；52-1—微控制器模块；
[0051]52-2—交直流转换电路模块；52-3 — WIFI电源电路模块；
[0052]52-4 — DTU电源电路模块；52-5 — COM电源电路模块；
[0053]52-6—微控制器电源电路模块；52-7—密度计信号采集电源电路模块；
[0054]52-8—流量计信号采集电源电路模块；
[0055]52-9—变送器信号采集电源电路模块；
[0056]52-10—体积管信号采集电源电路模块；52-11—数据存储电路模块；
[0057]52-12—WIFI无线传输模块；52-13 — DTU无线传输模块；
[0058]52-14—COM串行通讯接口电路模块；52_15—密度计信号采集电路模块；
[0059]52-16—流量计信号采集电路模块；52-17—变送器信号采集电路模块；
[0060]52-18—体积管信号采集电路模块；52-19—电机驱动电路模块；
[0061 ]52-20—液压电磁阀驱动电路模块；
[0062]52-21—氮气输送电磁阀驱动电路模块；
[0063]52-22一电流/[目号米集电路模块；
[0064]52-23—第一频率脉冲信号采集电路模块；
[0065]52-24—施密特触发器电路；52-25—光电隔离电路；
[0066]53—体积管进口压力变送器；54—体积管进口温度变送器；
[0067]55—定距杆温度变送器；56—氮气压力变送器；
[0068]57一液压油压力变送器。
【具体实施方式】
[0069]如图1和图2所示，本实用新型包括活塞式液体标准体积管和检定数据采集传输及体积管控制装置52，所述活塞式液体标准体积管包括计量缸体组件、光电导向机构、液压系统和氮气压系统，所述计量缸体组件包括计量缸体和设置在计量缸体内部的计量活塞，所述计量活塞包括外轮廓与计量缸体内轮廓相配合的大活塞2和用于打开或封堵设置在大活塞2上的液流通道48的小活塞3，所述液流通道48内轮廓的形状与所述小活塞3外轮廓的形状相配合，所述小活塞3通过提动阀与所述大活塞2连接,所述计量缸体的一端连接有进液管7，所述计量缸体的另一端连接有出液管8，所述计量缸体连接进液管7的一端连接有入口法兰9，所述计量缸体连接出液管8的一端连接有出口法兰10 ;所述光电导向机构包括与出口法兰10固定连接的定位架11、安装在定位架11上的线性导轨12和安装在定位架11内部的计量活塞杆13，所述定位架11上位于线性导轨12旁侧设置有多个用于对计量活塞的位置进行检测的光电检测开关，所述计量活塞杆13的一端位于所述定位架11内且端部连接有滑轮安装座18，所述滑轮安装座18上安装有用于遮挡光电检测开关发射出的光线的遮光器19和能够在线性导轨12上滑动的滑轮20，所述计量活塞杆13的另一端穿出到所述定位架11外部且穿过所述出口法兰10并与小活塞3固定连接；所述液压系统包括油箱21和活塞式液压缸22，所述油箱21的出油口通过出油管23和设置在出油管23上的液压泵24与活塞式液压缸22的进油口相接，所述油箱21的回油口通过回油管和设置在回油管上的液压电磁阀与活塞式液压缸22的回油口相接，所述活塞式液压缸22的进油口和回油口均与所述活塞式液压缸22的有杆腔相连通，所述液压泵24上连接有用于拖动液压泵24的电机30，所述活塞式液压缸22的液压缸活塞杆22-1穿过所述入口法兰9并与所述小活塞3固定连接；所述氮气压系统包括氮气罐34，所述氮气罐34通过氮气输送管道35和设置在氮气输送管道35上的氮气输送电磁阀36与所述活塞式液压缸22的无杆腔相连通；所述检定数据采集传输及体积管控制装置52包括微控制器模块52-1和为装置中各用电模块供电的电源模块，以及与微控制器模块52-1相接的数据存储电路模块52-11、WIFI无线传输模块52-12、DTU无线传输模块52-13和COM串行通讯接口电路模块52-14，所述微控制器模块52-1的输入端接有密度计信号采集电路模块52-15、流量计信号采集电路模块52-16、变送器信号采集电路模块52-17和体积管信号采集电路模块52-18，所述微控制器模块52-1的输出端接有电机驱动电路模块52-19、液压电磁阀驱动电路模块52-20和氮气输送电磁阀驱动电路模块52-21,所述电源模块包括用于将交流电源输出的交流电转换为直流电的交直流转换电路模块52-2，以及与交直流转换电路模块52-2相接的DTU电源电路模块52-4、微控制器电源电路模块52-6、密度计信号采集电源电路模块52-7、流量计信号采集电源电路模块52-8、变送器信号采集电源电路模块52-9和体积管信号采集电源电路模块52-10，所述DTU电源电路模块52-4的输出端接有COM电源电路模块52_5，所述COM电源电路模块52-5的输出端接有WIFI电源电路模块52-3 ;多个所述光电检测开关均与所述体积管信号采集电路模块52-18相接，所述电机30与所述电机驱动电路模块52-19相接，所述液压电磁阀与所述液压电磁阀驱动电路模块52-20相接，所述氮气输送电磁阀36与所述氮气输送电磁阀驱动电路模块52-21相接。具体实施时，交直流转换电路模块52-2主要由北京鑫达飞电子技术开发有限公司生产的AC/DC电源模块DFA30-S24N构成，能够将交流电源输出的220V交流电转换成直流24V、1.25A的主电源；再由主电源分配至DTU电源电路模块52-4、微控制器电源电路模块52-6、密度计信号采集电源电路模块52-7、流量计信号采集电源电路模块52-8、变送器信号采集电源电路模块52-9和体积管信号采集电源电路模块52-10，DTU电源电路模块52-4再分配给COM电源电路模块52_5，COM电源电路模块52-5再分配给WIFI电源电路模块52-3 ;其中，DTU电源电路模块52_4为12V电源电路模块，COM电源电路模块52-5为5V电源电路模块，WIFI电源电路模块52_3为3.3V电源电路模块，微控制器电源电路模块52-6为3.3V电源电路模块，密度计信号采集电源电路模块52-7、流量计信号采集电源电路模块52-8、变送器信号采集电源电路模块52-9和体积管信号采集电源电路模块52-10均为24V电源电路模块。
[0070]结合图3，本实施例中，所述计量缸体的外围缠绕有电伴热带37，所述电伴热带37的外围设置有保温筒38，所述保温筒38的外围设置有保护筒39 ;具体实施时，所述保温筒38由保温岩棉材料制成，具有稳定的耐温性和较低的导热系数，还具备遇潮湿后性能恢复的优点；所述保护筒39为不锈钢卷筒，用于实现计量缸体预热、保温、防护等综合功能。
[0071]如图1所示，本实施例中，所述计量缸体由一体成型的第一段计量缸体1-1、第二段计量缸体1-2和第三段计量缸体1-3构成，所述第一段计量缸体1-1外轮廓的形状、第二段计量缸体1-2外轮廓的形状和第三段计量缸体1-3体外轮廓的形状均为圆柱形，所述第一段计量缸体1-1的外径、第二段计量缸体1-2的外径和第三段计量缸体1-3的外径均相等，所述第一段计量缸体1-1内轮廓的形状和第三段计量缸体1-3内轮廓的形状均为圆柱形，所述第三段计量缸体1-3内轮廓的直径大于所述第一段计量缸体1-1内轮廓的直径，所述第二段计量缸体1-2内轮廓的形状为圆台形，所述圆台的侧面展开图的圆心角的度数为30°~60° ;所述第一段计量缸体1-1的长度为135cm~155cm，所述第二段计量缸体1_2
的长度与第三段计量缸体1-3的长度的和为所述第一段计量缸体1-1的长度的^ ~ I。本
实用新型计量缸体与现有技术中的相比，第一段计量缸体1-1相当于是现有技术中的计量缸体，而第二段计量缸体1-2和第三段计量缸体1-3是新加长的计量缸体，且所述第三段计量缸体1-3内轮廓的直径大于所述第一段计量缸体1-1内轮廓的直径，并在第三段计量缸体1-3与第一段计量缸体1-1之间采用第二段计量缸体1-2进行过渡，既不会给计量活塞造成阻挡，又能在计量活塞与计量缸体内壁之间形成环行间隙，液流中带有的污物能够从环形间隙中排出，使得计量缸体内排污通畅，计量活塞完成行程后，计量缸体内底部不存残留污物，能够防止刮伤腐蚀计量活塞和计量缸体内壁；由于有光电导向机构的导向作用，而且所述小活塞3通过提动阀与所述大活塞2连接，因此，计量活塞与计量缸体内壁之间形成环行间隙时，也不会脱落离开原来的位置，保证了计量活塞的活动自如。具体实施时，所述第一段计量缸体1-1的长度为145cm，所述第二段计量缸体1-2的长度与第三段计量缸体1-3的长度的和为15cm ;另外，所述第一段计量缸体1-1、第二段计量缸体1_2和第三段计量缸体1-3均由碳钢制成，研磨后内表面镀硬铬或化学镀镍，充分保证了内表面的光洁度、耐磨性和防锈蚀性。
[0072]如图I所示，本实施例中，所述液流通道48内轮廓的形状和所述小活塞3的外轮廓的形状均为圆台状，所述大活塞2与计量缸体内壁之间设置有聚醚聚氨酯密封圈49 ;聚醚聚氨酯密封圈49的摩擦力小，且密封效果好，具有长久形状记忆性和耐磨性，起到了计量活塞引入、导向、清扫、密封等作用。所述提动阀包括套装在所述液压缸活塞杆22-1上的滑套4和弹簧5，以及与滑套4固定连接的多根连杆6，所述弹簧5的一端与所述滑套4固定连接，所述弹簧5的另一端与所述小活塞3固定连接，多根所述连杆6均与所述大活塞2固定连接；由于小活塞3与液压缸活塞杆22-1连接，小活塞3又通过提动阀与大活塞2连接，因此计量活塞整体能够与液压缸活塞杆22-1同步运动，即与活塞式液压缸22内的液压缸活塞22-2同步运动。所述提动阀能够在液压、氮气压及弹簧压力的协调作用下，带动大活塞2运动，使得小活塞3打开或封堵设置在大活塞2上的液流通道48，使液流在检定过程中和计量活塞返回上游等各种状态始终方向不变。其中，液流入口处为上游，液流出口处为下游，即连接进液管7的一端为上游，连接出液管8的一端为下游。
[0073]如图I所示，本实施例中，所述出口法兰10上设置有提动阀限位器50，所述入口法兰9上设置有活塞限位器51，所述提动阀限位器50和活塞限位器51均与所述微控制器模块52-1的输入端相接。当大活塞2与提动阀呈闭合状态移至提动阀限位器50时，提动阀到位停止，此时液流推动大活塞2使弹簧5压缩，大活塞2与提动阀分离并保持一定的环形间隙，保证了计量活塞在下游时液流通道48是打开的；当大活塞2与提动阀呈开启状态移至活塞限位器51时，大活塞2到位停止，此时活塞式液压缸22作用，拉动提动阀使弹簧压缩，大活塞2与提动阀分离并保持一定的环形间隙，保证了计量活塞在上游时液流通道48是打开的；这样就使得计量活塞在上、下游位置时，液流通道48总是打开的，保证了该体积管在各种状态下液流方向不变。
[0074]如图1所示，本实施例中，所述进液管7上顺着液流方向从前到后依次设置有过滤器40和进液缓冲罐41，所述进液缓冲罐41的顶部设置有进液排气阀42，所述进液缓冲罐41的底部设置有进液排污阀43 ;所述出液管8上设置有出液缓冲罐44，所述出液缓冲罐44的顶部设置有出液排气阀45，所述出液缓冲罐44的底部设置有出液排污阀46。液流通过管路过程中可及时过滤、排气、排污，减小了计量检测误差。
[0075]如图1所示，本实施例中，所述光电检测开关的数量为三个且分别为用于对计量活塞的初始位置进行检测的第一光电检测开关14、用于对计量活塞的检定开始位置进行检测的第二光电检测开关15和用于对计量活塞的检定结束位置进行检测的第三光电检测开关16 ;所述定位架11上设置有用于对第二光电检测开关15和第三光电检测开关16之间的距离进行标定的定距杆17。第二光电检测开关15和第三光电检测开关16之间距离确定计量缸体的的内体积即是标准体积管的公称标准体积。具体实施时，所述定距杆17采用热膨胀系数极小的殷钢棒制成，减少了标准体积受温度的影响，保证了计量检测的准确性和重复性。
[0076]如图1所示，本实施例中，所述液压电磁阀的数量为两个且分别为第一液压电磁阀27和第二液压电磁阀28，所述回油管的数量为两根且分别为第一回油管25和第二回油管26，所述活塞式液压缸22的回油口上接有三通管接头29，所述第一回油管25和第二回油管26分别与三通管接头29的两个端口相接，所述活塞式液压缸22的回油口通过三通管接头29、第一回油管25和设置在第一回油管25上的第一液压电磁阀27与油箱21的第一回油口相接，所述活塞式液压缸22的回油口通过三通管接头29、第二回油管26和设置在第二回油管26上的第二液压电磁阀28与油箱21的第二回油口相接；所述出油管23上设置有溢流阀31和压力表32，所述溢流阀31通过第三回油管33与油箱21的第三回油口相接。通过设置两个液压电磁阀和两根回油管，构成了两个回油通道，能够使得油路更通畅，且避免了设置一路回油通道时液压电磁阀故障造成的体积管故障。
[0077]如图2所示，本实施例中，所述微控制器模块52-1主要由单片机MSP430F5438构成。所述密度计信号采集电路模块52-15包括用于采集密度计输出的4mA-20mA电流信号的电流信号采集电路模块52-22和用于采集密度计输出的频率脉冲信号的第一频率脉冲信号采集电路模块52-23，所述电流信号采集电路模块52-22和第一频率脉冲信号采集电路模块52-23均与所述微控制器模块52-1相接；所述流量计信号采集电路模块52-16为用于采集流量计输出的频率脉冲信号的第二频率脉冲信号采集电路模块。考虑到现场密度计输出的信号多样性的特点，本实用新型将密度计信号采集电路模块52-15设计为电流信号采集电路和频率脉冲信号采集电路两种，方便用户对密度计的灵活选择使用。而目前流量计输出的信号多数为频率脉冲形式，因此将流量计信号采集电路模块52-16设计为频率脉冲信号采集电路，能够很好地满足实际需求。
[0078]如图2所示，本实施例中，所述变送器信号采集电路模块52-17为RS-485通信接口电路模块，所述入口法兰9上设置有用于对体积管进口处液体压力进行检测的体积管进口压力变送器53和用于对体积管进口处液体温度进行检测的体积管进口温度变送器54，所述定距杆17上设置有用于对定距杆17的温度进行检测的定距杆温度变送器55，所述氮气输送管道35上设置有氮气压力变送器56,所述出油管23上靠近所述活塞式液压缸22的位置处设置有用于对进入活塞式液压缸22的液压油压力进行检测的液压油压力变送器57，所述体积管进口压力变送器53、体积管进口温度变送器54、定距杆温度变送器55、氮气压力变送器56和液压油压力变送器57均与所述RS-485通信接口电路模块相接。RS-485通信具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等优点，能够方便地实现以上温度、压力等信号的传输网络。
[0079]如图2所不,本实施例中，所述体积管信号米集电路模块52-18由用于对多个光电检测开关输出的信号进行滤波整形的施密特触发器电路52-24和与施密特触发器电路52-24相接的光电隔离电路52-25构成。体积管信号采集电路模块52-18是极为关键的电路部分，它影响到整个装置的计量误差、重复性以及稳定性，通过在光电隔离电路52-25之前，先做施密特触发器电路52-24进行滤波整形，能够得到一个稳定、纯净的信号，提高了流量计检定精度。
[0080]如图4所示，本实用新型使用时，安装在检定车的底盘47上，需要时可到流量计使用现场进行检查。
[0081]本实用新型使用时，将活塞式液体标准体积管和待检定流量计串接在工艺管线上，可在现场对流量计进行实液检定，能够克服工作条件和检定条件不同而引起的误差，在检定过程中，不需启、停流量计，消除了因启、停流量计而引起的误差，同时也消除了因液体蒸发、工作条件的差别造成的误差。本实用新型能够广泛应用于石油、炼油、石化及科研部门。
[0082]本实用新型对流量计进行检定的工作过程是:
[0083](I)如图5所示，体积管停止工作时，第一液压电磁阀27和第二液压电磁阀28关闭，计量活塞处在下游止点位置处，提动阀限位器50检测到该位置信号并输出给微控制器模块52-1，此时，提动阀中的弹簧5处在压缩状态，小活塞3打开了设置在大活塞2上的液流通道48 ；
[0084](2)微控制器模块52-1通过电机驱动电路模块52-19控制电机30启动，液压泵24开始工作，由于第一液压电磁阀27和第二液压电磁阀28继续处于关闭状态，因此进入到活塞式液压缸22内的液压油带有一定压力，推动活塞式液压缸22内的液压缸活塞22-2运动，液压缸活塞22-2通过液压缸活塞杆22-1带动计量活塞向上游运动，当计量活塞运动到上游止点位置处时，活塞限位器51检测到该位置信号并输出给微控制器模块52-1，微控制器模块52-1通过电机驱动电路模块52-19控制电机30停止，液压泵24停止工作，计量活塞停止运动，如图6所示，此时，提动阀中的弹簧5处在压缩状态，小活塞3打开了设置在大活塞2上的液流通道48，液流通过了设置在大活塞2上的液流通道48，等待开始检定；
[0085](3)开始检定后，微控制器模块52-1通过液压电磁阀驱动电路模块52-20控制第一液压电磁阀27和第二液压电磁阀28打开，活塞式液压缸22内的液压油的压力消失，液压油返回油箱21，微控制器模块52-1通过氮气输送电磁阀驱动电路模块52-21控制氮气输送电磁阀36打开,氮气罐34内存储的氮气通过氮气输送管道35进入到活塞式液压缸22内，氮气压力推动活塞式液压缸22内的液压缸活塞22-2向下游移动一定距离，并通过液压缸活塞杆22-1带动小活塞3向下游移动一定距离，如图7所示，小活塞3封堵了设置在大活塞2上的液流通道48，而提动阀中的滑套4保持静止不动，因此，提动阀中的弹簧5被拉伸开来，计量活塞随液流向下游移动，实现标定运行，与计量活塞同步运行的遮光器19依次通过第一光电检测开关14、第二光电检测开关15和第三光电检测开关16,第一光电检测开关14、第二光电检测开关15和第三光电检测开关16检测到的信号通过体积管信号采集电源电路模块52-10实时输出给微控制器模块52-1，同时，流量计检测到的流量信号通过流量计信号采集电源电路模块52-8实时输出给微控制器模块52-1，体积管进口压力变送器53、体积管进口温度变送器54、定距杆温度变送器55、氮气压力变送器56和液压油压力变送器57检测到的信号通过变送器信号采集电路模块52-17实时输出给微控制器模块52-1，当进行质量流量计的检定时，还可以在密度计信号采集电路模块52-15上连接密度计，密度计检测到的液体密度信号通过密度计信号采集电路模块52-15实时输出给微控制器模块52-1，微控制器模块52-1能够将其接收到的信号存储在数据存储电路模块52-11中，并通过WIFI无线传输模块52-12、DTU无线传输模块52-13或COM串行通讯接口电路模块52-14传输给计算机和服务器，以便计算机和服务器对数据进行分析处理，得到流量计检定结果；其中，氮气压力一部分用来克服体积管内介质压力作用在计量活塞杆13和液压缸活塞杆22-1上的轴向力，另一部分用来克服液压缸活塞22-2和活塞式液压缸22内壁之间的摩擦力以及大活塞2和计量缸体内壁之间的摩擦力，并在检定运行中推动液压缸活塞22-2运行；适当设置氮气压力，可使计量活塞上下游检定介质的压差最小；
[0086](4)当遮光器19通过第三光电检测开关16时，微控制器模块52_1通过液压电磁阀驱动电路模块52-20控制第一液压电磁阀27和第二液压电磁阀28关闭，并通过氮气输送电磁阀驱动电路模块52-21控制氮气输送电磁阀36关闭，带有一定压力的液压油进入活塞式液压缸22，推动活塞式液压缸22内的液压缸活塞22-2运动，活塞式液压缸22内的液压缸活塞22-2通过液压缸活塞杆22-1带动小活塞3向上游运动，小活塞3打开了设置在大活塞2上的液流通道48，而提动阀中的滑套4保持静止不动，因此，提动阀中的弹簧5被压缩，一直拖动计量活塞返回上游，回到了如图6所示的状态，等待开始下一次检定。
[0087]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种流量计在线检定装置，其特征在于:包括活塞式液体标准体积管和检定数据采集传输及体积管控制装置(52)，所述活塞式液体标准体积管包括计量缸体组件、光电导向机构、液压系统和氮气压系统，所述计量缸体组件包括计量缸体和设置在计量缸体内部的计量活塞，所述计量活塞包括外轮廓与计量缸体内轮廓相配合的大活塞(2)和用于打开或封堵设置在大活塞(2)上的液流通道(48)的小活塞(3)，所述液流通道(48)内轮廓的形状与所述小活塞(3)外轮廓的形状相配合，所述小活塞(3)通过提动阀与所述大活塞(2)连接，所述计量缸体的一端连接有进液管(7)，所述计量缸体的另一端连接有出液管(8)，所述计量缸体连接进液管(7)的一端连接有入口法兰(9)，所述计量缸体连接出液管(8)的一端连接有出口法兰(10);所述光电导向机构包括与出口法兰(10)固定连接的定位架(11)、安装在定位架(11)上的线性导轨(12)和安装在定位架(11)内部的计量活塞杆(13)，所述定位架(11)上位于线性导轨(12)旁侧设置有多个用于对计量活塞的位置进行检测的光电检测开关，所述计量活塞杆(13)的一端位于所述定位架(11)内且端部连接有滑轮安装座(18)，所述滑轮安装座(18)上安装有用于遮挡光电检测开关发射出的光线的遮光器(19)和能够在线性导轨(12)上滑动的滑轮(20)，所述计量活塞杆(13)的另一端穿出到所述定位架(11)外部且穿过所述出口法兰(10)并与小活塞(3)固定连接；所述液压系统包括油箱(21)和活塞式液压缸(22)，所述油箱(21)的出油口通过出油管(23)和设置在出油管(23)上的液压泵(24)与活塞式液压缸(22)的进油口相接，所述油箱(21)的回油口通过回油管和设置在回油管上的液压电磁阀与活塞式液压缸(22)的回油口相接，所述活塞式液压缸(22)的进油口和回油口均与所述活塞式液压缸(22)的有杆腔相连通，所述液压泵(24)上连接有用于拖动液压泵(24)的电机(30)，所述活塞式液压缸(22)的液压缸活塞杆(22-1)穿过所述入口法兰(9)并与所述小活塞(3)固定连接；所述氮气压系统包括氮气罐(34)，所述氮气罐(34)通过氮气输送管道(35)和设置在氮气输送管道(35)上的氮气输送电磁阀 (36)与所述活塞式液压缸(22)的无杆腔相连通；所述检定数据采集传输及体积管控制装置(52)包括微控制器模块(52-1)和为装置中各用电模块供电的电源模块，以及与微控制器模块(52-1)相接的数据存储电路模块(52-11)、WIFI无线传输模块(52-12 )、DTU无线传输模块(52-13)和COM串行通讯接口电路模块(52-14)，所述微控制器模块(52-1)的输入端接有密度计信号采集电路模块(52-15)、流量计信号采集电路模块(52-16)、变送器信号采集电路模块(52-17)和体积管信号采集电路模块(52-18),所述微控制器模块(52-1)的输出端接有电机驱动电路模块(52-19)、液压电磁阀驱动电路模块(52-20)和氮气输送电磁阀驱动电路模块(52-21)，所述电源模块包括用于将交流电源输出的交流电转换为直流电的交直流转换电路模块(52-2)，以及与交直流转换电路模块(52-2)相接的DTU电源电路模块(52-4)、微控制器电源电路模块(52-6 )、密度计信号采集电源电路模块(52-7 )、流量计信号采集电源电路模块(52-8)、变送器信号采集电源电路模块(52-9)和体积管信号采集电源电路模块(52-10)，所述DTU电源电路模块(52-4)的输出端接有COM电源电路模块(52-5)，所述COM电源电路模块(52-5)的输出端接有WIFI电源电路模块(52_3);多个所述光电检测开关均与所述体积管信号采集电路模块(52-18)相接，所述电机(30)与所述电机驱动电路模块(52-19)相接，所述液压电磁阀与所述液压电磁阀驱动电路模块(52-20)相接，所述氮气输送电磁阀(36 )与所述氮气输送电磁阀驱动电路模块(52-21)相接。
2.按照权利要求1所述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述计量缸体的外围缠绕有电伴热带(37)，所述电伴热带(37)的外围设置有保温筒(38)，所述保温筒(38)的外围设置有保护筒(39);所述计量缸体由一体成型的第一段计量缸体(1-1)、第二段计量缸体(1-2)和第三段计量缸体(1-3)构成，所述第一段计量缸体(1-1)外轮廓的形状、第二段计量缸体(1-2)外轮廓的形状和第三段计量缸体(1-3)体外轮廓的形状均为圆柱形，所述第一段计量缸体(1-1)的外径、第二段计量缸体(1-2 )的外径和第三段计量缸体(1-3 )的外径均相等，所述第一段计量缸体(1-1)内轮廓的形状和第三段计量缸体(1-3)内轮廓的形状均为圆柱形，所述第三段计量缸体(1-3)内轮廓的直径大于所述第一段计量缸体(1-1)内轮廓的直径，所述第二段计量缸体(1-2)内轮廓的形状为圆台形，所述圆台的侧面展开图的圆心角的度数为30°~60° ;所述第一段计量缸体(1-1)的长度为135cm~155cm，所述第二段计量缸体(1-2)的长度与第三段计量缸体(1-3)的长度的和为所述第一段计量缸体(1-1)的长度的1/10~1/8 。
3.按照权利要求1所述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述液流通道(48)内轮廓的形状和所述小活塞(3)的外轮廓的形状均为圆台状，所述大活塞(2)与计量缸体内壁之间设置有聚醚聚氨酯密封圈(49);所述提动阀包括套装在所述液压缸活塞杆(22-1)上的滑套(4)和弹簧(5)，以及与滑套(4)固定连接的多根连杆(6)，所述弹簧(5)的一端与所述滑套(4)固定连接，所述弹簧(5)的另一端与所述小活塞(3)固定连接，多根所述连杆(6 )均与所述大活塞(2 )固定连接；所述出口法兰(10 )上设置有提动阀限位器(50 )，所述入口法兰(9)上设置有活塞限位器(51)，所述提动阀限位器(50)和活塞限位器(51)均与所述微控制器模块(52-1)的输入端相接。
4.按照权利要求1所述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述进液管(7)上顺着液流方向 从前到后依次设置有过滤器(40)和进液缓冲罐(41)，所述进液缓冲罐(41)的顶部设置有进液排气阀(42)，所述进液缓冲罐(41)的底部设置有进液排污阀(43);所述出液管(8)上设置有出液缓冲罐(44)，所述出液缓冲罐(44)的顶部设置有出液排气阀(45)，所述出液缓冲罐(44)的底部设置有出液排污阀(46)。
5.按照权利要求1所述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述光电检测开关的数量为三个且分别为用于对计量活塞的初始位置进行检测的第一光电检测开关(14)、用于对计量活塞的检定开始位置进行检测的第二光电检测开关(15)和用于对计量活塞的检定结束位置进行检测的第三光电检测开关(16 );所述定位架(11)上设置有用于对第二光电检测开关(15)和第三光电检测开关(16)之间的距离进行标定的定距杆(17)。
6.按照权利要求1所述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述液压电磁阀的数量为两个且分别为第一液压电磁阀(27)和第二液压电磁阀(28)，所述回油管的数量为两根且分别为第一回油管(25)和第二回油管(26)，所述活塞式液压缸(22)的回油口上接有三通管接头(29)，所述第一回油管(25)和第二回油管(26)分别与三通管接头(29)的两个端口相接，所述活塞式液压缸(22)的回油口通过三通管接头(29)、第一回油管(25)和设置在第一回油管(25)上的第一液压电磁阀(27)与油箱(21)的第一回油口相接，所述活塞式液压缸(22)的回油口通过三通管接头(29)、第二回油管(26)和设置在第二回油管(26)上的第二液压电磁阀(28)与油箱(21)的第二回油口相接；所述出油管(23)上设置有溢流阀(31)和压力表(32)，所述溢流阀(31)通过第三回油管(33)与油箱(21)的第三回油口相接。
7.按照权利要求1所述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述微控制器模块(52-1)主要由单片机MSP430F5438构成。
8.按照权利要求1所述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述密度计信号采集电路模块(52-15)包括用于采集密度计输出的4mA-20mA电流信号的电流信号采集电路模块(52-22)和用于采集密度计输出的频率脉冲信号的第一频率脉冲信号采集电路模块(52-23)，所述电流信号采集电路模块(52-22)和第一频率脉冲信号采集电路模块(52-23)均与所述微控制器模块(52-1)相接；所述流量计信号采集电路模块(52-16)为用于采集流量计输出的频率脉冲信号的第二频率脉冲信号采集电路模块。
9.按照权利要求5所述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述变送器信号采集电路模块(52-17)为RS-485通信接口电路模块，所述入口法兰(9)上设置有用于对体积管进口处液体压力进行检测的体积管进口压力变送器(53)和用于对体积管进口处液体温度进行检测的体积管进口温度变送器(54)，所述定距杆(17)上设置有用于对定距杆(17)的温度进行检测的定距杆温度变送器(55)，所述氮气输送管道(35)上设置有氮气压力变送器(56)，所述出油管(23)上靠近所述活塞式液压缸(22)的位置处设置有用于对进入活塞式液压缸(22)的液压油压力进行检测的液压油压力变送器(57)，所述体积管进口压力变送器(53)、体积管进口温度变送器(54)、定距杆温度变送器(55)、氮气压力变送器(56)和液压油压力变送器(57)均与所述RS-485通信接口电路模块相接。
10.按照权利要求1所述的一种流量计在线检定装置，其特征在于:所述体积管信号采集电路模块(52-18)由用于对多个光电检测开关输出的信号进行滤波整形的施密特触发器电路(52-24)和与施密特触 发器电路(52-24)相接的光电隔离电路(52-25)构成。
【文档编号】G01F25/00GK203414147SQ201320540277
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月31日 优先权日:2013年8月31日
【发明者】李汲峰, 裴润有, 贾春虎, 宏岩, 马建东, 俞涛, 师燕妮 申请人:长庆石油勘探局技术监测中心