临界流文丘里喷嘴法气体流量检定校准装置的制作方法

本实用新型涉及气体流量检定校准装置，特别涉及临界流文丘里喷嘴法气体流量检定校准装置。

背景技术：

目前气体流量计应用范围广，同时随着气体流量计的增多，导致对气体流量计的检测需求也急剧增加，并且对于气体流量计的检定装置的要求也越来越高。

现有的流量计校检设备由于风速均匀性均不好，造成数据重复性不稳定，不利于被检测流量计标定。而且被检定流量计不具备通用接口，每个厂家的接口都有自己的标准，检定时还需要配备工装进行检定。在设备停车时由于水环真空泵的特性，整个设备管道中由于负压状态容易充水，造成设备精度下降，管路及密封容易老化失效。

技术实现要素：

实用新型目的：

为了解决现有的流量计校检设备流量均匀性不好，采集的准确度不高，装置复杂，能耗较高，调节气体流量范围窄的技术问题。本实用新型提供了一种流量采集准确度高、调流范围广的气临界流文丘里喷嘴法气体流量检定校准装置。

技术方案：

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

临界流文丘里喷嘴法气体流量检定校准装置，包括滞止容器、临界流文丘里喷嘴系统、汇合容器和水环式真空泵，滞止容器、临界流文丘里喷嘴系统、汇合容器和水环式真空泵通过管路依次连接；扩散椎管上游管道通过风速均匀板连接外部气体，扩散椎管下游管道与被检表工装一端连接，被检表工装另一端通过开闭阀与滞止容器一端连接，滞止容器的另一端与临界流文丘里喷嘴一端连接，临界流文丘里喷嘴的另一端通过喷嘴开闭阀门与汇合容器一端连接，喷嘴开闭阀门的另一端通过气动球阀与水环式真空泵连接；设置在扩散椎管与被检表工装之间的风速均匀板由六个钢板组成，钢板宽度为管道的半径，钢板长度为管道半径的四倍，每两个钢板之间的夹角呈六十度。

扩散椎管的吸入口安装有圆形孔板，圆形孔板内圆心外侧设有周向设置多个圆孔，圆形孔板的中间为实心板。

水环式真空泵和气动球阀之间设有补偿器；气动球阀的上游管道上设置旁通球阀。

与风速均匀板连接的被检表工装包括被测试件、压力传感器和温度传感器，风速均匀板下游管道依次连接温度传感器、压力传感器和被测试件，被测试件的下游管道连接开闭阀。

滞止容器上还设有喷嘴入口处滞止压力传感器和喷嘴入口处滞止温度传感器。

临界流文丘里喷嘴系统包括临界流文丘里喷嘴和喷嘴开闭阀门；滞止容器并联多个临界流文丘里喷嘴系统的一端，多个临界流文丘里喷嘴系统的另一端与汇合容器分别连接。

临界流文丘里喷嘴的一端连接滞止容器，临界流文丘里喷嘴的另一端连接喷嘴开闭阀门的一端，喷嘴开闭阀门的另一端连接汇合容器。

优点及效果：

本实用新型具有如下优点及有益效果：

本实用新型气临界流文丘里喷嘴法气体流量检定校准装置采用扩散椎管扩大风道口，保证吸入空气流量和压力的稳定性在扩散椎管后加设风速均匀板，降低空气吸入的噪声。

附图说明

图1是临界流文丘里喷嘴法气体流量检定校准装置示意图；

图2是临界流文丘里喷嘴法气体流量检定校准装置俯视图；

图3临界流文丘里喷嘴法气体流量检定校准装置原理图；

图4为风速均匀板正视结构示意图；

图5圆形孔板示意图为。

附图标记说明：

1、水环式真空泵；2、汇合容器；3、临界流文丘里喷嘴系统；4、滞止容器；5、被检表工装；11、气动球阀；12、旁通球阀；13、汇合容器；14、喷嘴后端压力传感器；15、喷嘴开闭阀门；16、临界流文丘里喷嘴；17、喷嘴入口处滞止压力传感器；18、喷嘴入口处滞止温度传感器；19、开闭阀；20、被测试件；21、压力传感器；22、温度传感器；23、扩散椎管；24、补偿器。

具体实施方式

本实用新型依据标准jjf1240-2010《临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置校准规范》、jjg643-2000、《标准表法流量标准装置检定规程》、jjg620-2008《临界流文丘里喷嘴检定规程》、iso9300：2005《临界流文丘利喷嘴流量测量》、jjg198-1994《速度式流量计检定规程》、jjg257-2007《浮子流量计检定规程》、jjg577-2012《膜式燃气表检定规程》、jjg620-2008《临界流文丘里喷嘴检定规程》、jjg633-2005《气体容积式流量计检定规程》、jjg897-1995《质量流量计检定规程》、jjg640-1994《差压流量计检定规程》、jjg1029-2007《涡街流量计检定规程》、jjg1037-2008《涡轮流量计检定规程》、jjg1030-2007《超声流量计检定规程》、gb/t18940-2003《封闭管道中气体流量的测量涡轮流量计》、gb/t20727-2006《封闭管道中流体流量的测量热式质量流量计》、gb/t25922-2010《封闭管道中流体流量的测量用安装在充满流体的圆形截面管道中的涡街流量计测量流量的方法》、gb/t28848-2012《智能气体流量计》、jb/t6807-1993《插入式涡街流量传感器》、jb/t7385-1994《气体腰轮流量计》、jb/t9249-1999《涡街流量传感器》、jb/t9255-1999《玻璃转子流量计》、jb/t6844-1993《金属管浮子流量计》的要求，采用高精度临界流文丘里喷嘴流量计对以空气为介质的流量计在相同流量下通过流量对比的方式进行检验和校准的装置。

本实用新型实现以空气为介质在负压状态下对气体流量计的体积流量和质量流量进行检定或者校准。整个装置方便操作，结构简单，可对满足装置测试流量范围的气体流量计进行检定或校准。临界流文丘里喷嘴系统采用模块式放置形式，方便安装及加工。

如图1、图2、图3所示，临界流文丘里喷嘴法气体流量检定校准装置，包括滞止容器4、临界流文丘里喷嘴系统3、汇合容器2和水环式真空泵1，滞止容器4、临界流文丘里喷嘴系统3、汇合容器2和水环式真空泵1通过管路依次连接；扩散椎管23上游管道通过风速均匀板连接外部气体，扩散椎管23下游管道与被检表工装5一端连接，被检表工装5另一端通过开闭阀19与滞止容器4一端连接，滞止容器4的另一端与临界流文丘里喷嘴16一端连接，临界流文丘里喷嘴16的另一端通过喷嘴开闭阀门15与汇合容器2一端连接，喷嘴开闭阀门15的另一端通过气动球阀11与水环式真空泵1连接。扩散椎管23与被检表工装5连通，被检表工装5与滞止容器4、临界流文丘里喷嘴系统3、汇合容器2和水环式真空泵1通过管路依次连接。

如图4所示，设置在扩散椎管23与被检表工装5之间的风速均匀板由六个长方形的钢板组成，钢板宽度为管道的半径，钢板长度为管道半径的四倍，每两个钢板之间的夹角呈六十度。钢板的一侧与管道内侧焊接固定，钢板的另一侧在管道中心与其他五块钢板焊接固定。风速均匀板的结构简单，能够达到一定均匀风速的作用，用于保证管道中风速均匀性。

本装置结构简单，操作方便，占地面积小，试验准确度高，重复性好，抗干扰性强，适于推广应用。

滞止容器4主体为大容积的罐体，罐体下方设置支撑架，罐体的一侧设置有多个罐体入口分别与对应管路的开闭阀19连接；罐体的另一侧设置多个罐体出口，罐体出口分别与对应的管路的临界流文丘里喷嘴16连接。滞止容器4的罐体上还设置有多个喷嘴入口处滞止压力传感器17、喷嘴入口处滞止温度传感器18；用于检测喷嘴入口处的压力和温度，压力传感器和温度传感器都为现有产品；例如可以采用康宇测控有限公司kyb18a03m1p1cli0-110kpa,±0.1%f.s压力传感器；大连博控tm1204-4-50-m12x1-13-3-2000-06，-20℃-﹢80℃，±0.5℃温度传感器。

汇合容器2与滞止容器4结构类似，回合容器2的左端设置的容器入口与滞止容器4的罐体出口数目和位置相对应，汇合容器2的容器出口设置一个以上的出口，一个容器出口与气动球阀11连通，其他容器出口作为备用出口。汇合容器2上还设有多个喷嘴后端压力传感器14，喷嘴后端压力传感器14用于采集临界流文丘里喷嘴3的后端压力，便于后期换算流量使用。喷嘴后端压力传感器14采用现有产品，例如康宇测控有限公司kyb18a03m1p1cli0-110kpa,±0.1%f.s压力传感器。

滞止容器并联多个不同口径的支路、喷嘴开闭阀门15及临界流文丘里喷嘴，最后与管路下游的汇合容器相连。不同的流量范围选择不同的管路进行测试，管路上布置有开闭阀19和被测试件20，被测试件20通过被检表工装5进行夹持，采用手动进行打开或关闭开闭阀19，保证操作人员的安全。

在上游管路安置的滞止容器4上布置有压力传感器17，用于采集临界流文丘里喷嘴的前端滞止压力；布置有温度传感器18，用于采集临界流文丘里喷嘴前端滞止温度，便于后期换算流量使用。

管路的吸入口采用扩散椎管23进行空气吸入，目的是保证吸入空气流量和压力的稳定性，另外对消除空气吸入噪声降低有很大的作用。

被检表工装5采用现有的夹持工装，为现有产品，用气动加持方式，气动夹表器主要由缸体，活塞，密封圈，切换阀组成。原理是以压缩空气为动力，切换阀在切换过程中，活塞体在缸体内部左右移动，以密封圈作为活塞密封，使工装向左移动夹紧仪表，向右移动松开仪表。例如被检表工装可以丹东贝特仪表自动化有限公司的jb-q系列。

如图5所示，扩散椎管23的吸入口安装有圆形孔板，圆形孔板内圆心外侧设有周向设置多个圆孔，圆形孔板的中间为实心板，也就是说未在圆形孔板中间进行打孔。圆形孔板结构简单，主要目的用于均匀风速，保证流速的稳定性。因为中心风速较快，为了减慢中心风速，做到整体风速的均匀性。圆形孔板的中心是实心的实心板，圆形孔板中间的实心板外侧紧密设置了若干个导流用的圆孔。

采用水环真空泵1作为动力源，进气管路串联气动球阀11作为系统总体开闭阀门，在系统停止时或异常时，可关闭气动球阀11以保证设备及操作人员安全。

汇合容器13采用金属材质为圆筒封闭形式，喷嘴后端压力传感器14采用螺纹式连接至汇合容器13上，用于采集喷嘴后端的压力值，用于监控喷嘴后端的压力，并且参与喷嘴体积流量的后期计算。汇合容器13直管段焊接多个法兰，每个法兰都与喷嘴开闭阀门15和临界流文丘里喷嘴3通过管路连接，多个临界流文丘里喷嘴3之间采用流量从小到大并联排列，根据被测流量计不同的流量选择不同的喷嘴通过喷嘴开闭阀门15进行打开或关闭。每个临界流文丘里喷嘴3另一侧法兰与滞止容器采用法兰相连，滞止容器采用金属材质为圆筒封闭形式，喷嘴入口处滞止压力传感器17采用螺纹式连接至滞止容器上用于采集喷嘴前端的压力值，用于监控喷嘴前端的压力，与喷嘴后端压力传感器14采集的压力值得比值进行判断是否满足临界流文丘里喷嘴使用条件，并且参与喷嘴体积流量的后期计算。喷嘴入口处滞止温度传感器18采用螺纹式连接至滞止容器上用于采集喷嘴前端的温度值，用于监控喷嘴前端的温度，且参与喷嘴体积流量的温度补偿计算。滞止容器直管段另一侧焊接从小到大三个不同口径的法兰，用于连接不同管径被测流量计的测试管道。三条管道形式完全相同，口径不同，用于测试不同流量段，不同口径的流量计。每条管道通过法兰和直管段连接开闭阀19，用于开启和关闭整条被测流量计测试管道，采用气动球阀作为开闭阀门19，开闭阀门19两端采用法兰连接直管段，连接至气动夹表器，气动夹表器采用手动控制，手动操作拨杆实现气动夹表器的开启和和关闭，用于加持被测试件20，由于被测试件20长度不同，采用气动夹表器可用于测试不同口径的仪表，并且方便加紧密封。被测试件20前后端采用较长的直管段，一般为被测试件20口径的十倍以上，在十倍直管段以外的直管段上放置压力传感器21和温度传感器22，压力传感器21和温度传感器22与直管段直接采用螺纹连接密封，压力传感器21和温度传感器22探头置于管道内部，用于对被测流量计的流量值进行温度和压力补偿，便于与临界流文丘里喷嘴及附属连接件17测试出的流量值换算为同一状态下进行校准和检定。扩散椎管23采用锥形圆筒式结构，金属材质，入口迎风面焊接有圆形孔板，与被测管道入口采用法兰连接，用于对吸入空气进行整流，均匀风速便于流量的稳定性，并且防止较大的异物吸入，也起到消声作用。

水环式真空泵1和气动球阀11之间设有补偿器24；气动球阀11的上游管道上设置旁通球阀12。

在总管路上并联旁通球阀12，用于在装置停止试验时进行系统排空处理，也用于紧急状态下与大气相通，旁通球阀12为常开模式，在装置启动时为关闭状态，系统停机或异常时切换成打开状态。

水环式真空泵、气动球阀和旁通球阀采用现有产品，例如，水环式真空泵可以采用淄博真空泵厂有限公司的2be1-252,55kw水环式真空泵；气动球阀可以采用武汉格莱特osad6411-dc-b01-c1wcb气动球阀；旁通球阀12可以采用武汉格莱特的osad641100-dc-b01-c1wcb。

临界流文丘里喷嘴采用现有的多规格临界流文丘里喷嘴，例如可以采用西安源典流量计有限公司的lg-cfv-pn1-s临界流文丘里喷嘴，临界流文丘里喷嘴规格为0.25m³/h,0.5m³/h,1m³/h,2m³/h,4m³/h,8m³/h,16m³/h,32m³/h,64m³/h,128m³/h,256m³/h，512m³/h。每一支路的临界流文丘里喷嘴的流量均不相同，流量范围从小到大成二倍关系，便于组合出需要的流量值。

主管路上并联旁通球阀12，采用气动球阀，一端对大气环境，一端连接至主管路内部，阀门为常开形式，在设备运行时为关闭状态，在设备停机状态或者水环真空泵1异常，或者断电时，旁通至大气，使管路内部变成常压模式，保护管路。

与风速均匀板连接的被检表工装5包括被测试件20、压力传感器21和温度传感器22，风速均匀板下游管道依次连接温度传感器22、压力传感器21和被测试件20，被测试件20的下游管道连接开闭阀19。

压力传感器21、温度传感器22采用的现有产品，例如康宇测控kyb18a03m1p1cli0-110kpa,±0.1%f.s压力传感器，大连博控-20℃-﹢80℃，±0.5℃温度传感器。管路上插入压力传感器21和温度传感器22，用于测试被测试件20入口的压力和温度，便于后期流量换算及与临界流文丘里喷嘴流量的比对。

滞止容器4上还设有喷嘴入口处滞止压力传感器17和喷嘴入口处滞止温度传感器18。

临界流文丘里喷嘴系统3包括临界流文丘里喷嘴16和喷嘴开闭阀门15；滞止容器4并联多个临界流文丘里喷嘴系统3的一端，多个临界流文丘里喷嘴系统3的另一端与汇合容器2分别连接。滞止容器4的多个罐体出口与临界流文丘里喷嘴系统3一端连接，临界流文丘里喷嘴系统3的另一端与汇合容器2的容器入口连接。

临界流文丘里喷嘴16的一端连接滞止容器4，临界流文丘里喷嘴16的另一端连接喷嘴开闭阀门15的一端，喷嘴开闭阀门15的另一端连接汇合容器2。

本实用新型的具体操作方法是：

根据被测试件20选择对应的不同测试管路，采用检表工装5将被测试件20夹持在管路上，保证夹持管路无漏气。启动水环式真空泵1，以空气为介质在负压状态下对气体流量计的体积流量和质量流量进行检定或者校准。

对水环真空泵1进行调节，实现管路上游的滞止容器4与管路下游的汇合容器2的压力比值达到临界流文丘里喷嘴3的使用条件，通过上游的滞止容器4上的压力传感器17进行修正，作为基准值对被测试件20的体积流量或质量流量进行检定或者校准。

本实用新型装置方便操作，结构简单，可对满足装置测试流量范围的气体流量计进行检定或校准。