一种高精度高压氢气质量流量计标定方法与流程

1.本发明涉及一种高精度高压氢气质量流量计标定方法。


背景技术：

2.流体的体积是流体温度和压力的函数，是一个因变量，而流体的质量是一个不随时间、空间温度、压力的变化而变化的量。如前所述，常用的流量计中，如孔板流量计、层流质量流量计、涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、转子流量计、超声波流量计和椭圆齿轮流量计等的流量测量值是流体的体积流量。在科学研究、生产过程控制、质量管理、经济核算和贸易交接等活动中所涉及的流体量一般多为质量。采用上述流量计仅仅测得流体的体积流量往往不能满足人们的要求，通常还需要设法获得流体的质量流量。以前只能在测量流体的温度、压力、密度和体积等参数后，通过修正、换算和补偿等方法间接地得到流体的质量。这种测量方法，中间环节多，质量流量测量的准确度难以得到保证和提高。随着现代科学技术的发展，相继出现了一些直接测量质量流量的计量方法和装置，从而推动了流量测量技术的进步。
3.但是对于不同的气体，比如说氢气，需要对质量流量计进行标定，常规的标定方法中，是通过对于气体流量质量进行检测，然后对通入到高压气管中的气体总质量进行测量，最后比较这几个值完成标定，但是这一标定方法忽略了管路中的气体余量，导致标定过程存在误差，影响质量流量计的精度。
4.理想气体状态方程如下：pv=（m/μ）* rt，其中，m为气体质量；μ为气体摩尔质量；p为压力； v为体积；r为普适气体常数；t为温度。申请人拟利用理想气体状态方程算出残余的管路空间里的氢气质量，但是由于理想气体状态方程使用于较低的压力下才能成立，所以必须将高压管路里的气体压力降压才能够使用，但如何实现就是在本技术中进行的。
5.综上，如何实现对于质量流量计的可靠标定，尤其是在高压氢气工作条件下的质量流量计的标定，是目前急需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是要提供一种高精度高压氢气质量流量计标定方法，能够克服现有技术的缺陷，提高了质量流量计的标定精度。
7.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明提供了一种高精度高压氢气质量流量计标定方法，高压氢气气源经氢气管路连接待标定的质量流量计，然后所述质量流量计再与一高压氢气储罐相连，质量流量计的后端还与一中低压氢气储罐相连，接近于所述质量流量计的出气口处设置有第一控制阀，所述高压氢气储罐的进气口处设置有第二控制阀，所述中低压氢气储罐的进气口处设置有第三控制阀，在所述中低压氢气储罐处设置有压力传感器和温度传感器，其中，质量流量计标定方法包括如下工作步骤：步骤s1：关闭第一控制阀、第三控制阀，打开第二控制阀，读取此时质量流量计的
累计质量流量值m；步骤s2：打开第一控制阀，通过高压氢气气源为高压氢气储罐充气，直至高压氢气储罐中的压力值到达20mpa以上时关闭第一控制阀，读取此时质量流量计的累计质量流量值n；步骤s3：关闭第二控制阀同时第一控制阀处于闭合状态，打开第三控制阀，对氢气管路内氢气进行泄压至中低压氢气储罐中，至氢气管路及中低压氢气储罐中气体均匀后读取此时的压力传感器检测的压力值p和温度传感器检测的温度值t；步骤s4：通过已知的中低压氢气储罐的体积v和氢气管路的体积v'，结合理想气体状态方程计算氢气管路以及中低压氢气储罐内的氢气气体质量m：m=[p*（v+ v'）/rt]* μ，其中，μ为氢气气体摩尔质量，r为普适气体常数、为8.3144；步骤s5：拆卸高压氢气储罐处的氢气管路的连接，再对高压氢气储罐进行称重，测量高压氢气储罐充气后的质量变化值即高压氢气储罐中的氢气气体质量m'；步骤s6：将质量流量计的累计质量流量值的变化值r1与氢气气体总重量r2相比较，其中，r1=n-m ，r2=m+m'，r1与r2间的差值即为质量流量计要进行修正的参数值。
[0008]
进一步地，步骤s3中氢气管路泄压后需要确保所述中低压氢气储罐处的压力值p不大于2mpa。
[0009]
可选地，氢气管路采用径长统一的硬质管构成，氢气管路的体积v'通过第一控制阀、第二控制阀以及第三控制阀之间氢气管路长度及径长计算获得。
[0010]
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的高精度高压氢气质量流量计标定方法，通过对于管路的结构改进，通过所增加的中低压氢气储罐对管路中的高压氢气进行泄压，从而利用理想气态方程计算出管路中的氢气质量，将这一数值与高压氢气储罐中的氢气重量结合起来就能够得到通过质量流量计的氢气总量，从而完成更为准确的质量流量计的标定，可供生产流量计的厂家或者用户进行标定，提高质量流量计的测量精度。
附图说明
[0011]
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本发明一个实施例的高精度高压氢气质量流量计标定方法的气路设置原理图。
[0012]
附图标记如下：1、高压氢气气源，2、氢气管路，3、质量流量计，4、高压氢气储罐，5、中低压氢气储罐，6、压力传感器，7温度传感器，8、第一控制阀，9、第二控制阀，10、第三控制阀。
具体实施方式
[0013]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0014]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0015]
本实施例描述了一种高精度高压氢气质量流量计标定方法，如图1所示，高压氢气气源1经氢气管路2连接待标定的质量流量计3，然后所述质量流量计3再与一高压氢气储罐4相连，质量流量计3的后端还与一中低压氢气储罐5相连，接近于所述质量流量计3的出气口处设置有第一控制阀8，所述高压氢气储罐4的进气口处设置有第二控制阀9，所述中低压氢气储罐5的进气口处设置有第三控制阀10，在所述中低压氢气储罐5处设置有压力传感器6和温度传感器7，其中，质量流量计3标定方法包括如下工作步骤：步骤s1：关闭第一控制阀8、第三控制阀10，打开第二控制阀9，读取此时质量流量计3的累计质量流量值m；步骤s2：打开第一控制阀8，通过高压氢气气源1为高压氢气储罐4充气，直至高压氢气储罐4中的压力值到达20mpa以上时关闭第一控制阀8，读取此时质量流量计3的累计质量流量值n；步骤s3：关闭第二控制阀9同时第一控制阀8处于闭合状态，打开第三控制阀10，对氢气管路2内氢气进行泄压至中低压氢气储罐5中，至氢气管路2及中低压氢气储罐5中气体均匀后读取此时的压力传感器6检测的压力值p和温度传感器7检测的温度值t；步骤s4：通过已知的中低压氢气储罐5的体积v和氢气管路2的体积v'，结合理想气体状态方程计算氢气管路2以及中低压氢气储罐5内的氢气气体质量m：m=[p*（v+ v'）/rt]* μ，其中，μ为氢气气体摩尔质量，r为普适气体常数、为8.3144；步骤s5：拆卸高压氢气储罐4处的氢气管路2的连接，再对高压氢气储罐4进行称重，测量高压氢气储罐4充气后的质量变化值即高压氢气储罐4中的氢气气体质量m'；步骤s6：将质量流量计3的累计质量流量值的变化值r1与氢气气体总重量r2相比较，其中，r1=n-m ，r2=m+m'，r1与r2间的差值即为质量流量计3要进行修正的参数值。
[0016]
进一步地，步骤s3中氢气管路2泄压后需要确保所述中低压氢气储罐5处的压力值p不大于2mpa。
[0017]
中低压氢气储罐5的体积v经用户选定后，其体积是恒定的，而对于氢气管路2的体积，可将氢气管路2采用径长统一的硬质管构成，氢气管路2的体积v'通过第一控制阀8、第二控制阀9以及第三控制阀10之间氢气管路2长度及径长计算获得。
[0018]
综上可知，本发明的高精度高压氢气质量流量计3标定方法，通过对于管路的结构改进，通过所增加的中低压氢气储罐5对管路中的高压氢气进行泄压，从而利用理想气态方程计算出管路中的氢气质量，将这一数值与高压氢气储罐4中的氢气重量结合起来就能够得到通过质量流量计3的氢气总量，从而完成更为准确的质量流量计3的标定，可供生产流量计的厂家或者用户进行标定，提高质量流量计3的测量精度。
[0019]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明
精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。