專利名稱：音速噴嘴法和標準表法相結合的氣體流量標準裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于氣體流量計檢測和校準的氣體流量標準裝 置，特別是一種音速噴嘴法和標準表法相結合的氣體流量標準裝置。
背景技術：
現(xiàn)有的氣體流量標準裝置一般為單一的音速噴嘴法氣體流量標準裝 置、標準表法氣體流量標準裝置以及鐘罩式氣體流量標準裝置等等。在日 常的氣體流量計檢測和校準工作過程中，對量值傳遞的準確性、可靠性要 求非常高，各種氣體流量標準裝置由于其工作原理的不同，都有其各自的 特點和適用范圍，單一方法實現(xiàn)的流量標準裝置難以在多方面更好地滿足 要求非常高的檢測和校準工作。例如，音速噴嘴法氣體流量標準裝置使用 音速噴嘴組，按一定的方式組合實現(xiàn)不同的流量，有著穩(wěn)定性高、復現(xiàn)性 好、無可移動部件的優(yōu)點，但其量程范圍的擴展有一定局限性。由于對每 一個音速噴嘴的流量特性未知，要完全保證工作時氣體流體要在所使用的 每個音速噴嘴喉部達到音速，需要消耗很大量能源，其能耗量程比較高， 并且所使用真空泵或空壓機等附屬設備占用場地大，維護費用高。標準表 法氣體流量標準裝置所使用的渦輪流量計有著穩(wěn)定性高、重復性好、精度 較高的優(yōu)點，組合使用可以大大擴大量程范圍，而且測量精度不會降低， 能耗量程比較低，但其不足是渦輪流量計存在可移動部件，長期使用容易 磨損、被污染，造成旋轉阻力增大，測量精度降低，而且其小流量測量能
力不足。CN2814357Y公開了一種采用正壓法對各類工業(yè)用氣體流量計進 行檢驗、標定的音速噴嘴氣體流量計檢定裝置，包括氣源、音速噴嘴標準 表、檢定工作臺，各部分通過管道連接。它的氣源部分以大氣作為檢定介 質，進氣口通過管道依次串連連接高壓風機、比例調(diào)節(jié)閥和緩沖容器。CN2490553Y公開了一種鐘罩式氣體流量標準裝置，由底座、液槽、鐘罩、 立柱、導輪柱、導輪、橫梁、壓力補償機構以及管道、閥組成。補償機構 由滑輪、壓力補償盤、牽引繩和大、小平衡錘組成。上述技術對于如何同 時發(fā)揮音速噴嘴法檢測和標準表法檢測各自的優(yōu)點，并未給出指導性的技 術方案。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服已有技術的不足，提供一種音速噴嘴法和 標準表法相結合的氣體流量標準裝置，它既能采用音速噴嘴法檢測被檢流 量計，又能采用標準表法檢測被檢流量計，從而發(fā)揮其各自的優(yōu)點，做到 既可以獨立工作，又可以配合工作，實現(xiàn)相互核査比對，從而大大提高檢 測工作的可靠性，方便檢測工作，滿足檢測工作的各種需要。 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下 一種音速噴嘴法和標準表法相結合的氣體流量標準裝置，具有被檢表 管路組、工業(yè)控制計算機，其技術方案是所述的氣體流量標準裝置還具有 被檢表壓力變送器、被檢表溫度變送器組、被檢表閥門組、第一匯集管、. 旁路管路、第一壓力變送器組、標準渦輪流量計組、第一溫度變送器組、 旁路閥門、第二匯集管、標準渦輪流量計閥門組、切換閥門、滯止容器、 第二溫度變送器、第二壓力變送器、音速噴嘴組、第三壓力變送器組、音 速噴嘴閥門組、第三匯集管、變頻器、風機組、風機閥門組、真空泵組、 真空泵閥門組、排氣管道；上述的被檢表管路組上分別安裝有被檢表壓力 變送器、被檢表溫度變送器組，其下游分別與被檢表閥門組相連接，共同 匯集到第一匯集管上，第一匯集管下游連接一條旁路管路和標準渦輪流量
計組，旁路管路上設有旁路閥門，標準渦輪流量計組上分別安裝有第一壓 力變送器組、第一溫度變送器組，標準渦輪流量計組的各管線下游分別連 接有標準渦輪流量計閥門組，旁路管路通過旁路閥門、標準渦輪流量計組 的各管線下游分別通過標準渦輪流量計閥門組共同連接到第二匯集管上， 第二匯集管下游連接切換閥門，切換閥門下游連接滯止容器，滯止容器上 安裝有第二溫度變送器、第二壓力變送器，滯止容器下游連接音速噴嘴組，音速噴嘴組的各管線下游分別安裝連接有第三壓力變送器組、音速噴嘴閥 門組，音速噴嘴組的各管線下游分別通過音速噴嘴閥門組共同連接到第三 匯集管上，第三匯集管下游與真空泵閥門組連接，真空泵閥門組分別連接 到真空泵組上，第二匯集管與風機閥門組連接，風機閥門組下游分別連接 到風機組上，風機組及真空泵組的出風口分別連接到排氣管道上，最后氣
體由排氣管道共同排出；被檢表壓力變送器、被檢表溫度變送器組、第一 壓力變送器組、標準渦輪流量計組、第一溫度變送器組、第二溫度變送器、 第二壓力變送器、第三壓力變送器組、的信號輸出端分別(通過信號線) 連接到工業(yè)控制計算機的數(shù)據(jù)采集端上，工業(yè)控制計算機的控制輸出端分 別與風機閥門組的電氣輸入端、真空泵閥門組的電氣輸入端、切換閥門13 的電氣輸入端、變頻器的控制輸入端相連接，變頻器的信號輸出端分別與 風機組中的各風機以及真空泵組中的各真空泵相連接。
本實用新型具有被檢表管路組、工業(yè)控制計算機，其技術方案是所述 的氣體流量標準裝置還具有被檢表壓力變送器、被檢表溫度變送器組、被 檢表閥門組、第一匯集管、旁路管路、第一壓力變送器組、標準渦輪流量 計組、第一溫度變送器組、旁路閥門、第二匯集管、標準渦輪流量計閥門 組、切換閥門、滯止容器、第二溫度變送器、第二壓力變送器、音速噴嘴 組、第三壓力變送器組、音速噴嘴閥門組、第三匯集管、變頻器、風機組、 風機閥門組、真空泵組、真空泵閥門組、排氣管道。
本實用新型整套裝置所采用的閥門可以均為氣動的普通球閥和蝶閥， 流量及背壓比的控制是通過一臺工業(yè)控制計算機采集溫度、壓力、流量等 相關信號，通過數(shù)字濾波、流量計算以及各種控制算法最終輸出各種控制 信號，通過控制風機閥門組、真空泵閥門組的開啟和關閉，并通過變頻器 分別控制風機或真空泵的轉速來實現(xiàn)不同大小的標準流量，用以檢測、標 定各種不同類型的氣體流量儀表，并由計算機顯示最終的數(shù)據(jù)處理結果及 實現(xiàn)各種報表輸出、打印。本套裝置摒棄了通常所采用的滿負荷工作的風 機或真空泵加比例調(diào)節(jié)閥或比例調(diào)壓閥的高能耗工作方式，大大降低了電 能的消耗，能效比優(yōu)勢顯著，非常節(jié)約能源。本實用新型根據(jù)其工作原理可以劃分為兩種工作系統(tǒng)
(一) 、音速噴嘴法系統(tǒng)，依靠工業(yè)控制計算機控制真空泵抽取空氣產(chǎn) 生氣體流動，氣流首先由被檢表管路流入，通過被檢表，再由音速噴嘴組 以組合方式產(chǎn)生檢測過程所需要的標準氣體流量，按流體連續(xù)原理用來檢 測被檢流量儀表。此檢測方法本身為已有技術。
(二) 、標準表法系統(tǒng)，亦依靠工業(yè)控制計算機控制風機抽取空氣產(chǎn)生 氣體流動，氣流首先由被檢表管路流入，通過被檢表，依靠工業(yè)控制計算 機采集標準渦輪流量計組的流量來控制風機的轉速產(chǎn)生標準流量。標準渦 輪流量計組產(chǎn)生的標準流量按流體連續(xù)原理通過被檢表，從而檢測被檢流 量儀表。此檢測方法本身為已有技術。
根據(jù)日常需要又可主要采取三種檢測模式進行檢測，分別是
一、 音速噴嘴法檢測標準渦輪流量計系統(tǒng)，通過不同的管路和閥門的 組合，實現(xiàn)以音速噴嘴對標準渦輪流量計進行"在線標定"，實現(xiàn)一級量值 傳遞，同時"在線標定"還可以實現(xiàn)對音速噴嘴工作特性的在線考核，實 測音速噴嘴的被壓比，用以日后保證音速噴嘴始終運行于最佳工作狀態(tài)， 保證計量檢測的準確性。
二、 音速噴嘴法檢測被檢流量儀表系統(tǒng)，通過不同的管路和閥門的組 合，實現(xiàn)以音速噴嘴為標準器，獨立檢測各類氣體流量儀表，其流量范圍 為1 1723mVh。
三、 標準表法檢測被檢流量計系統(tǒng)，通過不同的管路和閥門的組合， 例如可以由5臺標準渦輪流量計做為標準儀表，其中一臺DN80標準渦輪 流量計的測量范圍為13 250m3/h，余下的四臺DN150標準渦輪流量計測 量范圍為80 1600mVh， 5臺組合使用，不僅實現(xiàn)了量程的拓展，而且根 據(jù)被檢表的流量范圍，選擇并聯(lián)運行標準渦輪流量計的個數(shù)，流量測量范 圍可以達到25 6400m3/h。
綜上所述，本實用新型既能采用音速噴嘴法檢測被檢流量計，又能采 用標準表法檢測被檢流量計，這種組合克服了其各自的缺點，發(fā)揮了各自 的優(yōu)點，優(yōu)勢互補，既可以獨立工作，又可以配合工作，實現(xiàn)了相互核査比對，裝置的檢定準確度高，從而大大提高了檢測工作的可靠性，方便了 檢測工作，滿足了檢測工作的各種需要。同時，本實用新型投入成本較低， 結構簡單，操作方便。

圖l為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
如圖l，本實用新型具有被檢表管路組(含夾表器組)1、工業(yè)控制計
算機21、被檢表壓力變送器2、被檢表溫度變送器組3、被檢表閥門組4、 第一匯集管5、旁路管路6、第一壓力變送器組7、標準渦輪流量計組8、 第一溫度變送器組9、旁路閥門10、第二匯集管ll、標準渦輪流量計閥門 組12、切換閥門13、滯止容器14、第二溫度變送器15、第二壓力變送器 16、音速噴嘴組17、第三壓力變送器組18、音速噴嘴閥門組19、第三匯 集管20、變頻器24 (含有變頻控制電氣柜)、風機組26、風機閥門組25、 真空泵組27、真空泵閥門組28、排氣管道29。上述相并聯(lián)的被檢表管路 組1 (可以是八條被檢表管路)按照管徑大小依次排列，其上分別安裝有 被檢表壓力變送器組2、被檢表溫度變送器組3，被檢表管路組1下游直管 段分別連接相同口徑的被檢表閥門組4，然后共同匯集到第一匯集管5上。 被檢表壓力變送器2的數(shù)量為一個，使用哪條被檢表管路就將壓力變送器 2的測量端通過快速連接裝置連接安裝在該條被檢表管路上。第一匯集管5 下游連接一條旁路管路6和標準渦輪流量計組8，旁路管路6上設有旁路 閥門10，標準渦輪流量計組8可以具有五臺(個)相并聯(lián)的標準渦輪流量 計，其中一臺為市場上銷售的DN80標準渦輪流量計，余下的四臺為市場 上銷售的DN150標準渦輪流量計。標準渦輪流量計組8上分別安裝有第一 壓力變送器組7、第一溫度變送器組9，標準渦輪流量計組8的各管線(五 條管線)下游分別連接有標準渦輪流量計閥門組12，旁路管路6通過旁路 閥門10、標準渦輪流量計組8的各管線下游分別通過標準渦輪流量計閥門 組12共同連接到第二匯集管11上。第二匯集管11下游連接切換閥門13， 切換閥門13下游連接滯止容器14，滯止容器14上安裝有第二溫度變送器15、第二壓力變送器16，第二溫度變送器15的數(shù)量可以是一個或者兩個， 第二壓力變送器16的數(shù)量可以是一個，滯止容器14下游連接音速噴嘴組 17，音速噴嘴組17可以具有11臺音速噴嘴，音速噴嘴組17的各管線下游 分別安裝連接有第三壓力變送器組18、音速噴嘴閥門組19，音速噴嘴組 17的各管線下游分別通過音速噴嘴閥門組19共同連接到第三匯集管20上。 第三匯集管20下游與真空泵閥門組28連接，真空泵閥門組28分別連接到 真空泵組27上，第二匯集管11與風機閥門組25連接，風機閥門組25下 游分別連接到風機組26上，風機組26及真空泵組27的出風口分別連接到 排氣管道29上，最后氣體由排氣管道29共同排出。上述風機組26可以具 有相并聯(lián)的兩個風機，相應地，風機閥門組25具有兩個相并聯(lián)的風機閥門。 真空泵組27可以具有3個相并聯(lián)的真空泵，相應地，真空泵閥門組28具 有3個相并聯(lián)的真空泵閥門。被檢表閥門組4、旁路闊門10、標準渦輪流 量計閥門組12、切換闊門13、音速噴嘴閥門組19、風機閥門組25、真空 泵閥門組28中的閥門可以均為氣動的普通球閥或者蝶閥。
如圖l，被檢表壓力變送器2、被檢表溫度變送器組3、第一壓力變送 器組7、標準渦輪流量計組8、第一溫度變送器組9、第二溫度變送器15、 第二壓力變送器16、第三壓力變送器組18、的信號輸出端分別(通過信號 線)連接到工業(yè)控制計算機21的數(shù)據(jù)采集端22上，工業(yè)控制計算機21的 控制輸出端23分別與風機閥門組25的電氣輸入端、真空泵閥門組28的電 氣輸入端、切換闊門13的電氣輸入端、變頻器24的控制輸入端相連接， 變頻器24的信號輸出端分別與風機組26中的各風機以及真空泵組27中的 各真空泵相連接。這樣工業(yè)控制計算機21采集各種過程信號，通過工業(yè)控 制計算機內(nèi)部硬件及軟件實現(xiàn)的數(shù)字濾波、流量計算以及數(shù)字PID等各種 控制算法，最終由工業(yè)控制計算機的控制輸出端23輸出各種控制信號，通 過控制風機閥門組25、真空泵閥門組28的開啟和關閉，并通過變頻器分 別控制風機或真空泵的轉速來實現(xiàn)不同大小的標準流量，用以檢測、標定 各種不同類型的氣體流量儀表，并由計算機顯示最終的數(shù)據(jù)處理結果及實 現(xiàn)各種報表輸出、打印。
權利要求1、一種音速噴嘴法和標準表法相結合的氣體流量標準裝置，具有被檢表管路組、工業(yè)控制計算機，其特征在于所述的氣體流量標準裝置還具有被檢表壓力變送器(2)、被檢表溫度變送器組(3)、被檢表閥門組(4)、第一匯集管(5)、旁路管路(6)、第一壓力變送器組(7)、標準渦輪流量計組(8)、第一溫度變送器組(9)、旁路閥門(10)、第二匯集管(11)、標準渦輪流量計閥門組(12)、切換閥門(13)、滯止容器(14)、第二溫度變送器(15)、第二壓力變送器(16)、音速噴嘴組(17)、第三壓力變送器組(18)、音速噴嘴閥門組(19)、第三匯集管(20)、變頻器(24)、風機組(26)、風機閥門組(25)、真空泵組(27)、真空泵閥門組(28)、排氣管道(29)；上述的被檢表管路組(1)上分別安裝有被檢表壓力變送器組(2)、被檢表溫度變送器組(3)，其下游分別與被檢表閥門組(4)相連接，共同匯集到第一匯集管(5)上，第一匯集管(5)下游連接一條旁路管路(6)和標準渦輪流量計組(8)，旁路管路(6)上設有旁路閥門(10)，標準渦輪流量計組(8)上分別安裝有第一壓力變送器組(7)、第一溫度變送器組(9)，標準渦輪流量計組(8)的各管線下游分別連接有標準渦輪流量計閥門組(12)，旁路管路(6)通過旁路閥門(10)、標準渦輪流量計組(8)的各管線下游分別通過標準渦輪流量計閥門組(12)共同連接到第二匯集管(11)上，第二匯集管(11)下游連接切換閥門(13)，切換閥門(13)下游連接滯止容器(14)，滯止容器(14)上安裝有第二溫度變送器(15)、第二壓力變送器(16)，滯止容器(14)下游連接音速噴嘴組(17)，音速噴嘴組(17)的各管線下游分別安裝連接有第三壓力變送器組(18)、音速噴嘴閥門組(19)，音速噴嘴組(17)的各管線下游分別通過音速噴嘴閥門組(19)共同連接到第三匯集管(20)上，第三匯集管(20)下游與真空泵閥門組(28)連接，真空泵閥門組(28)分別連接到真空泵組(27)上，第二匯集管(11)與風機閥門組(25)連接，風機閥門組(25)下游分別連接到風機組(26)上，風機組(26)及真空泵組(27)的出風口分別連接到排氣管道(29)上；被檢表壓力變送器(2)、被檢表溫度變送器組(3)、第一壓力變送器組(7)、標準渦輪流量計組(8)、第一溫度變送器組(9)、第二溫度變送器(15)、第二壓力變送器(16)、第三壓力變送器組(18)的信號輸出端分別連接到工業(yè)控制計算機(21)的數(shù)據(jù)采集端，工業(yè)控制計算機(21)的控制輸出端分別與風機閥門組(25)的電氣輸入端、真空泵閥門組(28)的電氣輸入端、切換閥門(13)的電氣輸入端、變頻器(24)的控制輸入端相連接，變頻器(24)的信號輸出端分別與風機組(26)中的各風機以及真空泵組(27)中的各真空泵相連接。
專利摘要一種音速噴嘴法和標準表法相結合的氣體流量標準裝置，具有被檢表管路組、工業(yè)控制計算機、被檢表壓力變送器、被檢表溫度變送器組、被檢表閥門組、第一匯集管、旁路管路、第一壓力變送器組、標準渦輪流量計組、第一溫度變送器組、旁路閥門、第二匯集管、標準渦輪流量計閥門組、切換閥門、滯止容器、第二溫度變送器、第二壓力變送器、音速噴嘴組、第三壓力變送器組、音速噴嘴閥門組、第三匯集管、變頻器、風機組、風機閥門組、真空泵組、真空泵閥門組、排氣管道。它既能采用音速噴嘴法又能采用標準表法檢測被檢流量計，發(fā)揮其各自的優(yōu)點，既可以獨立工作，又可以配合工作，實現(xiàn)了相互核查比對，提高了檢測工作的可靠性，方便了檢測工作。
文檔編號G01F25/00GK201225920SQ20082007785
公開日2009年4月22日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權日2008年7月11日
發(fā)明者巍 于, 劉辰魁, 卜占成, 屈宏強, 張紅剛, 李同波, 猛 王, 王喜英, 陳建斌 申請人:河北省計量監(jiān)督檢測院