专利名称：正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，该系统应用于测量燃气使用量的正压法气体流量标准装置。
背景技术：
目前，标准表法气体流量标准装置(以下简称本装置)选用荷兰/ D. I. Netherlands公司生产的高精度气体腰轮流量计作为标准，以空气为检定介质，在正压工况条件下，对被检流量计进行测量的气体流量标准装置。“标准表法气体流量标准装置”(以下简称“装置”)采用了国际上最先进的气体流量计(表)正压检测技术，该技术区别于国内普遍采用的负压法检测，其特点是提供接近于流量计使用工况的检测条件，避免负压检测、该装置通过模拟气体温度、压力变化，研究对流量计(表)计量性能的影响、研究正压与负压法对检测结果的影响，以消除流量计(表)检测与使用工况不一致所带来的计量误差。然而，现有的标准表法气体流量检测方式受到温度波动的影响较大，对测量精度造成较大误差，导致测量和计费的不公，亟需解决上述技术问题。
发明内容本实用新型主要目的在于提供一种正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统以解决上述技术问题。本实用新型的技术方案是一种正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，包括风冷冷水机组、换热水出水管、冷却水回水管、压缩空气输气管、压缩空气冷热交换管、压缩空气冷热交换池和恒温出气管，所述压缩空气冷热交换管置于压缩空气冷热交换池内的水中，压缩空气冷热交换管的一端连接压缩空气输气管，压缩空气冷热交换管的另一端连接恒温出气管，压缩空气冷热交换池通过换热水出水管和冷却水回水管连接风冷冷水机组。所述压缩空气冷热交换管由上下交错设置的多排纵向分布的交换管组成。所述压缩空气输气管分别连接第一鼓风机和第二鼓风机，第一鼓风机和第二鼓风机为罗茨风机。所述第一鼓风机和第二鼓风机外部设置有隔音墙。 所述隔音墙内设有空气压缩罐。所述恒温出气管连接第一调压器和第二调压器。所述恒温出气管与第一调压器之间设有储气罐，储气罐通过转换阀连接第一调压器和第二调压器。本实用新型的有益效果是本实用新型的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统采用气体腰轮流量计作为标准表，使气体在相同时间间隔内连续通过标准表和被检流量计，通过实时比较两者输出的流量值，从而得到被检流量计示值误差。本实用新型的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统的设计指标1、系统扩展不确定度彡0. 3% (k=2)，可检测1. 0级及以下等级流量计；2、系统采用空气作气源，正压检定O 20) kPa (可调)，模拟流量计使用压力；3、ν 最大流量1000m7h ；4、选用2台高等级双腰轮流量计作标准表，标准表的稳定性佳，达到国际领先水平； 5、可控制并测量装置管线的温度差异量。本实用新型的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统提高了天然气贸易计量的准确度和可靠性，为维护贸易双方计量公平公正提供了有效的手段。装置建成后，可对气体罗茨流量计、涡轮流量计和涡街流量计等开展检定工作，同时，为我公司实施对各种流量计的检测与管理提供了有效地操作平台，并能创造较好的社会效益和巨大的经济效益ο本实用新型的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统采用“调压器”作调压、 稳压设备，达到压力在(2-20) KPa可调，稳定性优于0. 1%。本实用新型的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统采用“风冷热泵冷水机组”对水池中水作恒温控制，保证通过水池后的介质达到恒温要求，温度变化在士0. 5°C以内。本实用新型的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统采用压力2_20kPa可调的检测方法，在单次测量过程中压力波动在士0. 5%以内；本实用新型所述对检定介质采用恒温控制的方法，还具有标准表法气体流量标准装置可利用互联网可实现异地远程监测功能。

图1是本实用新型的结构示意图。图中1为风冷冷水机组、2为换热水出水管、3为冷却水回水管、4为第一鼓风机、 5为第二鼓风机、6为隔音墙、7为空气压缩罐、8为压缩空气输气管、9为压缩空气冷热交换管、10为压缩空气冷热交换池、11为恒温出气管。12为储气罐。13为转换阀、14为第一调压器。15为第二调压器、16为电源控制柜。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述如图1，一种正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，包括风冷冷水机组1、 换热水出水管2、冷却水回水管3、压缩空气输气管8、压缩空气冷热交换管9、压缩空气冷热交换池10和恒温出气管11，所述压缩空气冷热交换管9置于压缩空气冷热交换池10内的水中，压缩空气冷热交换管9的一端连接压缩空气输气管8，压缩空气冷热交换管9的另一端连接恒温出气管11，压缩空气冷热交换池10通过换热水出水管2和冷却水回水管3连接风冷冷水机组1。压缩空气冷热交换管9由上下交错设置的多排纵向分布的交换管组成。 压缩空气输气管8分别连接第一鼓风机4和第二鼓风机5，第一鼓风机4和第二鼓风机5为罗茨风机。第一鼓风机4和第二鼓风机5外部设置有隔音墙6。隔音墙6内设有空气压缩罐 7。恒温出气管11连接第一调压器14和第二调压器15。恒温出气管11与第一调压器14 之间设有储气罐12，储气罐12通过转换阀13连接第一调压器14和第二调压器15。本正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统的工作原理如下本装置采用气体腰轮流量计作为标准表，使气体在相同时间间隔内连续通过标准表和被检流量计，通过实时比较两者输出的流量值，从而得到被检流量计示值误差。具体操作过程如下按被检流量计检测要求设置参数，安装好被检流量计后，关闭装置进、出口阀门，施加规定的压力，系统可自动进行泄漏检测，在确认系统无泄漏后，开启风机调节流量，空气被压缩后(气体温度会升高，由介质控温系统对其降温处理后经过滤器、调压器和储气罐)进入标准表，经管道流入被检流量计后回到风机室。计算机测控系统同步采集t时间内标准表、被检表的流量、以及温度、压力、湿度等信号，按流量仪表相应检定规程的要求可计算出被检流量计示值的基本误差，至此完成单次测量。本正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统的技术指标为1、检定条件检定介质为洁净空气；环境温度(20士5) V ；环境湿度(40 80) %RH ；大气压力(86 106) kPa。2、流量范围(0. 35 1000) m3/h ；3、被校表入口压力 20)kPa正压可调，单次测量过程中压力波动在士0. 5%以内；4、被校表口径DN15、DN20、DN40、DN50、DN80、DN100、DN150被检流量计前直管段≥40D (DN150,≥20D)，后直管段≥IOD，5、被校表类型速度式流量计、气体(涡轮、涡街、超声)流量计，气体容积式流量计等。6、标准表型号Dm50气体双腰轮流量计 IMRM G650 DN150mm ；DN50 气体腰轮流量计 IMRM G16 DN50mm ；湿式流量计W-NK-5 (10 3000)L/h ；7、准确度等级扩展不确定度U ≤ 0. 30% (k=2)，稳定性优于0. 1% ；其中标准表(两台)准确度≤0. 2%，重复性≤0. 07% ；压力变送器准确度≤0. 075% ；温度变送器准确度；≤士 0. 1°C ；时间准确度；≤0.01%。8、温度控制工作时环境与介质温度控制在(20士5)°C之内，在一次测量时间内， 装置标准表处、被检表处温度变化在士0.5°C以内，标准表处温度与被检表处温度相差在士0. 5°C 以内;9、供电电源3X380V、50Hz±lHz、50KVA;10、其它技术要求1.检测管线DN50mm、DN80mm、DNlOOmm、DN150mm 等 4 条，其中在 50mm (40mm/25mm/20mm/15mm)管线上采取换管的方式对流量仪表开展检测；[0056]2.管道及阀门的材质304不锈钢，不锈钢管件表面做抛光处理，储气罐至风机处管道材质采用碳钢，但其内部要做防锈处理；3.夹表装置(气动伸缩器)与介质接触部分的材质为不锈钢，同时在夹表处确保被检表密封、不泄露。4.检测系统对无信号输出的流量仪表采用多媒体技术读取被检表数据可自动传输给系统已实现自动检测。本正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统的特点及功能正压目前常用气体流量标准检定装置的工作方式为负压法，本装置在工作方式上采用正压法且压力在(2 20 ) kPa可调，使被检流量计更接近于实际使用工况状态。介质控温正压装置和负压装置最大不同之处在于对检定介质的温度控制(也是本装置技术难点)。本装置设计时已考虑对检定介质的温度进行控制，使介质温度和环境温度相一致。远程操作利用互联网可实现异地远程监测。可接收以下不同的被校表输出信号低频、中频或高频脉冲信号、光电信号、电流或电压信号、开关接点信号、采用摄像头同步采集信号检定可采用读取仪表系数或累计流量的方式来计算流量计示值误差，也可将被检流量计自带二次仪表(温度、压力、流量积算仪等)采集的信号修正到标准状态(20°C、 101. 325kPa)下与标准装置得到的结果进行比较，从而得到被检流量计示值误差；对流量计检定符合该流量计国家计量检定规程的全部要求，对不同类型的被检流量计，可完成实现自动检测。(含原始数据自动采集、处理、储存、检定证书自动生成并打印等功能)(附检定记录、检定数据、检定证书格式)本装置由动力系统、稳压系统、介质控温系统、标准表、流量控制系统、回风循环系统、夹表系统、计算机测控系统、辅助系统、系统应用软件等组成。依据出口压力在(20 40 范围内的要求，选用的风机有旋涡式高压鼓风机、 罗茨鼓风机、离心鼓风机。经过调研和分析，最后选择了罗茨风机。原因是旋涡式高压鼓风机——体积小、噪声低、温升高、价格低，流量小(最大流量一般在 IOOOmVh 以内)。罗茨鼓风机——温升小、体积小、价格低，缺点为噪声大。离心鼓风机——噪音低，温升高、体积大、价格较贵。结合本装置在使用过程中介质温度要求升温速度慢的要求，故选择罗茨风机，针对噪音大的问题，拟采用隔音罩来解决该问题。按照本装置技术要求，风机出口压力> 20 kPa，调压器出口最大压力20kPa，调压器出口最大流量> 1000 m3/h。根据风机试验数据，选择最大流量14 m3/h和最大流量 320m3/h的罗茨风机各一台(根据装置安装调试结果，可对流量、压力作适当调整)，两台风机的额定功率分别为15kW和3kW。配备风机水泵型的变频器以及低压配电柜。对风机采用变频控制，这样即可以减小能耗，又可以使风机输出压力保持恒定，有利于检定介质的温度控制。由于风机的输出气体温度是于输入气体温度有关的，因此为了尽可能降低风机的进风气体温度，在机房安装空调。同时安装轴流风机对风机本身进行冷却，降温，可以减小输出气体的温升。稳压系统的主要作用是提供一个稳定的、可设定输出压力的检测气源。由于本装置要求的流量调节范围较宽(0.35 - 1000)m3/h，压力范围(2 — 20)kPa 可调，因此为了保证小流量的调压精度，选择2只调压器，分别为(0 - 150)m3/h、(150 一 1500)m3/h。在同一流量点调压器的稳压精度< 0. 5%，为了得到更稳定的检测气源(0. 1%)，需在调压器前、后各配置一只3m3碳钢的稳压罐(直径1. 3m，高2. 5m)，其作用调压器前——由于调压器压力变化的响应时间远小于风机压力变化的响应时间， 流量变化时，储气罐可对调压器进口压力起缓冲作用，从而达到稳定调压器出口压力的作用，消除风机产生的脉动；调压器后——对调压器出口压力进行二次稳压，对被检流量计的检定效果会更好，消除风机产生的脉动；泄压阀因调压器出口压力根据流量变化会发生变化(超出工作范围变化更大)，须在调压器后安装泄压阀(手动阀)，保证在小流量检测时压力不随流量变小而增大。介质控温系统控温系统的作用是控制介质温度不随时间、流量的变化而变化，保持环境温度与介质温度相接近，避免热交换。冷却水池建冷却水池(容积6m3)，采用风冷冷水机组(智能型)对池水降温，并按照设定的温度控制水温保持不变，水池中排列多层气源管路，气源在管路、风冷冷水机组中循环，达到降温(等温)目的；泄压阀水池后管路安装泻压阀，风机出口压力随检测流量变化而改变，当流量由大变小时，压力会升高，温度迅速升高，利用泄压阀泄压保持压力不变。绝热处理以上措施如未达到预期效果，再采用绝热材料对标准表至被检表间管路作绝热处理，保证标准表、被检表之间温差最小，介质与环境不发生热交换。环境温度控制控制环境温度在20 (士5°C)，拟定采取安装三台5匹吸顶空调的方式予以解决。标准表选用荷兰/D.I. Netherlands IMRMG650 ( Dm50)气体双腰轮流量计和 IMRMG16 ( DN50)气体腰轮流量计作为标准表。MRM G650的流量范围(20 1000) m3/h，不确定度为0. 2% ；IMRM G16的流量范围(0. 5 25) m3/h，不确定度为0. 2%。若采用软件定点或流量修正曲线进行误差修正可使整个装置运行在最佳状态。当流量小于3m3/h时，选用日本品川(SHINAGAWA)公司的W-NK-5型流量范围(10 3000) L/h的湿式流量计作为标准， 目的确保本装置在小流量时也能够准确地计量。流量控制系统流量控制系统由大小两个自动调节阀控制，通过闭环控制系统自动完成。自动调节阀选用气动执行器，通过微机控制阀开启的大小。大调节阀进行气体流量的粗调，小调节阀进行气体流量的微调，整个调节过程反应迅速控制精确。回风循环系统回风循环就是将检测室中排出的空气(接近检测室温)，重新回送到风机房，有利于风机进风温度的恒定。气体流向鼓风机一水冷池管道一储气罐1—调压器一储气罐2 — 标准表一被检表一流量调节阀一地上(或下)管道一鼓风机房。计算机测控系统本系统是装置的控制和处理中心，主要由标准表控制系统、被检表控制系统、流量阀门控制系统、动力调压控制系统和PC机等部分组成。每个子系统主要由单片机系统、高速A/D采样回路、输入输出控制回路等组成，PC 机及其应用软件通过CAN总线控制每个子系统，使其有条不紊地工作。装置的控制和测量数据处理主要由单片机系统实现，PC机和单片机间通过CAN总线接口交换各种操作指令和测量数据。操作员只要将被检表的规格参数、检定流量点、测试方案等在PC机上设置好并按“检测开始”键，整个检测过程就在PC机和单片机的控制下自动完成。同时被检流量计处的压力、温度参数分别由压力变送器和温度变送器检测，由单片机进行采集和处理，单片机将处理得到的过程参数和检定结果等实时地送PC机显示并保存，供日后查询、打印、分析等。装置的工作状态也显示在PC机的屏幕或控制柜面板上。辅助系统辅助系统包括空气压缩系统，泵房连接管路等。还包括对被检流量计的密封性检测设备，最大工作压力1.6MPa。本系统由动力系统、稳压系统、介质控温系统、标准表、流量控制系统、回风循环系统、夹表系统、计算机测控系统、辅助系统、系统应用软件等组成。通过以上系统可采用全自动和手动两种控制方式对被检流量计开展检定，具有检定数据自动采集、结果自动生成并自动打印各种报表、证书等功能，检定数据可由计算机永久保存。上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.一种正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，其特征是包括风冷冷水机组 (1)、换热水出水管( 、冷却水回水管C3)、压缩空气输气管(8)、压缩空气冷热交换管(9)、 压缩空气冷热交换池(10)和恒温出气管(11)，所述压缩空气冷热交换管(9)置于压缩空气冷热交换池(10)内的水中，压缩空气冷热交换管(9)的一端连接压缩空气输气管(8)，压缩空气冷热交换管(9)的另一端连接恒温出气管(11)，压缩空气冷热交换池(10)通过换热水出水管⑵和冷却水回水管(3)连接风冷冷水机组(1)。
2.根据权利要求1所述的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，其特征在于所述压缩空气冷热交换管(9)由上下交错设置的多排纵向分布的交换管组成。
3.根据权利要求1所述的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，其特征在于所述压缩空气输气管(8)分别连接第一鼓风机(4)和第二鼓风机(5)，第一鼓风机(4)和第二鼓风机( 为罗茨风机。
4.根据权利要求3所述的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，其特征在于所述第一鼓风机(4)和第二鼓风机( 外部设置有隔音墙(6)。
5.根据权利要求4所述的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，其特征在于所述隔音墙(6)内设有空气压缩罐(7)。
6.根据权利要求1所述的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，其特征在于所述恒温出气管(11)连接第一调压器(14)和第二调压器(15)。
7.根据权利要求6所述的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，其特征在于所述恒温出气管(11)与第一调压器(14)之间设有储气罐(12)，储气罐(12)通过转换阀(13) 连接第一调压器(14)和第二调压器(15)。
专利摘要一种正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统，其特征是包括风冷冷水机组(1)、换热水出水管(2)、冷却水回水管(3)、压缩空气输气管(8)、压缩空气冷热交换管(9)、压缩空气冷热交换池(10)和恒温出气管(11)。本实用新型的正压法气体流量标准装置恒温恒压控制系统提高了天然气贸易计量的准确度和可靠性，为维护贸易双方计量公平公正提供了有效的手段。装置建成后，可对气体罗茨流量计、涡轮流量计和涡街流量计等开展检定工作，同时，为我公司实施对各种流量计的检测与管理提供了有效地操作平台，并能创造较好的社会效益和巨大的经济效益。
文档编号G01F25/00GK202304964SQ201120441448
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者余陆军, 俞春山, 刘庆华, 曹久莹, 杨谊, 谢兴宏, 郁伟, 陶蕾, 颜宁敏, 黄朝晖 申请人:南京港华燃气有限公司, 江苏省计量科学研究院, 海盐美捷测试仪器有限公司