一种实现燃气表温度压力动态调控校准的系统及其方法与流程

1.本发明涉及燃气表校准设备领域，具体涉及一种实现燃气表温度压力动态调控校准的系统及其方法。


背景技术：

2.燃气表在使用过程中，一方面受温度压力的波动变化影响较大，相同的流量下，在夏天和冬天所测出的实际气体用量差别较大，同样在燃气表校准过程也存在相同的问题，无法在控制流量精度的前提下，实现对不同温度压力动态调控，模拟燃气表在不同工况下对温度压力影响误差的测量。
3.另一方面，测量过程中燃气表受气体流场稳定性的影响较大，传统的校准装置直接向稳压腔内注入气体介质，气体的空间自由度大，一方面会产生扰流，另一方面会增加气体的波动程度，两者的产生均会增加气表在测试过程中引入的测量结果的不确定度。因此需要配备控制系统，用于控制燃气表校准过程中气体流场的稳定性，实现温度和压力的有效控制和流量调节，实现精确校准。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服以上技术缺陷，提出一种实现燃气表温度压力动态调控校准的系统。
5.本发明为实现其技术目的所采取的技术方案是：一种实现燃气表温度压力动态调控校准的系统，包括依次采用管路连接的增压稳压装置、流量调节装置、温度控制装置、气表检测装置、气体回收装置，
6.所述增压稳压装置包括稳压缓冲罐，所述稳压缓冲罐上部连接气体介质通道，所述气体介质通道由气泵、第一过滤干燥器、气体截止阀依次管路连接组合而成；所述稳压缓冲罐下部连接水通道，所述水通道由水箱、双向水泵、水路截止阀依次管路连接组合而成；在所述稳压缓冲罐顶部还设有泄压阀、第一压力传感器、第一温度传感器；
7.所述流量调节装置包括依次管路连接的调节阀、标准流量计，所述温度控制装置内设有换热气管，在所述温度控制装置的出口处设有第二压力传感器、第二温度传感器；
8.所述气表检测装置包括依次管路连接的若干个燃气表，在所述气表检测装置的出口处设有三通阀；
9.所述气体回收装置包括气体回收罐，所述气体回收罐连接有回收截止阀、第二过滤干燥器，所述第二过滤干燥器与所述稳压缓冲罐管路连接，在所述气体回收罐顶部还设有第三压力传感器、第三温度传感器。
10.优选的，所述换热气管呈螺旋式布置。
11.优选的，所示流量调节装置内的调节阀为电动调节阀。
12.优选的，所述气体介质为空气。
13.优选的，所述气体介质为天然气。
14.本发明所述的实现燃气表温度压力动态调控校准的系统，其调控及校准方法包括以下步骤：
15.(1)气体介质从气源经过气泵，在第一过滤干燥器作用下，通过气体截止阀进入稳压缓冲罐上部腔体；同时水经过双向水泵增压，在水路截止阀的控制下，进入稳压缓冲罐下部空间，稳压缓冲罐内，中部和上部气体介质，在下部水填充的作用下，进行增压；
16.(2)增大的压力通过稳压缓冲罐顶部的第一压力传感器监测，当压力达到预设值时，停止双向水泵的供水；当压力超过预设压力值时，稳压缓冲罐顶部的泄压阀将过高的压力排空，达到压力预设值时，泄压阀关闭；实验过程中稳压缓冲罐内压力减小时，通过水的补压保证整个测试过程中压力的恒定；
17.(3)经稳压的气体流过流量调节阀和标准流量计，进入流量调节装置，调节阀为电动调节阀；调节阀为电动调节阀，联动时间测量模块，测试过程中电动调节阀的启停会触发时间测量模块对时间的测量，电动调节阀开启触发时间测量模块开始计时，电动调节阀关闭触发时间测量模块计时结束，测试过程中时间的测量通过阀门的启停触发，将流量测量与时间测量合二为一，减少人为因素干扰，提高测量精确度；
18.动态温度压力调控的气体流过电动流量调节阀，可调节管路的开度大小，当标准流量低于预设流量值时，反馈的信号作用于电动调节阀，调节阀增大开度促使流量增大；当标准流量高于预设流量值时，反馈的信号作用于电动调节阀，调节阀减小开度促使流量降低；通过标准流量计与预设流量值的对比，实现对电动流量调节阀的控制，从而实现流量调节；
19.(4)经流量调节后的气体进入温度控制装置，换热气管在温度控制装置内呈螺旋式布置，增大换热面积，实现对气体的高低温控制；温度控制装置的出口设有第二温度传感器，第二温度传感器所测的数值与温度设定值比对，反馈的信号作用于温度控制装置，实现对气体的升温降温作业；
20.(5)温度控制装置流出的气体，在温度和压力稳定后，进入气表测试装置，进行气表校准，在气表校准过程中，实现对被测气表计量功能的测试，实现对所测气表的量值溯源，对气表数值进行合格性判定；
21.(6)流经气表测试装置的气体进入气体回收装置，若所用的气体介质为空气，则直接通过前置的三通阀排空到大气中；若所用的气体介质为天然气或其他介质气体，则通过气体回收罐进行回收，回收的气体经第二过滤干燥器重新进入到稳压缓冲罐中，实现气体的循环利用；
22.(7)燃气表计量校准，通过动态温度压力调控过程中体积与时间的比值实现，根据气体状态平衡方程：p*v＝n*r*t，换算得出
23.测量初始值：
24.测量结束值：
25.测量初始与测量结束时，液位计的数值为：l1、l2，
26.测量过程中燃气表检定量值大小计算公式为：
27.v＝c1*(v
1-v2) c2*s*(l
2-l1)
28.式中：c1、c2为加权平均系数，s为缓冲罐a的横截面面积。
29.时间测量为通过联动电动流量调节阀的时间测量模块所测时间t，
30.标准流量值为
31.本发明的有益效果是：通过气体介质通道和水通道，共同实现稳压缓冲罐内压力的恒定。在管路中添加了温度控制装置，气体流经温度控制装置，可实现温度的设置与调控，对燃气表在不同的温度环境下，对示值误差进行测量校准。三通阀可将空气介质进行排空处理，其他气体介质可通过气体回收装置实现气体介质的循环使用。实现温度和压力的有效控制和流量调节，实现精确校准。
附图说明
32.图1为本发明整体示意图；
33.图2为增压稳压装置结构示意图；
34.图3为流量调节装置结构示意图；
35.图4为温度控制装置结构示意图；
36.图5为气表检测装置结构示意图；
37.图6为气体回收装置结构示意图。
38.图中标记为：01、管路，1、增压稳压装置；2、流量调节装置；3、温度控制装置；4、气表检测装置；5、气体回收装置；6、泄压阀；7、第一压力传感器；8、第一温度传感器；9、第二压力传感器；10、第二温度传感器；11、稳压缓冲罐；12、气体介质通道；13、气泵；14、第一过滤干燥器；15、气体截止阀；16、水通道；17、水箱；18、双向水泵；19、水路截止阀；21、调节阀；22、标准流量计；31、换热气管；41、燃气表；101、三通阀；51、气体回收罐；52、回收截止阀；53、第二过滤干燥器；54、第三压力传感器；55、第三温度传感器。
具体实施方式
39.下面结合附图实施例，对本发明做进一步说明。
40.实施例一
41.如图1-6所示：一种实现燃气表温度压力动态调控校准的系统，包括依次采用管路01连接的增压稳压装置1、流量调节装置2、温度控制装置3、气表检测装置4、气体回收装置5，
42.所述增压稳压装置1包括稳压缓冲罐11，所述稳压缓冲罐11上部连接气体介质通道12，所述气体介质通道由气泵13、第一过滤干燥器14、气体截止阀15依次管路连接组合而成；所述稳压缓冲罐11下部连接水通道16，所述水通道由水箱17、双向水泵18、水路截止阀19依次管路连接组合而成；在所述稳压缓冲罐顶11部还设有泄压阀6、第一压力传感器7、第一温度传感器8；
43.所述流量调节装置2包括依次管路连接的调节阀21、标准流量计22，所述温度控制装置3内设有换热气管31，所述换热气管31呈螺旋式布置；在所述温度控制装置3的出口处设有第二压力传感器9、第二温度传感器10；
44.所述气表检测装置4包括依次管路连接的若干个燃气表41，在所述气表检测装置4的出口处设有三通阀101；
45.所述气体回收装置5包括气体回收罐51，所述气体回收罐51连接有回收截止阀52、第二过滤干燥器53，所述第二过滤干燥器53与所述稳压缓冲罐11管路连接，在所述气体回收罐51顶部还设有第三压力传感器54、第三温度传感器55。
46.本发明的工作原理及工作过程如下：
47.天然气与空气在水中的溶解度很小，在20℃、1个大气压条件下，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的天然气和2个单位体积的空气。因此气体介质选择空气或天然气。
48.本发明所述的实现燃气表温度压力动态调控校准的系统，其调控及校准方法包括以下步骤：
49.(1)气体介质从气源经过气泵13，在第一过滤干燥器14作用下，通过气体截止阀15进入稳压缓冲罐11上部腔体，同时水经过双向水泵18增压，在水路截止阀19的控制下，进入稳压缓冲罐11下部空间，由于气体在水中的溶解度很小，稳压缓冲罐11内，中部和上部气体介质，在下部水填充的作用下，会起到增压的作用。
50.(2)增大的压力通过稳压缓冲罐11顶部的第一压力传感器7监测，当压力达到预设值时，会停止双向水泵18的供水；当压力超过预设压力值时，稳压缓冲罐11顶部的泄压阀6会将过高的压力排空，达到压力预设值时，泄压阀6关闭；实验过程中稳压缓冲罐11内压力减小时，通过水的补压实现整个测试过程中压力的恒定。
51.(3)经稳压的气体流过流量调节阀和标准流量计，进入流量调节装置，调节阀为电动调节阀；调节阀为电动调节阀，联动时间测量模块，测试过程中电动调节阀的启停会触发时间测量模块对时间的测量，电动调节阀开启触发时间测量模块开始计时，电动调节阀关闭触发时间测量模块计时结束，测试过程中时间的测量通过阀门的启停触发，将流量测量与时间测量合二为一，减少人为因素干扰，提高测量精确度。
52.动态温度压力调控的气体流过电动流量调节阀，可调节管路的开度大小，当标准流量低于预设流量值时，反馈的信号作用于电动调节阀，调节阀增大开度促使流量增大；当标准流量高于预设流量值时，反馈的信号作用于电动调节阀，调节阀减小开度促使流量降低；通过标准流量计与预设流量值的对比，实现对电动流量调节阀的控制，从而实现流量调节。
53.(4)经流量调节后的气体进入温度控制装置3，换热气管31在温度控制装置3内呈螺旋式布置，增大换热面积，实现对气体的高低温控制。温度控制装置3的出口设有第二温度传感器10，第二温度传感器10所测的数值与温度设定值比对，反馈的信号作用于温度控制装置3，实现对气体的升温降温作业。
54.(5)温度控制装置3流出的气体，在温度和压力稳定后，进入气表测试装置4，进行气表校准，在气表校准过程中，实现对被测气表计量功能的测试，在一定的环境条件下实现对所测气表的量值溯源，对气表数值进行合格性判定。
55.(6)流经气表测试装置4的气体进入气体回收装置5，若所用的气体介质为空气，则直接通过前置的三通阀101排空到大气中；若所用的气体介质为天然气或其他介质气体，则通过气体回收罐51进行回收，回收的气体经第二过滤干燥器53重新进入到稳压缓冲罐11
中，实现气体的循环利用。
56.(7)燃气表计量校准，通过动态温度压力调控过程中体积与时间的比值实现，根据气体状态平衡方程：p*v＝n*r*t，换算得出
57.测量初始值：
58.测量结束值：
59.测量初始与测量结束时，液位计的数值为：l1、l2
60.测量过程中燃气表检定量值大小计算公式为：
61.v＝c1*(v
1-v2) c2*s*(l
2-l1)
62.式中：c1、c2为加权平均系数，s为缓冲罐a的横截面面积。
63.时间测量为通过联动电动流量调节阀的时间测量模块所测时间t，
64.标准流量值为
65.本发明的有益效果是：
66.1.本系统实现压力的稳定，在于通过向稳压缓冲罐11内注水，利用气体介质在水中的溶解度较小，液位的升高对腔体内的气体实现增压的作用。
67.2.基于上述原理，稳压缓冲罐11内压力的调控，是通过控制双向水泵的启停和泄压阀的开闭，共同实现稳压缓冲罐11内压力的恒定。
68.3.基于上述原理，稳压缓冲罐11内气体增压过程中，减少了扰流及波动程度，可实现对气体的稳定增压，气体的稳定流场为燃气表的测试，有效减小系统误差。
69.4.本系统通过对标准流量计的流量检测值与所设定的流量值进行比对，根据比对值实时调控流量调节阀21的打开程度，实现燃气表校准过程中的全量程测试。
70.5.本系统在管路中添加了温度控制装置3，气体流经温度控制装置3，可实现温度的设置与调控，避免温度对气体测量出现较大影响。
71.6.本系统实现了气体介质的循环使用，以空气为介质的测试可通过三通阀排空处理，其他气体介质可通过回收稳压管进行储存，通过第二过滤干燥器处理，作为备用气源循环使用。