CN100468017C - 金属罐稳流稳压装置 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及液体流量计量设备，具体涉及一种液体流量计量仪表检测和校准时起稳定流场作用的设备。一种金属罐稳流稳压装置，包括有金属容器主体(10)，金属容器底脚(2)，进水口(16)，出水口(4)，其特点是金属容器主体(10)内设有将金属容器主体(10)分割成A、B区域的隔板(12)，A区与进水口(16)相连通，A区下方设有裕量调节控制阀(17)；B区与出水口(4)相连通，B区上方为气相与标准气体压力罐(1)连接，B区外侧的容器壁上设有液压仪(9)、压力表或压力变速器(6)。本发明的优点是实现了流量仪器仪表的准确检测。除了大幅度节约投资外，流量和压力调控灵活，便于操作，容易建造。

Description

金属罐稳流稳压装置

技术领域：

本发明主要涉及液体流量计量设备，具体涉及一种液体流量计量仪表检测和校准时起稳定流场作用的设备。

背景技术：

在流量计量仪表的检测和校准过程中，流量的稳定至关重要。液体流过某一截面的体积流量值 $Q_v=\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{q}_v\left(t\right)\mathrm{dt}=\frac{V}{T},$ 由此可见，在检测时间内只有流体稳定流动时，方可以用平均流量值来近似代替其瞬时流量值。

传统的稳流稳压装置是40～50米高的高位水塔，利用高位水塔的定高势能稳压和控制液面溢流稳流。由于投资多，占用空间大而不易实现，多年来制约流量仪表的研制、检测和校准事业的发展。

液体在金属容器中的运动状态，本发明人建立了相关的数学模型。如液体在容器内多次分流，分流管线的数学方程 $Q_i\left(s\right)=\frac{1}{R_i}[K+\frac{K_2}{S}]P_o\left(s\right),$ 多种脉冲吸收管线的数学方程 $Z_i\left(s\right)=\frac{K_i}{V_i\·S},$ $K_i=V_i\frac{\mathrm{dPa}}{d{V}_i},$ 稳流后出水检定管线的数学方程 $Q_2\left(s\right)=\frac{\mathrm{Pc}\left(s\right)}{(R_2+L_{2}S)},$ 以及稳定性数学方程 $P_C\left(s\right)=\frac{(R_2+L_{2}S)R_3\·P_o\left(s\right)\·S}{{\mathrm{\α}}_0{S}^4+{\mathrm{\α}}_1{S}^3+{\mathrm{\α}}_2{S}^2{+a}_{3}S+{\mathrm{\α}}_4}$ 等，根据数学方程发明了该稳流稳压装置。

发明内容：

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种金属罐稳流稳压装置，其稳定性与传统的起稳定流场作用的高位水塔的稳定性一样的装置，但其造价只是水塔稳压稳流装置的1/80～1/100，占用空间是水塔稳压稳流装置的1/50～1/80。而且流量和压力调控灵活，便于操作，容易实现。金属容器稳流稳压装置是液体流量标准装置的配套设备，专门用于液体流量计量仪表的检测和校准时起稳定流场作用的装置。

本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现：一种金属罐稳流稳压装置，包括有金属容器主体(10)，金属容器底脚(2)，进水口(16)，出水口(4)，其主要特点是金属容器主体(10)内设有将金属容器主体(10)分割成A、B区域的隔板(12)，A区与进水口(16)相连通，A区下方设有裕量调节控制阀(17)；B区与出水口(4)相连通，B区上方为气相，与标准气体压力罐(1)连接，B区外侧的容器壁上设有液压仪(9)、压力表或压力变速器(6)。液位仪(9)显示容器体内的液位；压力表或压力变速器(6)，测出容器内的压力变化，并将压力值发送到压力控制单元(3)即PI控制单元。隔板的上沿口水平齐整，据沿口30～50mm以上为气相，以下为液相。

所述的金属罐稳流稳压装置在所述的B区上方与标准气体压力罐(1)之间设有平衡标压控制阀(8)、外来气源补气阀(5)，在B区上方还设有罐内减压控制阀(7)，标准气体压力罐(1)的标准容积为0.1—0.2m³，标准压力为0.4～0.8Mpa。当跟踪检测B区的压力下降接近标准设定范围下限时，自动打开平衡标压控制阀(8)，由外来气源补气阀(5)以高于参考标准气压向容器内补气；当跟踪检测B区的压力上升接近标准设定范围上限时，自动打开容器内减压控制阀(7)，将高于参考标准气压的多余部分气体排出罐体。当标准气体压力罐(1)内的气压不足时可打开外来气源补气阀(5)，补充标准气体压力罐(1)内气压。

所述的金属罐稳流稳压装置的A区由下自上依次设有动能均衡机构(15)、稳流稳压机构(14)、破沫消气机构(13)。

所述的平衡标压控制阀(8)、罐内减压控制阀(7)、标准气体压力罐(1)由压力控制单元(3)控制。压力调控单元(3)，根据不同流量值和每次测量时设定的标准压力参数，压力调控单元(3)进行跟踪比较并调节平衡标压控制阀(8)、容器内减压控制阀(7)、裕量调节控制阀(17)，实现对金属容器内液面波动控制以及A区向B区流动的流量调整。A区向B区流量调整主要根据不同的检测流量Qmin、Qcom、Qmax时的液位波动量进行跟踪调整。

所述的动能均衡机构(15)在板(15—1)上设有孔(15—2)，其下方设有平衡锤(15—3)。

所述的稳流稳压机构(14)在板(14—1)上设有斜孔(14—2)。

所述的破沫消气机构(13)在板(13—1)上设有孔(13—2)。

动能均衡机构(15)是一块多直孔平板，其孔径、孔数和孔间距均与设计流量有直接关系，多孔板下在孔之间挂多个平衡锤；稳流稳压机构(14)是一块多斜孔平板，其孔径、孔数、每排孔的斜度和孔间距均与设计流量的稳定度要求有直接关系；破沫消气机构(13)是一块多直孔平板，其孔径、根据设计流量和工作压力，一般在φ(3～5)mm，孔数只与流量有关系。动能均衡机构(15)、稳流稳压机构(14)和破沫消气机构(13)之间的纵向距离与设计流量、稳定度要求、以及水源供水方式有直接关系。

所述的压力控制单元(3)的微型处理器(3-4)的输入端连接有输入调整键(3-8)；测压元件传感器(3-1)通过信号放大器(3-2)、模—数转换器(3-3)连接微型处理器(3-4)的输入端；微型处理器(3-4)的输入端还连接EEPROM(3-6)；微型处理器(3-4)的输出端连接有数字显示装置(3-9)、数—模转换器(3-5)、HART调制解调器(3-7)；所述的数—模转换器(3-5)的输出端连接有HART调制解调器(3-7)、电流信号输出端(3-10)、电源端(3-11)

所述的金属容器主体(10)顶部设有安全阀(11)。以防供水压力过高超出调控范围，失去稳流稳压作用。

本发明的有益效果是：完全取代了传统的高位水塔稳流稳压装置，获得同样稳定的流场，实现了流量仪器仪表的准确检测。除了大幅度节约投资外，流量和压力调控灵活，便于操作，容易建造。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2a为动能均衡机构结构示意图；

图2b为图2a的A-A剖视示意图；

图3a为稳流稳压机构结构示意图；

图3b为图3a的B-B剖视示意图；

图4a为破沫消气机构结构示意图；

图4b为图4a的C-C剖视示意图；

图5为压力控制单元(3)的流程示意图。

具体实施方式：

以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述：

实施例1，见图1，一种金属罐稳流稳压装置，包括有金属容器主体10，金属容器底脚2，进水口16，出水口4，金属容器主体10内设有将金属容器主体10分割成A、B区域的隔板12，A区与进水口16相连通，A区下方设有裕量调节控制阀17；B区与出水口4相连通，B区上方为气相，与标准气体压力罐1连接，B区外侧的容器壁上设有液压仪9、压力表或压力变速器6。液位仪9显示容器体内的液位；压力表或压力变速器6，测出容器内的压力变化，并将压力值发送到压力控制单元3即PI控制单元。，金属容器内隔板12有足够的刚度，在稳流稳压过程不变形、不颤抖，隔板的上沿口水平齐整，据沿口30～50mm以上为气相，以下为液相。在所述的B区上方与标准气体压力罐1之间设有平衡标压控制阀8、外来气源补气阀5，在B区上方还设有罐内减压控制阀7。当跟踪检测B区的压力下降接近标准设定范围下限时，自动打开平衡标压控制阀8，由外来气源补气阀5以高于参考标准气压向容器内补气；当跟踪检测B区的压力上升接近标准设定范围上限时，自动打开容器内减压控制阀7，将高于参考标准气压的多余部分气体排出罐体。当标准气体压力罐1内的气压不足时可打开外来气源补气阀5，补充标准气体压力罐1内气压。标准气体压力罐1的标准容积为0.1—0.2m³，标准压力范围为0.4～0.8Mpa，标准气体压力罐1就地深埋2米以下，以避免温度、振动等环境变化对标准压力的影响。A区由下自上依次设有动能均衡机构15、稳流稳压机构14、破沫消气机构13。

所述的平衡标压控制阀8、罐内减压控制阀7、标准气体压力罐1由压力控制单元3控制。压力调控单元3，根据不同流量值和每次测量时设定的标准压力参数，压力调控单元3进行跟踪比较并调节平衡标压控制阀8、容器内减压控制阀7、裕量调节控制阀17，实现对金属容器内液面波动控制以及A区向B区流动的流量调整。A区向B区流量调整主要根据不同的检测流量Qmin、Qcom、Qmax时的液位波动量进行跟踪调整。

金属容器主体10顶部设有安全阀11。

实施例2，见图2，动能均衡机构15在板15—1上设有孔15—2，其下方设有平衡锤15—3。

实施例3，见图3，稳流稳压机构14在板14—1上设有斜孔14—2。

实施例4，见图4，破沫消气机构13在板13—1上设有孔13—2。

动能均衡机构15是一块多直孔平板，其孔径、孔数和孔间距均与设计流量有直接关系，多孔板下在孔之间挂多个平衡锤；稳流稳压机构14是一块多斜孔平板，其孔径、孔数、每排孔的斜度和孔间距均与设计流量的稳定度要求有直接关系；破沫消气机构13是一块多直孔平板，其孔径、根据设计流量和工作压力，一般在φ3～5mm，孔数只与流量有关系。动能均衡机构15、稳流稳压机构14和破沫消气机构13之间的纵向距离与设计流量、稳定度要求、以及水源供水方式有直接关系。

实施例5，见图5，所述的压力控制单元3的微型处理器3-4的输入端连接有输入调整键3-8；测压元件传感器3-1通过信号放大器3-2、模—数转换器3-3连接微型处理器3-4的输入端；微型处理器3-4的输入端还连接EEPROM3-6；微型处理器3-4的输出端连接有数字显示装置3-9、数—模转换器3-5、HART调制解调器3-7；所述的数—模转换器3-5的输出端连接有HART调制解调器3-7、电流信号输出端3-10、电源端3-11。

A区向B区的液流厚度对流场的稳定至关重要，一旦某个检测条件被确定，首先设定标准气体压力罐1内的标准气压值，并将这一值置入PI控制单元，同时根据要求稳流稳压的精度向PI控制单元输入容器内允许的液位波动范围。在Qmin时一般设定在(49～98)Pa，(5～10)mmH₂O；在Qcom时一般设定在(98～196)Pa，(10～20)mmH₂O；在Qmax时一般设定在(196～392)Pa，(20～40)mmH₂O。

Claims (9)

1.一种金属罐稳流稳压装置，包括有金属容器主体(10)，金属容器底脚(2)，进水口(16)，出水口(4)，其特征是金属容器主体(10)内设有将金属容器主体(10)分割成A、B区域的隔板(12)，A区与进水口(16)相连通，A区下方设有裕量调节控制阀(17)；B区与出水口(4)相连通，B区上方为气相，并与标准气体压力罐(1)连接，B区外侧的容器壁上设有液压仪(9)、压力表或压力变速器(6)。

2.如权利要求1所述的金属罐稳流稳压装置，其特征是在所述的B区上方与标准气体压力罐(1)之间设有平衡标压控制阀(8)、外来气源补气阀(5)，在B区上方还设有罐内减压控制阀(7)，标准气体压力罐(1)的标准容积为0.1—0.2m³，标准压力为0.4～0.8Mpa。

3.如权利要求1或2所述的金属罐稳流稳压装置，其特征是所述的A区由下自上依次设有动能均衡机构(15)、稳流稳压机构(14)、破沫消气机构(13)。

4.如权利要求3所述的金属罐稳流稳压装置，其特征是所述的平衡标压控制阀(8)、罐内减压控制阀(7)、标准气体压力罐(1)由压力控制单元(3)控制。

5.如权利要求3所述的金属罐稳流稳压装置，其特征是所述的动能均衡机构(15)在板(15—1)上设有孔(15—2)，其下方设有平衡锤(15—3)。

6.如权利要求3所述的金属罐稳流稳压装置，其特征是所述的稳流稳压机构(14)在板(14—1)上设有斜孔(14—2)。

7.如权利要求3所述的金属罐稳流稳压装置，其特征是所述的破沫消气机构(13)在板(13—1)上设有孔(13—2)。

8.如权利要求4所述的金属罐稳流稳压装置，其特征是所述的压力控制单元(3)的微型处理器(3-4)的输入端连接有输入调整键(3-8)；测压元件传感器(3-1)通过信号放大器(3-2)、模—数转换器(3-3)连接微型处理器(3-4)的输入端；微型处理器(3-4)的输入端还连接EEPROM(3-6)；微型处理器(3-4)的输出端连接有数字显示装置(3-9)、数—模转换器(3-5)、HART调制解调器(3-7)；所述的数—模转换器(3-5)的输出端连接有HART调制解调器(3-7)、电流信号输出端(3-10)、电源端(3-11)。

9.如权利要求1所述的金属罐稳流稳压装置，其特征是所述的金属容器主体(10)顶部设有安全阀(11)。

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