CN111289064A - 一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法，包括加氢机、静态质量法装置、数据采集及处理机构，所述加氢机包括显示屏、进气阀组、压力表、质量流量计，所述进气阀组与气源相连，所述进气阀组、压力表和质量流量计依次连接。本发明的测量原理基于质量守恒定律，以电子称作为计量标准，使加氢机的流量量值直接溯源至电子称的质量量值成为可能；较原有的以更高等级标准表作为计量标准的标准表法加氢机校准方法，具有溯源链短，中间环节少，不确定度因素少，计量准确度高等优点，即可实验室应用，又可现场应用，在保证检测便利性的同时，提高了计量准确性，值得大力推广。

Description

一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法

技术领域

本发明涉及氢能源计量技术领域，尤其涉及一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法。

背景技术

氢气作为一种能源，由于其氧化燃烧的产物只有水，并且单位热值较高，所以氢能的开发利用越来越得到社会的重视，世界各主要国家都在加大对氢能的开发力度，大力发展氢能事业。

加氢机是一种为储气容器充装氢气，并带有计量和计价等装置的专用设备。包括质量流量计、电子控制器、快速切断阀、加氢枪等。作为用于贸易交接的计量器具，加氢机的计量性能准确性得到政府监管部门与社会各界的高度重视。

经检索，中国专利号CN110726459A公开了加氢机现场检定装置，包括计算机、高压管路、压力表、电磁阀、截止阀、流量传感器及流量变送器，高压管路的一端设有加氢枪接口、另一端设置有气瓶接口，所述流量传感器、压力表、电磁阀及截止阀设置于加氢枪接口与气瓶接口之间的高压管路上；所述流量传感器与流量变送器电连接，计算机同时与流量变送器及加氢机的加氢量显示模块信号连接，所述计算机能将流量变送器发送的实际加氢量与加氢机的加氢量显示模块所显示的加氢气量进行对比分析并判断出加氢机的计量是否准确。

以上现有技术提出的校准方法需要确定所用标准流量计的计量准确性，而对于标准流量计的溯源又多采用质量法与标准表法溯源至上一级流量标准装置，此种方法溯源链条长，可能引入的不确定度因素多，并且现场校准中使用的标准流量计准确性有待论证。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种加氢机计量性能的在线校准装置，包括加氢机、静态质量法装置、数据采集及处理机构，所述加氢机包括显示屏、进气阀组、压力表、质量流量计，所述进气阀组与气源相连，所述进气阀组、压力表和质量流量计依次连接，所述加氢机安装有加氢枪，所述静态质量法装置包括加氢枪连接器、指示流量计、前置流量调节阀、压力传感器、气瓶阀门组、电子秤、储气瓶组，所述加氢枪通过快卡接头与加氢枪连接器连接，所述加氢枪连接器、指示流量计、前置流量调节阀、压力传感器、气瓶阀门组、储气瓶组依次连接，所述储气瓶组放置在电子秤上，所述数据采集及处理机构包括计算机、数据采集与控制板卡。

进一步地，所述加氢枪连接器具备多种快卡接头。

进一步地，所述指示流量计的准确度等级不低于2.5级，所述电子秤准确度等级不低于III级。

进一步地，所述气瓶阀门组包括3个阀门。

进一步地，所述储气瓶组包括3个储气瓶。

进一步地，所述计算机同时控制前置流量调节阀和气瓶阀门组，且计算机可实现压力传感器和电子秤的读数。

一种加氢机计量性能的在线校准方法，所述方法包括如下步骤：S1.对整个加氢机流量范围进行区分，分为流量低区R(3)、流量中区R(2)、流量高区R(1)；

S2.计算机采集或人工记录每一次测量电子称的初始值与终止值，及加氢机上显示屏显示的加氢值，通过比较法综合评价被校准加氢机的计量性能。

进一步地，在所述步骤S1中，为达到测量时控制流量区域的目的，需要将氢气储气瓶组的初始压力分别加氢气至事先确定的压力范围内，对每个流量区进行3次测量。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的测量原理基于质量守恒定律，以电子称作为计量标准，使加氢机的流量量值直接溯源至电子称的质量量值成为可能；较原有的以更高等级标准表作为计量标准的标准表法加氢机校准方法，具有溯源链短，中间环节少，不确定度因素少，计量准确度高等优点，即可实验室应用，又可现场应用，在保证检测便利性的同时，提高了计量准确性，值得大力推广。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提出的一种加氢机计量性能的在线校准装置的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种加氢机计量性能的在线校准方法的流程图。

图中：1加氢机、2加氢枪、3加氢枪连接器、4指示流量计、5前置流量调节阀、6压力传感器、7气瓶阀门组、8电子秤、9储气瓶组、10计算机、11显示屏、12进气阀组、13压力表、14质量流量计。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，一种加氢机计量性能的在线校准装置，包括加氢机1、静态质量法装置、数据采集及处理机构，加氢机1包括显示屏11、进气阀组12、压力表13、质量流量计14，进气阀组12与气源相连，进气阀组12、压力表13和质量流量计14依次连接，加氢机1安装有加氢枪2，静态质量法装置包括加氢枪连接器3、指示流量计4、前置流量调节阀5、压力传感器6、气瓶阀门组7、电子秤8、储气瓶组9，加氢枪2通过快速接头与加氢枪连接器3连接，加氢枪连接器3、指示流量计4、前置流量调节阀5、压力传感器6、气瓶阀门组7、储气瓶组9依次连接，储气瓶组9放置在电子秤8上，数据采集及处理机构包括计算机10、数据采集与控制板卡。

所述的数据采集与控制指对电子称8及压力传感器6的读数采集，对前置流量调节阀5及气瓶阀门组7的开闭控制。

进一步地，加氢枪连接器3具备多种快卡接头。

进一步地，指示流量计4的准确度等级不低于2.5级，电子秤8准确度等级不低于III级。

进一步地，气瓶阀门组7包括3个阀门。

进一步地，储气瓶组9包括3个储气瓶。

储气瓶是用来存储检定过程中流经加氢机1与检测管路的氢气，每个流量区域的每一次试验对一个储气瓶充气，充气时瓶内压力应满足当前检测流量区域的需求。

对于额定工作压力35MPa的加氢机，在对流量低区R(3)校准时，应使瓶内压力初始在(21～22)MPa；在对流量中区R(2)校准时，应使瓶内压力初始在(11～12)MPa；在对流量高区R(1)校准时，应使瓶内压力初始在(1～2)MPa；对于额定工作压力70MPa的加氢机，在对流量低区R(3)校准时，应使瓶内压力初始在(55～58)MPa；在对流量中区R(2)校准时，应使瓶内压力初始在(28～31)MPa；在对流量高区R(1)校准时，应使瓶内压力初始在(1～3)MPa。

进一步地，计算机10同时控制前置流量调节阀5和气瓶阀门组7，且计算机10可实现压力传感器6和电子秤8的读数。

参照图2，一种加氢机计量性能的在线校准方法，所述方法包括如下步骤：S1.对整个加氢机流量范围进行区分，分为流量低区R(3)、流量中区R(2)、流量高区R(1)；

S2.计算机采集或人工记录每一次测量电子称的初始值与终止值，及加氢机上显示屏显示的加氢值，通过比较法综合评价被校准加氢机的计量性能。

进一步地，在所述步骤S1中，为达到测量时控制流量区域的目的，需要将氢气储气瓶组的初始压力分别加氢气至事先确定的压力范围内，对每个流量区进行3次测量。

所述该方法使用电子称作为计量标准器进行测量，涉及到的测量原理数学表达式为

E_加氢机＝m_示值-(m_终止-m_初始)

其中，E_加氢机为加氢机在一次测量中的绝对示值误差，m_示值为在一次测量中加氢机的显示装置显示的加氢值，m_终止为电子称加氢后的终止值，m_初始为加氢前电子称的示值。

所述该校准方法的详细步骤如下：

步骤一：对流量低区R(3)进行检测；证明检测管路气密性良好后，通过计算机10及数据采集与控制板卡，打开前置流量调节阀5及气瓶阀门组7的其中一只，开启加氢机1，开启气源，对储气瓶充气，观察储气瓶压力指示计，达到(21～22)MPa，关闭所有阀门，停止加氢机，停止充气；加氢机1清零，同时记录电子称8当前值为m_初始；

步骤二：再一次打开前置流量调节阀5以及上述过程中的自动阀门，开启加氢机1，开启气源，对上述储气瓶进行充气，当储气瓶压力指示装置达到(34-35)MPa时，关闭所有阀门，停止加氢机，停止充气；同时人工或计算机读取加氢机显示器11读数，及电子称8的示值m_终止；

步骤三：将加氢机显示器11显示的读数与电子称加氢前后差值比对，得出在流量低区R(3)一次检定的加氢机示值绝对误差；

步骤四：更换氢气储气瓶组9的储气瓶，重复步骤一～步骤三两次，取3次测量平均值为流量低区R(3)的示值绝对误差；

步骤五：对流量中区R(2)、流量高区R(1)进行误差测量；重复步骤一至步骤四，但注意对流量中区R(2)进行测量时，储气瓶的初始压力值应为(11～12)MPa；对流量高区R(1)进行测量时，储气瓶的初始压力值为(1～2)MPa。

至此，加氢机1各流量区的示值误差均完成检测。值得注意的是上述实施例中所规定的高中低流量区，储气瓶初始压力值需要依照加氢机的额定工作压力进行确定。目前国内主流加氢机的额定工作压力为35MPa和70MPa两种。对于70MPa加氢机，建议进行高中低流量区计量性能检定时，储气瓶的初始压力值为(1～3)MPa，(28～31)MPa，(55～58)MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)装置结构简单，使用方便，适用于加氢机的现场校准与实验室校准；

(2)电子称作为计量标准，使了流量值直接溯源至质量值，溯源链短，不确定因素少、准确度高；

(3)可对加氢机实现从高流量区到低流量区的全面检测，对被检加油机的计量性能评价更加全面。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种加氢机计量性能的在线校准装置，包括加氢机(1)、静态质量法装置、数据采集及处理机构，所述加氢机(1)包括显示屏(11)、进气阀组(12)、压力表(13)、质量流量计(14)，所述进气阀组(12)与气源相连，所述进气阀组(12)、压力表(13)和质量流量计(14)依次连接，所述加氢机(1)安装有加氢枪(2)，其特征在于，所述静态质量法装置包括加氢枪连接器(3)、指示流量计(4)、前置流量调节阀(5)、压力传感器(6)、气瓶阀门组(7)、电子秤(8)、储气瓶组(9)，所述加氢枪(2)通过快速接头与加氢枪连接器(3)连接，所述加氢枪连接器(3)、指示流量计(4)、前置流量调节阀(5)、压力传感器(6)、气瓶阀门组(7)、储气瓶组(9)依次连接，所述储气瓶组(9)放置在电子秤(8)上，所述数据采集及处理机构包括计算机(10)、数据采集与控制板卡。

2.根据权利要求1所述的一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法，其特征在于，所述加氢枪连接器(3)具备多种快卡接头。

3.根据权利要求1所述的一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法，其特征在于，所述指示流量计(4)的准确度等级不低于2.5级，所述电子秤(8)准确度等级不低于III级。

4.根据权利要求1所述的一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法，其特征在于，所述气瓶阀门组(7)包括3个阀门。

5.根据权利要求1所述的一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法，其特征在于，所述储气瓶组(9)包括3个储气瓶。

6.根据权利要求1所述的一种加氢机计量性能的在线校准装置及方法，其特征在于，所述计算机(10)同时控制前置流量调节阀(5)和气瓶阀门组(7)，且计算机(10)可实现压力传感器(6)和电子秤(8)的读数。

7.一种加氢机计量性能的在线校准方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1.对整个加氢机流量范围进行区分，分为流量低区R(3)、流量中区R(2)、流量高区R(1)；

S2.计算机采集或人工记录每一次测量电子称的初始值与终止值，及加氢机上显示屏显示的加氢值，通过比较法综合评价被校准加氢机的计量性能。

8.根据权利要求7所述的一种加氢机计量性能的在线校准方法，其特征在于，在所述步骤S1中，为达到测量时控制流量区域的目的，需要将氢气储气瓶组的初始压力分别加氢气至事先确定的压力范围内，对每个流量区进行3次测量。

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