[发明专利]压缩气体驱动液体流量校准装置及其校准方法

说明书

本发明公开一种压缩气体驱动液体流量校准装置以及校准方法，所述的装置包括至少一套交替工作的气液置换罐、储液箱、加液泵、储气罐、收集容器以及称量装置；出液管上装有待测流量计、温度计、流量调节阀以及指示流量计；进液管、出液管以及通气管的各支路上均配有开关阀；所述的校准方法，包括以下步骤：气压预调；注液；气液置换，产生稳定流量，完成计量功能。本发明的有益效果是：在空间要求上与容器稳压法相当，且能够形成相对封闭的结构，适用于有挥发性的流体；在保证流量稳定性的机理上与恒水头高位溢流塔法相当，目标实现结合了两者的优点，使得所制造的液体流量标准装置能够用于高准确度流量计的校准的压缩气体驱动液体流量校准装置。

技术领域

本发明涉及一种压缩气体驱动液体流量校准装置及其校准方法。

背景技术

液体流量标准装置是用来校准液体流量计准确度的计量标准设备，广泛应用于流量计制造企业和计量校准机构。液体流量标准装置的工作原理是：通过动力系统给液体提供压力能或位能，在封闭管道系统中将压力能或位能转化成动能，使液体流动；液体流过被测流量计后全部收集到容器中，该容器可以是经过校准的工作量器或者称重容器；容器测出的液体量作为标准值，与被测流量计测得的液体量进行比较，得出流量计的误差。液体流量标准装置校准被测流量计的过程中要求动力系统提供稳定的流量。现有的液体流量标准装置有两种提供动力系统的方法，一种是容器稳压法，另一种是恒水头高位溢流塔法。

容器稳压法的动力系统由旋转泵和稳压容器构成，液槽中的液体通过旋转泵输送到封闭的稳压容器中，经压缩后具备压力能；液体经过稳压容器的缓冲后流向下游的管道系统，产生流量。由于旋转泵存在机械加工和装配误差、使用磨损等原因，实际旋转不是严格的圆周运动，而是近似圆周的椭圆运动，因此输出的液体压力会产生脉动，流量也随之产生脉动。稳压容器的缓冲对削弱脉动有一定的作用，但无法完全消除。流量脉动本质上是流场畸变，特别是在小流量条件下，脉动幅值所占比例更大，对流量计的不利影响更加明显，从而使液体流量标准装置校准流量计的结果可信程度变差。容器稳压法液体流量标准装置的制造成本相对较低，对物理空间的高度要求也不高，但动力系统存在脉动直接传递的原理性弊端，难以实现优良的流量稳定性指标，至今无法从根本上克服，制约了在高准确度水平液体流量标准装置中的应用。

恒水头高位溢流塔法能有效克服容器稳压法的弊端，该方法采用旋转泵将液体提升到高位溢流塔，使液体获得位能，溢流塔离被测流量计越高，位能越大。液体在高位溢流塔内的溢流液面与大气接触，静置后旋转泵产生的脉动已充分消除，即压力脉动的传播链被切断，因此能够实现优良的流量稳定性指标。然而恒水头高位溢流塔法存在需要很高物理空间的缺点，以水介质为例，被测流量计处要获得0.1MPa的工作压力时，恒水头高位溢流塔的溢流面与被测流量计之间的垂直高度约为10m，当被测流量计处要获得0.6MPa的工作压力时，恒水头高位溢流塔的溢流面与被测流量计之间的垂直高度约为60m。绝大多数的液体流量标准装置工作压力要求在0.3MPa以上，由此可见恒水头高位溢流塔法对物理空间有特殊要求，制造代价非常大，制约了推广应用。此外，恒水头高位溢流塔法要求液面与大气接触，不适用于在常温常压下有挥发液体，存在介质适用性差的缺点，使得在实际应用中基本限于水介质。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种在空间要求上与容器稳压法相当，且能够形成相对封闭的结构，适用于有挥发性的流体；在保证流量稳定性的机理上与恒水头高位溢流塔法相当，目标实现结合了两者的优点，使得所制造的液体流量标准装置能够用于高准确度流量计的校准的压缩气体驱动液体流量校准装置及其校准方法。