压力容器内含溢流槽的恒压液体源装置

摘要

本发明公开了一种压力容器内含溢流槽的恒压液体源装置，该装置在压力容器中采用溢流槽结构以获得稳定液位，并使这个稳定液面上作用的压力气体保持恒定，因而，该恒压液体源兼有水塔稳压法的流量稳定度和气液容器稳压法可获得高雷诺数检定液体的优点，其造价和占地面积比水塔稳压法少，又可获得高雷诺数检定液体，而稳流精度也好于气液容器稳压法，该恒压液体源使用差压变送器测量压力容器气压与恒压容器气压之压力差，相关控制装置根据这个压力差进行控制，可使压力容器内气体压力有很高的稳定精度，本发明既可作为多种液体流量表标准检定装置的恒压液体源，也可直接用于测量，应用范围广阔。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在流量计量标准技术领域内的恒压液体源装置。

背景技术

在国民经济各行业中，随着工业生产自动化，管道化的发展，各种形式的流量计量仪表的使用量越来越大。为了保证流量表所测数据准确可靠，必须定期在流量标准检定装置上对这些流量表进行检定。其中，液体流量的检定对液体源的流量稳定性要求很高，因此液体流量计检定装置的液体源常用“水塔法”产生。水泵将低位水池的水送到水塔的高位水池，在整个检定过程中，高位水池处于溢流状态，从而产生了一个恒定水位的恒压水源。该液体源的特点是操作方便，效果也比较好。但是由流量和压头的关系可知，要想有较高的雷诺数试验范围，就要建造较高的水塔，这需要很大的投资。为此，另一种基于“气液容器稳压法”的液体源也经常被使用。压力容器内有气、液两个空间，上部是具有一定压力的气体，下部是由泵注入的液体。注入液体的一部分作为试验液体，按流量调节阀所选定的流量送入试验管道检定流量表，其余液体由溢流阀排回水池。设容器内的液位高度为                                                ，气相压力为，液体的密度为，则试验液体的压头为。由于通常，这样，不用高水塔就可以得到很高的试验液体压头。通常以差压变送器检测容器的气相压力，当其高于或低于标准压力时，通过调节器和执行机构调节溢流量，以保持压头稳定。气液容器稳压法的稳流精度不如水塔法。

发明内容

考虑到水塔法中处于溢流状态的水池能够获得稳定的水位（压力），但高度限制使其难以获得较高雷诺数的检定液体，而气液容器稳压法却能使检定液体达到很高的雷诺数。因此，在研制的恒压液体源中，采用在压力容器内设溢流池以获得恒定的，同时设法维持容器内压力气体在恒定的。当压力容器内气相压力的稳定性在检定时间内与大气压力的稳定度接近时，该液体源压头的稳定度将与水塔法相当。

本发明所采用的技术方案如说明书附图中的图1所示：研制的装置是一种压力容器内含溢流槽的恒压液体源装置，在一个压力容器内，充有来自压缩空气源的压力气体，容器上部安装有一个压力溢流槽以获得稳定液位，容器下部设有压力贮液槽，压力贮液槽内的液体由循环泵驱动通过循环管注入压力溢流槽，这些注入的液体一部分作为恒压液体源输出的检定液体通过出口管流出，另一部分成为压力溢流槽的溢流流回压力贮液槽，压力容器外部有一个常压贮液槽，常压贮液槽内的液体来自入口管，槽内液面上作用大气压力，常压贮液槽内的液体由增压泵经止回阀泵入压力贮液槽。压力容器内含溢流槽的恒压液体源装置应配置能够检测及控制压力容器内气体压力的相关测控装置。

本发明的有益效果是，压力容器内含溢流槽的恒压液体源装置可以具有相当于水塔恒压液体源的流量稳定性，同时又避免了水塔法恒压源投资多、占据空间及地面大、水塔高度限制难以达到高雷诺数的缺陷。本发明既可作为液体流量表标准检定装置的恒压液体源也可直接用于测量，应用范围广阔。

四、附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是以本发明为液体源的液体流量表标准检定装置的结构示意图。

在图1、图2中：1.出口管，2.压力溢流槽，3.压力容器，4.压缩空气源，5.循环管，6.循环泵，7.压力贮液槽，8.贮液槽上下液位开关，9.入口管，10.常压贮液槽，11.增压泵，12.止回阀，13.差压变送器，14.正压阀，15.平衡阀，16.负压阀，17.恒压容器，18.标准压力表，19.工作阀，20.流量调节阀，21.调节用流量计，22.待检定流量计，23.试验管段，24.常压溢流槽，25.标准称量容器，26.标准称量容器液位计，27.检定阀。

五、具体实施方式

    以下内容结合附图1、2对本发明的具体实施方式作进一步说明。

在图1中，压力容器3为低压容器，采用密闭圆筒状结构，压力溢流槽2采用上部开口的圆筒结构，其直径小于压力容器3，两个圆筒按相同的竖直中心轴线安装。压力溢流槽2外壁与压力容器3内壁之间的距离应足够大（建议大于0.1m，因为溢流槽的溢流也沿其外壁流下），以使两者间的环形缝隙能够保证压力容器3上部与下部的气压一致。压力溢流槽2的设计容积应保证在最大流量时，液体质点能在压力溢流槽2内停留足够长的时间，以便让泵入液体中携带进的气体有充裕的时间释放出去，该停留时间一般选3分钟。压力溢流槽2的设计高度要保证通径最大的出口管1在最大流量时不致因抽吸产生涡流，一般可取，如最大出口管1的通径，则其设计高度。压力溢流槽2上部呈轮辐状在水平面上布置若干条溢流槽（已有技术，图中未画出），循环泵6通过循环管5将液体经过压力贮液槽7底部的消能器（已有技术，图中未画出）送入压力溢流槽2中，部分液体（其压头为溢流槽沿的高度加上容器内低压气体压头）通过出口管1进入试验管道，多余的液体通过溢流槽沿，然后通过溢流槽，最后沿压力溢流槽2外壁流回压力贮液槽7。常压贮液槽10内的液体来自入口管9，液面上作用大气压力，增压泵11通过止回阀12将常压贮液槽10内液体泵入压力贮液槽7。检测及控制压力容器内气体压力的相关测控装置基本采用当前常用的一种方法，当然也可以采用其他合适的方法。由于测量量程的关系，使用压力变送器检测压力容器内气体压力是达不到要求的控制精度的，因而通常采用以差压变送器13测量压力容器3与恒压容器17 之间的压力差的方法。差压变送器13的正压室经正压阀14通至压力容器3，差压变送器13的负压室经负压阀16通至恒压容器17。使用前，首先开启正压阀14、负压阀16与平衡阀15，使压力容器3与恒压容器17连通，压缩空气源4向这两个容器充气，当标准压力表18显示恒压容器17内的压力达到设定值时，关闭平衡阀15，使差压变送器13处于测量两个容器压力差的正常工作状态。由于要求标准容器内气压在工作过程中基本维持恒定，因此，除了应保证标准容器基本无泄漏外，还应有保温和恒温措施，以避免在外界温度有微小变化时就产生测量误差。增压泵11为变频调速泵，液位控制装置（图中未画出）可根据压力容器3内的气压高于或低于标准容器17内气压的情况，减少或增加增压泵11的泵入压力贮液槽7的液体量，以使压力容器3内的气相空间增大或缩小，进而维持压力容器3内的气压在设定值上。当压力贮液槽7内的液位高于或低于规定的上下液位限时，贮液槽上下液位开关8动作，液位控制装置接收到这个动作信号后，控制压缩空气源4向压力容器3充气或将容器内的多余气体放掉，使压力贮液槽7内的液位重新回到增压泵11可控的范围内。

本发明可作为多种液体流量表标准检定装置的恒压液体源，其既可用于静态体积（质量）法，也可用于动态体积（质量）法。在图2中，仅以动态体积法为例介绍本发明在一个液体流量表标准检定装置中的应用。静态法与动态法相比较，静态法的准确度较高，这是因为静态法可以消除液体剩余动能的影响，并且液体是静止的计量，与管路系统没有任何机械联系。但静态法的计量过程是断续的，较耗费时间；而动态法的计量过程是连续的，易于实现自动化。为减少液体流进标准称量容器25时的冲击力，该液体流量表标准检定装置设置了常压溢流槽24以吸收检定液体的冲击力，检定液体是以常压溢流槽24的溢流的形式流入标准称量容器25的，由于该溢流的动能和位能均大大减弱，其对标准称量容器25的冲击力也大为减弱（其实还有使其进一步减弱的措施），因而提高了动态法标准检定装置的检定精度。该液体流量表标准检定装置的工作过程如下：事先将待检定流量计22安装在试验管段23上，再把待检定流量计22的几个检定流量点预先输入到工控机（图中未画出）后，整个检定过程就可在工控机的控制下自动进行。工控机在某个检定流量点上，首先开启气动工作阀19与气动检定阀27，起动循环泵6及增压泵11，根据调节用流量计21实测的流量值去调节流量调节阀20开度，最后使流量稳定在要求的检定流量点上。当流量稳定后，工控机控制气动检定阀27关闭，标准称量容器25内的液位上升，以标准称量容器液位计26测量这个液位，避开气动检定阀27关闭初期压力变化不稳定的时段，选择压力稳定上升的液位变化区间内的两个液位作为计时开始液位与计时结束液位，从而得到与这两个液位对应的计时时间。由于在标准称量容器25内这两个液位间的液体体积预先已知，故由计时得到计时时间后，就可算得该检定流量点准确的流量值，并以该值去比对待检定流量计22对应的输出信号值。测得计时时间后，即应将检定阀27重新开启，为下一次检定做好准备。在按要求完成待检定流量计22在该检定流量点的检定工作后，工控机就自动转向该流量计下一个检定流量点的检定工作，其工作过程同上。