專利名稱：計量表標定裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及流體計量技術領域，具體涉及用于氣體計量表的標定裝置和方法。
背景技術：
在計量例如混合性可燃氣體時，電子計量相比傳統(tǒng)機械計量具有優(yōu)越性，例如MEMS技術在流體計量方面已有應用。但是對于包含不同組份的混合氣體，電子計量裝置的標定比較困難。傳統(tǒng)的機械計量裝置一般采用空氣標定，以空氣與實際待測氣體之間的精度等效方式進行估計，以針對待測氣體來標定計量裝置。而多數電子計量方法(超聲波、MEMS、電化學等)在原理上對于混合性流體的組份、溫度和壓力敏感，因此不能像機械計量那樣做精度等效的假設。目前還沒有比較好的方法實現對多種氣體的計量標定?，F有的氣體流量電子計量設備大多采用和機械式相同的空氣標定法，使用音速噴嘴、鐘罩等設備完成。在用于實氣測量時，采用兩種方法:1)遵循原有的精度等效采用的產品標準，2)和機械式表計串聯，構造有限的流量點，通過實際測量獲得電子氣表和機械表計之間的誤差，進而進行數學修正的方法。這些技術方案存在缺陷，例如空氣計量結果等效方案實際上缺乏直接的理論依據，藏匿了嚴重的計量誤差。串聯修正方案存在兩個隱患:第一作為標準器的機械式表計的精度往往低于電子表計，其對比結果的準確性缺乏依據；第二由于缺乏精準的測試裝置和方法，無法準確得到流量點上與計量誤差的對應關系，后期修正缺乏精確可靠的分析數據源。此外，這兩個方法都是基于有限氣體樣本來做的，而且天然氣等混合氣體的成分不斷變化，更進一步降低了電子計量表計的可信度，限制了電子計量的氣體流量檢測產品的市場推廣和氣體流量計量原理的根本突破。另外，很多流體具有易燃、易爆、有毒等特性，使得在實際生產過程中不能直接用來建立氣體流量和計量表的傳感器信號輸出的關系，無法進行標定。因此，需要一種用于標定計量表的方法，能夠使用任意組份的混合氣體作為標定介質，保證標定結果可直接用于計量表實際工作過程，并且能夠考慮到被測氣體的有毒、有害、可燃等危險性以及不同組份氣體殘留對檢測結果的影響，提高標定的安全性、便利性、準確性和可擴展性。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明示例實施例，提出了一種計量表標定裝置，包括:標準器，連接至存儲有被測氣體的儲氣罐的出氣口，輸出標準流速值；流速調節(jié)閥，連接至儲氣罐的進氣口，用于設定氣體流速，標準器輸出的標準流速值表示所設定的流速；以及采集控制部，采集和處理用于標定計量表的數據，并控制所述裝置的操作；其中，待標定的計量表連接在標準器與流速調節(jié)閥之間，儲氣罐、標準器、計量表、流速調節(jié)閥通過氣體管道連接，形成閉環(huán)結構。根據本發(fā)明示例實施例，提出了一種計量表標定方法，包括:
a)使儲氣罐中存儲的被測氣體從儲氣罐出氣口流出，經由氣體管道流經標準器、計量表和流速調節(jié)閥，并從儲氣罐進氣口回到儲氣罐；b)由流速調節(jié)閥調節(jié)和設定氣體流速；c)由標準器輸出標準流速值，該標準流速值表示所設定的氣體流速；d)由計量表測量氣體的流速并輸出測量流速值；e)根據測量流速值與標準流速值之間的偏差，計算計量表的計量誤差，并根據計量誤差來標定計量表。根據本發(fā)明示例實施例的裝置和方法，形成氣體的封閉循環(huán)流動，而不是簡單的排空或點燃，極大地提高系統(tǒng)的安全性，能夠使用有毒、有害、可燃等危險性氣體作為標定介質，避免被測氣體對環(huán)境的危害。此外，能夠模擬計量表實際工作情況，使用任意組份的實測氣體作為標定介質，保證標定結果可直接用于實際工作過程。集中式的信息采集和誤差計算，便于快速進行測試結果的整理和輸出。


通過下面結合

本發(fā)明的示例實施例，將使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點更加清楚，其中:圖1示出了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定裝置的示意圖；圖2示出了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定裝置的采集控制連接示意圖；圖3示出了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定方法的示意流程圖；圖4示出了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定方法中氣體置換過程的示意流程圖；以及圖5示出了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定方法中計量表置換過程的示意流程圖。
具體實施例方式以下參照附圖，對本發(fā)明的示例實施例進行詳細描述，本發(fā)明不限于下述示例實施例。為了清楚描述本發(fā)明的基本思想，附圖中僅示出了與本發(fā)明的技術方案密切相關的部件、功能或步驟，并且以下描述中省略了對已知技術、功能、部件或步驟的具體描述。下文中主要采用電子計量表作為示例描述本發(fā)明示例實施例，但是本領域技術人員可以理解，本發(fā)明可以廣泛應用于民用、醫(yī)療器械、半導體工業(yè)等其它氣體流量設備的標定。此外，采用混合可燃氣體作為示例進行描述，但是本領域技術人員可以理解，本發(fā)明可以廣泛應用于任何組份的氣體。例如微機電(MEMS)計量表等電子計量表一般采用流量傳感器為檢測元件，實現流體流速測量，能夠將流體流速轉換為信號輸出，例如轉換為電壓信號。電子計量表中一般存儲有流速值-傳感器電壓值之間的關系參數。當氣體以一定流速值流經計量表時，傳感器輸出相應的電壓值，計量表可以通過存儲的關系參數得到氣體的流速值，進而通過累積得到流經氣體的總量。由于實測氣體的組份變化不定，對于每一種實測氣體，計量表的流速值-傳感器電壓值是未知的。因此，在計量表投入實際使用之前，需要建立該關系并且進行標定。此外，由于在生產過程中工藝變化等因素影響，即使同一批生產的計量表，也存在個體差異，在同種流體同一流速或流量下，這些計量表的信號輸出無法完全相同，因此在非常嚴格的情況下也需要對每個計量表進行標定。由于計量表計量的一般不是空氣，而是例如天然氣等工業(yè)或民用的其他氣體，所以傳統(tǒng)方法中采用空氣作為標定介質，無法精確反映計量表的信號輸出與實測氣體的實際流量之間的關系，降低了計量表的計量精度。此外，一些流體具有易燃、易爆、有毒等特性，在實際生產過程中不能直接用來建立流速值-傳感器電壓值?？紤]到計量表標定的需求，根據本發(fā)明示例實施例，提出了用于標定計量表的裝置。圖1示出了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定裝置10的示意圖。計量表標定裝置10包括儲氣罐101、標準器102、流速調節(jié)閥104和采集控制部105。圖1中示出了計量表103安裝在標準器102與流速調節(jié)閥104之間。儲氣罐101存儲被測氣體，具有氣源接口 S、出氣口 Ex和進氣口 En。被測氣體可以是混合氣體，例如主要成分是甲烷(CH4)的天然氣。氣源可以經由閥門(例如手動閥等)連接至氣源接口 S，當閥門接通時，向儲氣罐101輸入被測氣體。此外，在氣源與氣源接口S之間還可以設置壓力表和逆向閥，壓力表檢測氣體流動通道的壓力，逆向閥防止氣體從儲氣罐101逆向流回氣源。標準器102經由閥門Vl連接至儲氣罐的出氣口 Ex，標準器102可以輸出標準流速值Qref，例如標準器102可以具有顯示屏，在顯示屏上顯示指示標準流速值的數值。標準器102可以是用于產生標準流量/流速值的儀器，例如音速噴嘴、濕式流量計等。計量表103是被測表計，經由閥門V2連接至標準器102，測量流經氣體的流速并輸出測量流速值Q。計量表103可以是精度待標定的任何儀表，例如蝸輪、腰輪、皮膜表、超聲波燃氣表、MEMS燃氣表等。標準器102和計量表103可以按需選擇，計量表103可以安裝到裝置10中并且可以從中拆卸下來，便于更換待測表計。流速調節(jié)閥104的一端連接至計量表103 (當安裝時)，另一端經由閥門V3連接至儲氣罐的進氣口 En，用于調節(jié)和設定氣體流速。標準器102輸出的標準流速值表示所設定的流速。流速調節(jié)閥104可以是一組手動閥構成，能夠設定標定所需的多種不同流速。儲氣罐101、標準器102、計量表103 (當安裝時)、流速調節(jié)閥104通過氣體管道連接，形成閉環(huán)結構。閥門V1、V2和V3也連接在氣體管道中，接通和關斷氣體的流動。采集控制部105負責數據采集，例如采集和處理標準器102輸出的標準流速值Qref和計量表103輸出的測量流速值Q，并負責控制裝置10的操作，例如閥門V1、V2和V3的開關，以及相應組件的操作。圖中虛線箭頭表示采集控制部105對閥門V1、V2和V3的控制連接。采集控制部105可以根據測量流速值Q與標準流速值Qref之間的偏差，計算計量表101的計量誤差，該計量誤差用于標定計量表101。在一個示例實施例中，通過手動調節(jié)流速調節(jié)閥104，設定多種氣體流速，并通過標準器102獲得相應的至少兩個標準流速值Qref,同時計量表103可以輸出相應的至少兩個測量流速值Q。采集控制部105計算每個測量流速值Q與相應的標準流速值Qref之差，獲得計量誤差。針對每個流速值，將計量誤差與誤差門限相比較。對于計量誤差大于誤差門限的各個流速值，對計量器中先前存儲的流速值-電壓值關系參數進行校正，使得計量誤差不大于預設的誤差門限。然后，用校正后的關系參數更新計量表103中存儲的關系參數，實現對計量表103的校正。在另一示例實施例中，對于每一個標準流速值Qref，計量表103可以輸出至少兩個測量流速值Q。對這至少兩個測量流速值Q進行統(tǒng)計平均，計算每個統(tǒng)計平均流速值Qave與相應的標準流速值Qref之差。然后如上所述，進行后續(xù)的誤差計算和校正操作。這里，流速值-電壓值關系參數可以是表示流速值-電壓值曲線的參數，流速值-電壓值曲線可以是例如多段折線。采集控制部105可以例如包括主控計算機和控制器。主控計算機可以與標準器102和計量表103通信，以采集數據，并向控制器輸出控制命令。控制器可以連接至各個閥門V1、V2和V3，根據控制命令開關閥門，以控制裝置10的操作。在裝置10中形成了氣體的封閉循環(huán)流動，即使被測氣體是有毒、有害、可燃等危險性氣體，也可以作為標定介質，而幾乎不會給環(huán)境和操作者帶來危害。裝置10能夠模擬計量表實際工作情況，使用任意組份的實測氣體作為標定介質，保證標定結果可直接用于實際工作過程。采用采集控制部105實現集中式信息采集和誤差計算，便于快速進行測試結果的整理和輸出。除了圖1所示組件之外，根據設計和需要，計量表標定裝置10還可以包括許多其他組件，例如溫度計、壓力計等多種檢測儀器。在一個示例中，裝置10還包括溫度壓力表，分別設置在標準器102和計量表103附近，用于分別檢測標準器和計量表處的溫度和壓力，并輸出相應的溫度和壓力信號。采集控制部105采集溫度壓力表輸出的溫度和壓力信號，并在處理所采集的測量流速值Q和標準流速值Qref之前對這些流速值進行溫壓補償。可以根據氣態(tài)方程，將非標狀態(tài)下測量的氣體體積數值，換算到標態(tài)的氣體體積數值等，即:補償后的Q’ =QX(TrrfXP)/(PMfXT)，其中P，T分別為測量點(即，計量表處)的壓力和溫度，PMf，Iref分別為標準流速產生點(即，標準器處)的壓力和溫度。溫壓補償有助于進一步提聞誤差計算和分析的精確性，進而提聞計量表103的標定精度。在一個示例中，裝置10還包括壓力檢測器，經由例如氣動閥連接至儲氣罐101和氣體管道，檢測儲氣罐101和氣體管道中的氣體壓力，并輸出相應的壓力信號。采集控制部105可以采集壓力檢測器輸出的采集壓力信號，并根據壓力信號執(zhí)行相應的控制。例如，作為裝置初始化過程，需要利用壓力檢測器檢測儲氣罐101和氣體管道中的氣體壓力。當采集控制部105采集壓力信號并確定氣體壓力滿足例如穩(wěn)壓條件時，才控制裝置10執(zhí)行例如測量和誤差計算操作等。例如，當首次使用裝置10、對儲氣罐101中的氣體進行置換、或者進行計量表更換時，采集控制部105開啟氣動閥，命令壓力檢測器檢測儲氣罐101和氣體管道中的氣體壓力，在氣體壓力滿足例如穩(wěn)壓條件時才能進行后續(xù)操作。這種壓力檢測確保了裝置10在壓力穩(wěn)定到所要求范圍內才進行操作，提供了穩(wěn)定性和安全性。在一個示例中，裝置10還包括濃度分析儀，經由例如氣動閥連接至氣體管道，檢測和分析氣體管道中的氣體濃度，并輸出分析結果。濃度分析儀可以作為旁支連接至氣體管道。采集控制部105可以采集濃度分析儀輸出的分析結果，并根據分析結果執(zhí)行相應的控制。例如，當首次使用裝置10、對儲氣罐101中的氣體進行置換、或者進行計量表更換時，采集控制部105可以開啟氣動閥，命令濃度分析儀檢測和分析氣體管道中的氣體濃度。當分析結果指示氣體管道中的氣體濃度滿足要求時，例如檢測到的濃度與被測氣體的標準濃度之差在預定容限范圍(例如，小于1%)內時，才命令裝置10進行后續(xù)的測量和標定操作。濃度分析儀可以是關鍵成分分析儀，例如在天然氣作為被測氣體的情況下，濃度分析儀可以是CH4分析儀，用于檢測和分析關鍵成分CH4的濃度。使用關鍵成分濃度分析儀來判斷氣體置換、氣體清掃等過程是否完成，功能靈活且成本較低，特別適應于氣體組份多樣而可變的復雜環(huán)境。在一個示例中，裝置10還包括調壓風機，設置在儲氣罐101的出氣口 Ex和/或進氣口 En處，用于產生氣體在氣體管道中循環(huán)流動所需的壓力。在一個示例中，裝置10還包括真空泵，經由例如電磁閥連接至儲氣罐101，用于對儲氣罐101抽真空。例如，當首次使用裝置10或者對儲氣罐101中的氣體進行置換時，采集控制部105可以開啟電磁閥，并命令真空泵從儲氣罐101抽出氣體，以便隨后向儲氣罐101中輸入被測氣體。在一個示例中，裝置10還包括:第一惰性氣體進氣口，經由例如手動閥連接至計量表101的進氣口，向計量表101輸入惰性氣體；以及第一惰性氣體出氣口，經由例如手動閥連接至計量表101的出氣口，從計量表101中排出惰性氣體。為計量表101提供惰性氣體進出氣口，可以執(zhí)行對計量表101的氣體清掃。例如，在逐個計量表的標定過程中，需要更換被標定的計量表。在更換計量表時，首先中斷被測氣體在當前計量表中流動。例如通過關閉計量表兩側的閥門實現中斷。然后，取下當前計量表，并安裝下一計量表。由于計量表中一般殘留有空氣，需要用惰性氣體排出表中殘留的空氣。這里，惰性氣體可以是氮氣。此時，可以打開手動閥，從第一惰性氣體進氣口向計量表輸入氮氣，并且從第一惰性氣體出氣口排出氮氣。這種氮氣清掃可以確保在測量實際氣體之前排出表計中殘留空氣，在使用可燃氣體作為被測氣體時可以確保安全性?？梢詧?zhí)行氮氣清掃之后，通入被測氣體，并且在檢測到氣體管道中的氣體濃度與被測氣體的標準濃度之差小于預定容限時，認為計量表置換結束，可以開始計量表的正式測量和標定。此外，在被測氣體不變的情況下，可以通過關閉閥門等將計量表部分隔離出來，進行分段式惰性氣體清掃，而不必對整個儲氣罐和氣體管道進行清掃，加快了清掃速度，提高表計更換的靈活性，為儀表的定期校準和被測表計的更換提供了方便，同時也避免了被測氣體的過度浪費，節(jié)約了測試成本。在一個示例中，裝置10還包括第二惰性氣體進氣口，設置在儲氣罐101上。惰性氣體吹掃裝置可以經由閥門連接至第二惰性氣體進氣口，向儲氣罐101中吹掃惰性氣體，以置換儲氣罐101和氣體管道中的氣體。裝置10還包括第二惰性氣體出氣口，在儲氣罐進氣口 En附近經由閥門連接至氣體管道，從儲氣罐101和氣體管道中排出惰性氣體。當對儲氣罐101中的氣體進行置換時，為確保安全并且排出先前被測氣體的殘留影響，需要對儲氣罐101和氣體管道進行氣體清掃?？梢圆捎美绲獨庾鳛榍鍜邭怏w。此時，可以打開閥門，啟動氮氣清掃裝置，通過第二惰性氣體進氣口向儲氣罐101吹掃氮氣，同時打開閥門從第二惰性氣體出氣口排出氮氣。在清掃一段時間之后，可以檢測和分析氣體管道中的氣體濃度。當分析結果指示被清掃的被測氣體的濃度小于預定濃度門限，例如1%時，停止吹掃氮氣。然后，對儲氣罐101抽真空。接著向儲氣罐101和氣體管道中輸入另一被測氣體，檢測和分析氣體管道中的氣體濃度。當分析結果指示檢測的濃度與輸入的另一氣體的標準濃度之差小于預定容限時，停止輸入另一氣體，氣體輸入或置換結束。這種氮氣清掃可以確保在測量實際氣體之前排出殘留空氣或前一被測氣體，確保測量的準確性，并且在使用可燃氣體作為被測氣體時可以確保安全性。根據本發(fā)明示例實施例，可以使用手動閥、氣動閥和電磁閥三種閥門，結合采集控制部105實現安全、快速和準確的控制。例如，為了安全考慮，裝置10中與被測氣體直接接觸的閥門，均采用氣動閥控制，例如閥門V1、V2和V3。與被測氣體不接觸的部分，可以采用電磁閥直接控制，例如連接真空泵的閥門、連接惰性清掃裝置的閥門等。一些不需要自動控制的部分，可以采用手動閥，例如流量控制閥104中的閥門。對于氣動閥，可以通過穩(wěn)壓氣缸來產生氣動閥控制所需的穩(wěn)定壓力空氣。采集控制部105可以連接至穩(wěn)壓氣缸，經由穩(wěn)壓氣缸執(zhí)行氣動閥控制。以上參照圖1描述了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定裝置及其多種變體。圖2示出了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定裝置的采集控制連接示意圖。該示意圖僅為示例和說明目的，本發(fā)明實施例不限于此。相比于圖1，圖2中的相同組件采用相同的附圖
標記如圖2所示，采集控制105包括主控計算機201和可編程邏輯電路(PLC)控制柜202。PLC控制柜202是根據設計被編程的控制電路。主控計算機201與標準器102、計量表103、溫壓表(溫度壓力表)203和濃度分析儀204連接，以進行相應的信息采集。主控計算機201還連接至PLC控制柜202，并經由PLC控制柜202連接至裝置10中的電磁閥，例如連接真空泵的電磁閥V4、連接惰性清掃裝置的電磁閥V5等等，以經由PLC控制柜202控制電磁閥。主控計算機2 01還經由PLC控制柜202連接至穩(wěn)壓汽缸205，控制穩(wěn)壓汽缸205產生氣動閥控制所需的穩(wěn)定壓力空氣，以控制例如氣動閥V1、V2和V3的開關。除了信息采集和控制，主控電腦201還根據采集的信息，根據氣態(tài)方程完成必要的溫壓補償，并進行誤差分析，以便用于計量表103的標定。下面結合圖1和圖3描述根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定方法的示意流程圖。如圖3所示，在步驟302，安裝待標定的計量表103，并確定標定裝置10是否是首次使用。如果是首次使用，則儲氣罐101中充滿空氣，方法300可以前進到步驟304，直接對儲氣罐101抽真空。如果不是首次使用，則為安全目的和徹底排除前一被測氣體的殘留影響，方法300可以前進到步驟306，開啟第二惰性氣體進出氣口，進行例如氮氣清掃。在清掃一段時間之后，方法300再前進到步驟304，對儲氣罐101抽真空。然后，在步驟308，由氣源向儲氣罐101輸入被測氣體，并且開啟閥門V1、V2和V3，使被測氣體在氣體管道中循環(huán)流動。此時可以開啟調壓風機，產生氣體在氣體管道中循環(huán)流動所需的壓力。在步驟310，利用濃度分析儀檢測和分析氣體管道中被測氣體的濃度。在步驟312，判斷氣體濃度是否滿足預定容限。如果不滿足，方法300返回到步驟310，繼續(xù)檢測和分析氣體管道中被測氣體的濃度。如果滿足，方法300前進到步驟314，利用壓力檢測裝置檢測氣體管道中的氣體壓力。在步驟316，判斷檢測的壓力是否滿足穩(wěn)壓條件。如果不滿足，方法300返回到步驟314，繼續(xù)檢測氣體管道中的氣體壓力。如果滿足，方法300前進到步驟318，調節(jié)流量調節(jié)閥104，設定一種流速。然后，在步驟320，采集標準器102輸出的標準流速值Qref、計量表103輸出的測量流速值Q、以及溫度壓力表輸出的溫度和壓力信號。在步驟322，根據溫度和壓力信號，對標準流速值Qref和測量流速值Q進行溫壓補償。在步驟324，根據經補償的標準流速值Qref和測量流速值Q，計算計量表103的計量誤差。在步驟326，判斷計量誤差是否大于誤差門限。如果不大于誤差門限，方法300前進到步驟328，判斷是否是標定所需的最后一個流速值。如果不是最后一個，則方法300前進到步驟330，再調節(jié)流量調節(jié)閥104以設定另一種流速，然后返回到步驟320。如果在步驟326判斷計量誤差大于誤差門限，在步驟332，對計量器103中存儲的流速值與流量傳感器的輸出電壓之間的關系參數進行校正，使得在當前流速值下計量誤差不大于誤差門限。然后，方法300返回到步驟328。這樣，當針對標定所需的所有流速值執(zhí)行方法300之后，在步驟328確定不再有其他流速值，方法300前進到步驟334，用校正后的關系參數更新計量器中存儲的關系參數，完成計量表103的標定。圖3僅是為了示意和說明根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定方法，其中各個步驟可以根據設計和需求而省略或調整，步驟的執(zhí)行順序也可以調整和改變，這些省略、調整和改變均在本發(fā)明范圍內。圖4示出了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定方法中氣體置換過程400的示意流程圖。當用另一氣體置換當前被測氣體時，可以執(zhí)行方法400。在步驟402，關閉氣源接口 S和氣動閥V3，中斷氣體的循環(huán)通道。在步驟404，打開電磁閥V5和第二惰性氣體出氣口，形成氮氣輸入和氮氣排空通道，并開始氮氣清掃。在步驟406，打開濃度分析儀與氣體管道之間的氣動閥，啟動濃度分析儀，檢測和分析氣體管道中氣體濃度。在步驟408，根據分析結果，判斷被測氣體的濃度是否小于安全門限ε。如果濃度不小于安全門限ε，方法400返回到步驟404，繼續(xù)氮氣清掃，并在步驟406實時檢測氣體濃度。如果在步驟408判斷濃度小于安全門限ε，則認為管道中的被測氣體基本排出，在步驟410關閉電磁閥V5和第二惰性氣體出氣口，停止氮氣清掃過程，同時開始啟動真空泵對儲氣罐101抽真空。在步驟412，在真空狀態(tài)形成后打開氣源接口 S，開始輸入另一被測氣體。在步驟414，濃度分析儀，檢測和分析氣體管道中該被測氣體的濃度。在步驟416，判斷檢測到的濃度與被測氣體濃度的標準值之差是否小于預定容限。如果判斷小于預定容限，方法400前進到步驟418，關閉濃度分析儀與氣體管道之間的氣動閥，打開氣動閥V3，氣體置換過程完成。如果在步驟416判斷差值不小于預定容限，則方法400返回到步驟412，繼續(xù)輸入另一被測氣體，并繼續(xù)檢測和分析氣體濃度。方法400適用于被測氣體是可燃的混合氣體的情況，能夠針對不同組份的氣體量，提供安全可靠的置換過程。圖5示出了根據本發(fā)明示例實施例的計量表標定方法中計量表置換過程的示意流程圖。當需要更換待標定的計量表時，可以使用圖5所示方法500。在步驟502，例如通過關閉計量表兩側的閥門中斷氣體在計量表中的流動。在步驟504，取下當前計量表，并安裝下一待標定的計量表。由于計量表中一般殘留有空氣，需要用惰性氣體排出表中殘留的空氣。惰性氣體可以是氮氣。因此，在步驟506，可以通過打開手動閥，從第一惰性氣體進氣口向計量表輸入氮氣，并且從第一惰性氣體出氣口排出氮氣，執(zhí)行針對計量表的氮氣清掃。在執(zhí)行了一段時間的氮氣清掃并足以排出計量表中的空氣之后，在步驟508關閉第一惰性氣體進出氣口，并打開計量表兩側的閥門，以通入被測氣體。然后，在步驟510，打開濃度分析儀與氣體管道之間的氣動閥，啟動濃度分析儀，檢測和分析氣體管道中氣體濃度。在步驟512，判斷檢測到的濃度與被測氣體濃度的標準值之差是否小于預定容限。如果在步驟512判斷差值不小于預定容限，方法500返回到步驟510，繼續(xù)檢測和分析氣體管道中氣體濃度。如果在步驟512判斷差值小于預定容限，方法500前進到步驟514，關閉濃度分析儀與氣體管道之間的氣動閥，計量表置換過程完成。此后可以開始計量表的正式測量和標定。方法500能夠實現快捷、安全的表計更換流程，通過分段式氮氣清掃過程加快了清掃速度，提高表計更換的靈活性。以上所述是本發(fā)明的示例實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種計量表標定裝置，包括: 標準器，連接至存儲有被測氣體的儲氣罐的出氣口，輸出標準流速值； 流速調節(jié)閥，連接至儲氣罐的進氣口，用于設定氣體流速，標準器輸出的標準流速值表示所設定的流速；以及 采集控制部，采集和處理用于標定計量表的數據，并控制所述裝置的操作； 其中，待標定的計量表連接在標準器與流速調節(jié)閥之間，儲氣罐、標準器、計量表、流速調節(jié)閥通過氣體管道連接，形成閉環(huán)結構。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，計量表測量流經氣體的流速并輸出測量流速值，采集控制部采集標準器輸出的標準流速值和計量表輸出的測量流速值，并根據測量流速值與標準流速值之間的偏差，計算計量表的計量誤差，所述計量誤差用于標定計量表。
3.根據權利要求1所述的裝置，還包括:溫度壓力表，分別設置在標準器和計量表附近，用于分別檢測標準器和計量表處的溫度和壓力，并輸出相應的溫度和壓力信號； 其中，采集控制部采集溫度壓力表輸出的溫度和壓力信號，并在處理所采集的測量流速值和標準流速值之前對這些流速值進行溫壓補償。
4.根據權利要求1所述的裝置，還包括:壓力檢測器，連接至儲氣罐和氣體管道，檢測儲氣罐和氣體管道中的氣體壓力，輸出相應的壓力信號； 其中，采集控制部采集壓力檢測器輸出的采集壓力信號，并根據壓力信號執(zhí)行相應的控制。
5.根據權利要求1所述的裝置，還包括:濃度分析儀，連接至氣體管道，檢測和分析氣體管道中的氣體濃度，并輸出分析結果； 其中，采集控制部采集濃度分析儀輸出的分析結果，并根據分析結果執(zhí)行相應的控制。
6.根據權利要求1所述的裝置，還包括:調壓風機，設置在儲氣罐的出氣口和/或進氣口處，用于產生氣體在氣體管道中循環(huán)流動所需的壓力。
7.根據權利要求1所述的裝置，還包括:真空泵，連接至儲氣罐，用于對儲氣罐抽真空。
8.根據權利要求1所述的裝置，還包括:第一惰性氣體進氣口，連接至計量表的進氣口，向計量表輸入惰性氣體；以及 第一惰性氣體出氣口，連接至計量表的出氣口，從計量表中排出惰性氣體。
9.根據權利要求1所述的裝置，還包括:第二惰性氣體進氣口，設置在儲氣罐上，惰性氣體吹掃裝置連接至第二惰性氣體進氣口，向儲氣罐中吹掃惰性氣體，以置換儲氣罐和氣體管道中的氣體；以及 第二惰性氣體出氣口，在儲氣罐進氣口附近連接至氣體管道，從儲氣罐和氣體管道中排出惰性氣體。
10.根據權利要求1所述的裝置，其中標準器與儲氣罐出氣口之間、標準器與計量表之間、流量調節(jié)閥與儲氣罐進氣口之間分別經由氣動閥連接， 所述裝置還包括:穩(wěn)壓氣缸，產生氣動閥控制所需的穩(wěn)定壓力空氣； 采集控制部還連接至穩(wěn)壓氣缸，經由穩(wěn)壓氣缸執(zhí)行氣動閥控制。
11.根據權利要求1所述的裝置，其中被測氣體是混合氣體。
12.—種計量表標定方法,包括: a)使儲氣罐中存儲的被測氣體從儲氣罐出氣口流出，經由氣體管道流經標準器、計量表和流速調節(jié)閥，并從儲氣罐進氣口回到儲氣罐； b)由流速調節(jié)閥調節(jié)和設定氣體流速； c)由標準器輸出標準流速值，該標準流速值表示所設定的氣體流速； d)由計量表測量氣體的流速并輸出測量流速值； e)根據測量流速值與標準流速值之間的偏差，計算計量表的計量誤差，并根據計量誤差來標定計量表。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，流速調節(jié)閥設定至少兩個氣體流速， 根據計量誤差來標定計量表包括: 針對每個流速值，將計量誤差與誤差門限相比較； 對于計量誤差大于誤差門限的各個流速值，對計量器中存儲的流速值與流量傳感器的輸出電壓之間的關系參數進行校正，使得計量誤差不大于誤差門限；以及用校正后的關系參數更新計量器中存儲的關系參數。
14.根據權利要求12所述的方法，在步驟e)之前，還包括: 檢測標準器和計量器位置處的溫度和壓力；以及 利用檢測的溫度和壓力，對測量流速值和標準流速值進行溫壓補償。
15.根據權利要求12所述的方法，在步驟b)之前，還包括: 檢測儲氣罐和氣體管道中的氣體壓力； 其中，當氣體壓力滿足穩(wěn)壓條件時，執(zhí)行步驟b)-e)。
16.根據權利要求12所述的方法，當用另一氣體置換被測氣體時，還包括: 向儲氣罐和氣體管道中吹掃惰性氣體； 檢測和分析氣體管道中的氣體濃度； 當分析結果指示被測氣體的濃度小于預定濃度門限時，停止吹掃惰性氣體； 對儲氣罐抽真空； 向儲氣罐和氣體管道中輸入所述另一氣體； 檢測和分析氣體管道中的氣體濃度； 當分析結果指示檢測的濃度與所述另一氣體的標準濃度之差小于預定容限時，停止輸入另一氣體，氣體置換結束。
17.根據權利要求12所述的方法，當用另一計量表置換當前計量表時，還包括: 中斷被測氣體在當前計量表中流動； 取下當前計量表，并安裝所述另一計量表； 用惰性氣體排出所述另一計量表中殘留的空氣； 通入被測氣體，使得被測氣體充滿更新后的計量表； 檢測和分析氣體管道中的氣體濃度；以及 當分析結果指示檢測的濃度與被測氣體的標準濃度之差小于預定容限時，計量表置換結束。
全文摘要
公開了一種計量表標定裝置和方法，該裝置包括標準器，連接至存儲有被測氣體的儲氣罐的出氣口，輸出標準流速值；流速調節(jié)閥，連接至儲氣罐的進氣口，用于設定氣體流速，標準器輸出的標準流速值表示所設定的流速；以及采集控制部，采集和處理用于標定計量表的數據，并控制所述裝置的操作。待標定的計量表連接在標準器與流速調節(jié)閥之間，儲氣罐、標準器、計量表、流速調節(jié)閥通過氣體管道連接，形成閉環(huán)結構。根據本發(fā)明示例實施例的裝置和方法，形成氣體的封閉循環(huán)流動，確保了使用有毒、有害、可燃等危險性氣體作為標定介質時的安全性，能夠使用任意組份的實測氣體作為標定介質，保證標定結果可直接用于實際工作過程。
文檔編號G01F25/00GK103175589SQ20111044041
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權日2011年12月26日
發(fā)明者董勝龍, 李國國, 張連奎, 楊小光, 李龍 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司