一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统及其应用.pdf

本发明公开了一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统及其应用，其中：交流电源通过变频器连接风机的供电端，风机的出风端沿其出风方向依次设置有稳流罐、标准表及热式气体质量流量计，风机与稳流罐之间通过第一管道导通连接，稳流罐与标准表之间通过第二管道导通连接，标准表与热式气体质量流量计通过第三管道导通连接；直流电源分别对标准表、热式气体质量流量计及主控机供电，标准表及热式气体质量流量计的数字输出端分别连接主控机的输入端，主控机的控制输出端连接变频器；本发明成功解决了现有技术中产品标定所花费的大量财力和人力，且该标定系统准确度极高，操作简便，适于大力的推广和使用。

1.  一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统，其特征在于，包括主控机、交流电源、直流电源、变频器、风机、稳流罐、标准表及热式气体质量流量计，其中：
所述交流电源通过变频器连接风机的供电端，所述风机的出风端沿其出风方向依次设置有稳流罐、标准表及热式气体质量流量计，所述风机与稳流罐之间通过第一管道导通连接，所述稳流罐与标准表之间通过第二管道导通连接，所述标准表与热式气体质量流量计通过第三管道导通连接；
所述直流电源分别对标准表、热式气体质量流量计及主控机供电，所述标准表及热式气体质量流量计的数字输出端分别连接主控机的输入端，所述主控机的控制输出端连接变频器。

2.  根据权利要求1所述的全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，其特征在于：
首先开启直流电源为标准表、热式气体质量流量计及主控机供电；
所述主控机控制变频器的工作频率，开启交流电源，通过变频器为风机供电；
所述风机吹出的空气经过第一管道进入稳流罐，此时流速稳定的空气经过第二管道进入标准表，再经过第三管道进入热式气体质量流量计，由于第二管道内的压强平稳，标准表产生一组标准的质量流量值；
所述主控机采集标准的质量流量值，并同步给热式气体质量流量计，由热式气体质量流量计自行进行匹配，即得到第1组标定点；
随后，主控机控制变频器改变工作频率，并重复上述应用中热式气体质量流量计的匹配操作，至得到25组标定点后即完成直插式热式气体质量流量计的标定。

3.  根据权利要求2所述的全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，其特征在于：所述主控机控制变频器以递增式改变工作频率，且递增幅度为2Hz，即得到第1组标定点时，变频器的工作频率为2Hz，得到第25组标定点时，变频器的工作频率为50Hz，同时，主控机相邻两次控制变频器改变工作频率的时间间隔为2min。

4.  根据权利要求2所述的全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，其特征在于，所述交流电源规格为380V，功率大于30KW，所述直流电源的规格为24V/1A，所述风机与变频器的功率均为15KW，所述标准表选用涡轮流量计。

5.  根据权利要求2所述的全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，其特征在于，所述第一、第二及第三管道均为不锈钢管，第一管道的内径为200mm，第二、第三管道的内径为100mm，所述第二管道的长度为2米，所述第三管道的长度为1米。

6.  根据权利要求2所述全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，其特征在于，所述稳流罐包括两端开口且竖直设置的圆柱形罐体，其两端开口部分别焊接有半圆形罩体，所述罐体上靠近顶端和靠近底端的位置分别导通设置有气体出口和气体入口，所述气体出口和气体入口的开口方向完全相反，所述气体出口和气体入口的轴线相互平行且分别与圆柱形罐体的中轴线相交；
所述稳流罐的材质为不锈钢，圆柱形罐体的内径300mm，长度为1米，半圆形罩体的内径为300mm的半圆，气体入口和气体出口分别接第一和第二管道。

一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统及其应用
技术领域
本发明属于热式气体质量流量监测领域，特别是一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统及其应用。
背景技术
目前，热式气体质量流量计广泛的应用在石油、天然气、水处理、化学、造纸、电力、食品及医药行业的流体测量中，热式气体质量流量计具有无需温度压力补偿、安装简单及耐压耐腐蚀的优点，可测量范围宽，可测大管径流量。
20世纪90年代初期，世界范围TMF销售金额约占流量仪表的8%，约4.5万台，国内90年代中期销售量约为每年1000台左右，近些年才出现热式气体质量流量计；国外热式气体质量流量计发展的比较成熟，国内还处于刚刚起步的阶段，市场上产品数量较少，所以标定系统的种类就更加稀少。
现有技术中的标定系统主要分为3类：钟罩式标定系统，音速喷嘴式标定系统，标准表式标定系统；其中，钟罩式标定装置：通过钟罩测量气体的体积，通过密度计和压力表测量相关参数，最后通过公式来算出气体的质量流量；然而钟罩式标定装置和音速喷嘴式标定装置造价昂贵可达到30万到100万元，只有一些计量院和有气体流量研究项目的高等院校才有相应的标定装置，同时，钟罩式标定系统维护成本高、所需设备繁多且占用空间大；
音速喷嘴标定装置：通过对计量音速喷嘴的喷出的气体质量来标定管道内气体的质量流量，其同样存在价格昂贵、维护成本高且占用空间大的缺点。
目前，直插式热式气体质量流量计需要进行标定后才可以正常使用，由于购买标定设备造价昂贵、标定时间长，使用过程中需要标定人员全程操作、费时费力；本发明的目的即为设计一款适用于直插式热式气体质量流量计的标定系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统及其应用，成功解决了现有技术中产品标定所花费的大量财力和人力，且该标定系统准确度极高，操作简便，适于大力的推广和使用。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统，包括主控机、交流电源、直流电源、变频器、风机、稳流罐、标准表及热式气体质量流量计，其中：
交流电源通过变频器连接风机的供电端，风机的出风端沿其出风方向依次设置有稳流罐、标准表及热式气体质量流量计，风机与稳流罐之间通过第一管道导通连接，稳流罐与标准表之间通过第二管道导通连接，标准表与热式气体质量流量计通过第三管道导通连接；
直流电源分别对标准表、热式气体质量流量计及主控机供电，标准表及热式气体质量流量计的数字输出端分别连接主控机的输入端，主控机的控制输出端连接变频器；
技术效果：现有技术中，需要到其他满足标定条件的实验室去进行标定，产品每次标定需要花费上千元，则公司每年节省了几十万的费用，且本发明所设计的标定系统准确度极高，操作简便，适于大力的推广和使用。
本发明还设计了一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，其中：
首先开启直流电源为标准表、热式气体质量流量计及主控机供电；
主控机控制变频器的工作频率，开启交流电源，通过变频器为风机供电；
风机吹出的空气经过第一管道进入稳流罐，此时流速稳定的空气经过第二管道进入标准表，再经过第三管道进入热式气体质量流量计，由于第二管道内的压强平稳，标准表产生一组标准的质量流量值；
主控机采集标准的质量流量值，并同步给热式气体质量流量计，由热式气体质量流量计自行进行匹配，即得到第1组标定点；
随后，主控机控制变频器改变工作频率，并重复上述应用中热式气体质量流量计的匹配操作，至得到25组标定点后即完成直插式热式气体质量流量计的标定；
技术效果：25组标定点的设计，既能够满足产品的所需的精准度也可以节省每台热式气体质量流量计的标定时间，大大提高了效率；本发明中采用主控机控制变频器进行自动调节风机的流量，同时，主控机自动采集数据并同步导标定设备；本发明的所设计的标定系统的自动化程度极高，稳流罐使的使用使得气体流量更加稳定，标定结果更加准确。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述的全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，主控机控制变频器以递增式改变工作频率，且递增幅度为2Hz，即得到第1组标定点时，变频器的工作频率为2Hz，得到第25组标定点时，变频器的工作频率为50Hz，同时，主控机相邻两次控制变频器改变工作频率的时间间隔为2min；
技术效果：2Hz的增长幅度能够使热式气体质量流量计代表气体流量的机器码以一个相对均衡的区间增长，从而使得测量标定数据更加准确。
前述的全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，交流电源规格为380V，功率大于30KW，直流电源的规格为24V/1A，风机与变频器的功率均为15KW，标准表选用涡轮流量计。
前述的全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，第一、第二及第三管道均为不锈钢管，第一管道的内径为200mm，第二、第三管道的内径为100mm，第二管道的长度为2米，第三管道的长度为1米；
技术效果：由于标定设备的前端管段需要满足大于等于10倍管径的距离，本发明中第二、第三管道的内劲选择1米，这样不仅满足了标定的技术要求，同时大大减少了标定系统占地面积大的缺点。
前述的全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，稳流罐包括两端开口且竖直设置的圆柱形罐体，其两端开口部分别焊接有半圆形罩体，罐体上靠近顶端和靠近底端的位置分别导通设置有气体出口和气体入口，气体出口和气体入口的开口方向完全相反，气体出口和气体入口的轴线相互平行且分别与圆柱形罐体的中轴线相交；
稳流罐的材质为不锈钢，圆柱形罐体的内径300mm，长度为1米，半圆形罩体的内径为300mm的半圆，气体入口和气体出口分别接第一和第二管道。
技术效果：半圆形罩体的设计使气体能够在稳流罐内部顺滑的流入流出，经过多次试验得出长度1米、直径300mm的圆柱形罐体既能够满足稳流的作用，同时又不会影响高压风机的最高流量，保证了标定能够准确严格的进行。
附图说明
图1为本发明所设计的全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的结构原理图；
图2为本发明中稳流管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
如图1所示，本实施例提供的一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统，包括主控机、交流电源、直流电源、变频器、风机、稳流罐、标准表及热式气体质量流量计，其中：
交流电源通过变频器连接风机的供电端，风机的出风端沿其出风方向依次设置有稳流罐、标准表及热式气体质量流量计，风机与稳流罐之间通过第一管道导通连接，稳流罐与标准表之间通过第二管道导通连接，标准表与热式气体质量流量计通过第三管道导通连接；
直流电源分别对标准表、热式气体质量流量计及主控机供电，标准表及热式气体质量流量计的数字输出端分别连接主控机的输入端，主控机的控制输出端连接变频器。
实施例2
如图1所示，本实施例提供的一种全自动直插式热式气体质量流量计标定系统的应用，其中：
首先开启直流电源为标准表、热式气体质量流量计及主控机供电；
主控机控制变频器的工作频率，开启交流电源，通过变频器为风机供电；
风机吹出的空气经过第一管道进入稳流罐，此时流速稳定的空气经过第二管道进入标准表，再经过第三管道进入热式气体质量流量计，由于第二管道内的压强平稳，标准表产生一组标准的质量流量值；
主控机采集标准的质量流量值，并同步给热式气体质量流量计，由热式气体质量流量计自行进行匹配，即得到第1组标定点；
随后，主控机控制变频器改变工作频率，并重复上述应用中热式气体质量流量计的匹配操作，至得到25组标定点后即完成直插式热式气体质量流量计的标定；
主控机控制变频器以递增式改变工作频率，且递增幅度为2Hz，即得到第1组标定点时，变频器的工作频率为2Hz，得到第25组标定点时，变频器的工作频率为50Hz，同时，主控机相邻两次控制变频器改变工作频率的时间间隔为2min；
交流电源规格为380V，功率大于30KW，直流电源的规格为24V/1A，风机与变频器的功率均为15KW，标准表选用涡轮流量计。
第一、第二及第三管道均为不锈钢管，第一管道的内径为200mm，第二、第三管道的内径为100mm，第二管道的长度为2米，第三管道的长度为1米；
如图2所示，稳流罐包括两端开口且竖直设置的圆柱形罐体，其两端开口部分别焊接有半圆形罩体，罐体上靠近顶端和靠近底端的位置分别导通设置有气体出口和气体入口，气体出口和气体入口的开口方向完全相反，气体出口和气体入口的轴线相互平行且分别与圆柱形罐体的中轴线相交；
稳流罐的材质为不锈钢，圆柱形罐体的内径300mm，长度为1米，半圆形罩体的内径为300mm的半圆，气体入口和气体出口分别接第一和第二管道。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。