焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪测试方法.pdf

本发明涉及仪器检测技术领域，特别涉及一种气瓶日蒸发率测量仪的测试方法。该测试方法基于一种焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪，壳体具有IN、第一OUT、第二OUT三个接口；在IN接口、第一OUT接口之间的管路上设置有第一阀门以及气体质量流量计；在IN接口、第二OUT接口之间的管路上设置有第二阀门；在第一阀门、第二阀门之间的管路上设有传感器；控制器一方面控制第一阀门、第二阀门的开度，一方面采集第一温度传感器、压力传感器的测量数值，另一方面对气体质量流量计的参数进行采值，并将采集到的数值输送至显示器进行显示。本发明中提供的定压测试、快速测试及常压测试可以完成各类焊接绝热气瓶日蒸发率的测试，确保使用安全和人身安全。

1.一种焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪的测试方法，其特征是：它包括：
A.定压测试方法：即在压力一定的条件下测试气瓶蒸发量，并计算日蒸发率值；
A1：将被测焊接绝热气瓶静置设定时间；
A2：将被测焊接绝热气瓶连接于日蒸发率定压测量仪的IN接口处，确保密封；
A3：打开日蒸发率定压测量仪的第一阀门(11)，关闭第二阀门(3)，调节气体质量流量
计(2)中的内部阀门，使得被测焊接绝热气瓶中的气体从IN接口流入管路并从第一OUT管路
中流出；观察压力传感器(9)的压力的变化，当压力上升时，增大气体质量流量计(2)中内部
阀门的开度，当压力下降时，减小气体质量流量计(2)中内部阀门的开度；
A4：待压力保持稳定时，利用气体质量流量计(2)采集的流量数据、控制器(8)采集到的
压力传感器(9)的数据、温度传感器(4)的数据、以及被测焊接绝热气瓶内的气体种类，计算
被测焊接绝热气瓶的日蒸发率值；具体计算方法如下：
第一步：计算平均日蒸发量
$q_m=24\×60\frac{{\mathrm{\ρ}}_g{V}_c}{t}---\left(1\right)$
其中：t为压力保持稳定后的测试时长，单位为min；ρg为标准状态下被测焊接绝热气瓶
内蒸发气体密度，单位kg/m3；Vc为压力稳定后气体质量流量计(2)的累计流量，单位为m3；
第二步：计算测量日蒸发率
${\mathrm{\α}}_0=\frac{q_m\mathrm{\ψ}}{{\mathrm{\ρ}}_{1}V}\×100\%---\left(2\right)$
其中：ψ为气体质量流量计(2)校准系数，标定时给定值；ρ1为标准大气压下被测焊接绝
热气瓶内饱和液体的密度，单位kg/m3；V被测焊接绝热气瓶有效容积，单位m3；
第三步：计算日蒸发率值
${\mathrm{\α}}_{20}={\mathrm{\α}}_0\frac{h_{VAP}}{h_N}(0.7\×\frac{293.15-T_s}{T_1-T_2}+0.3\×\frac{{293.15}^4-T_s^4}{T_1^4-T_2^4})---\left(3\right)$
其中：Ts为标准大气压下饱和液体温度，单位K；T1为试验时平均环境温度，单位K；
为测试环境温度平均值；T2为试验压力下饱和温度；hVAP为标准大气压下
被测气体汽化潜热，单位kJ/kg；hN＝199.176为标准大气压下氮气的汽化潜热，单位kJ/kg。
2.如权利要求1所述的一种焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪的测试方法，其特征是：它还
包括：
B.常压测试方法：即在压力位标准大气压或当地大气压的条件下测试气瓶的蒸发量，
并计算日蒸发率值；
常压测试方法与所述定压测试方法基本相同，区别在于，在步骤A2、A3之间增加中间步
骤：
中间步骤为：关闭日蒸发率定压测量仪的第一阀门(11)，打开第二阀门(3)进行放气，
使得被测焊接绝热气瓶内的压力降至与当地大气压接近；然后关闭第二阀门(3)。
3.如权利要求2所述的一种焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪的测试方法，其特征是：它还
包括：
C.快速测试方法：即在给定流量的条件下，计算日蒸发率值；
C1：将被测焊接绝热气瓶静置设定时间；
C2：将被测焊接绝热气瓶连接于日蒸发率定压测量仪的IN接口处，确保密封；
C3：根据国标获取被测焊接绝热气瓶在真空绝热性能合格情况下，即临界条件下对应
的最大日蒸发率值；并通过所述公式(3)、公式(2)、公式(1)反推得到被测焊接绝热气瓶的
临界瞬时流量；
C4：打开日蒸发率定压测量仪的第一阀门(11)，关闭第二阀门(3)；开始计时，并通过记
录压力传感器(9)获取初始压力值，调节气体质量流量计(2)中内部阀门的开度，使得流过
气体质量流量计(2)的气体流量与临界瞬时流量一致，并观察压力传感器(9)压力数值变
化；
C5：关闭第一阀门(11)及气体质量流量计(2)，使得被测焊接绝热气瓶内的气体不在向
外流动，由于环境温度高，气瓶内液体温度低，被测焊接绝热气瓶内的压力会持续增加，当
压力传感器(9)压力数值变化增加至初始压力值时，停止计时；通过此刻记录的时间与C4记
录的时间差值记为测试总时间△t；在测试时间内，从被测焊接绝热气瓶内流出的气体体积
为V’；计算出该段时间内的流量Vp＝V’/△t；然后根据所述公式(1)、所述(2)及所述(3)计
算得到日蒸发率值。
4.如权利要求3所述的一种焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪的测试方法，其特征是：它还
包括：
D：判断气瓶蒸发率是否满足给定要求的测试方法：
D1：将被测焊接绝热气瓶静置设定时间；
D2：将被测焊接绝热气瓶连接于日蒸发率定压测量仪的IN接口处，确保密封；
D3：根据国标获取被测焊接绝热气瓶在真空绝热性能合格情况下，即临界条件下对应
的最大日蒸发率值；并通过所述公式(3)、公式(2)、公式(1)反推得到被测焊接绝热气瓶的
临界瞬时流量；
D4：打开日蒸发率定压测量仪的第一阀门(11)，关闭第二阀门(3)；开始计时，并通过记
录压力传感器(9)获取初始压力值，调节气体质量流量计(2)中内部阀门的开度，使得流过
气体质量流量计(2)的气体流量与临界瞬时流量一致，并观察压力传感器(9)压力变化趋
势；若压力传感器(9)测得压力持续下降，则其判断为日蒸发率值小于临界值，被测焊接绝
热气瓶合格；若压力传感器(9)测得压力持续上升，被测焊接绝热气瓶不合格。

焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪测试方法

技术领域

本发明涉及仪器检测技术领域，特别涉及一种气瓶日蒸发率测量仪的测试方法。

背景技术

随着国内低温液体行业的快速发展，尤其是液化天然气(LNG)行业的发展，有力的
推动了国内低焊接绝热气瓶快速的发展应用，在焊接绝热气瓶使用过程中需要进行定检测
仪快速检测工作。

发明内容

本发明的目的是：提供一种焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪的定压测试、快速测试
及常压测试的测试方法。

本发明的技术方案是：一种焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪的测试方法，它包括：

A.定压测试方法：即在压力一定的条件下测试气瓶蒸发量，并计算日蒸发率值；

A1：将被测焊接绝热气瓶静置设定时间；

A2：将被测焊接绝热气瓶连接于日蒸发率定压测量仪的IN接口处，确保密封；

A3：打开日蒸发率定压测量仪的第一阀门，关闭第二阀门，调节气体质量流量计中
的内部阀门，使得被测焊接绝热气瓶中的气体从IN接口流入管路并从第一OUT管路中流出；
观察压力传感器的压力的变化，当压力上升时，增大气体质量流量计中内部阀门的开度，当
压力下降时，减小气体质量流量计中内部阀门的开度；

A4：待压力保持稳定时，利用气体质量流量计采集的流量数据、控制器采集到的压
力传感器的数据、温度传感器的数据、以及被测焊接绝热气瓶内的气体种类，计算被测焊接
绝热气瓶的日蒸发率值；具体计算方法如下：

第一步：计算平均日蒸发量

$q_m=24\×60\frac{{\mathrm{\ρ}}_g{V}_c}{t}---\left(1\right)$

其中：t为压力保持稳定后的测试时长，单位为min；ρg为标准状态下被测焊接绝热
气瓶内蒸发气体密度，单位kg/m3；Vc为压力稳定后气体质量流量计的累计流量，单位为m3；

第二步：计算测量日蒸发率

${\mathrm{\α}}_0=\frac{q_m\mathrm{\ψ}}{{\mathrm{\ρ}}_{1}V}\×100\%---\left(2\right)$

其中：ψ为气体质量流量计校准系数，标定时给定值；ρ1为标准大气压下被测焊接
绝热气瓶内饱和液体的密度，单位kg/m3；V被测焊接绝热气瓶有效容积，单位m3；

第三步：计算日蒸发率值

${\mathrm{\α}}_{20}={\mathrm{\α}}_0\frac{h_{VAP}}{h_N}(0.7\×\frac{293.15-T_s}{T_1-T_2}+0.3\×\frac{{293.15}^4-T_s^4}{T_1^4-T_2^4})---\left(3\right)$

其中：Ts为标准大气压下饱和液体温度，单位K；T1为试验时平均环境温度，单位K；
为测试环境温度平均值；T2为试验压力下饱和温度；hVAP为标准大气压下
被测气体汽化潜热，单位kJ/kg；hN＝199.176为标准大气压下氮气的汽化潜热，单位kJ/kg。

B.常压测试方法：即在压力位标准大气压或当地大气压的条件下测试气瓶的蒸发
量，并计算日蒸发率值；

常压测试方法与所述定压测试方法基本相同，区别在于，在步骤A2、A3之间增加中
间步骤：

中间步骤为：关闭日蒸发率定压测量仪的第一阀门，打开第二阀门进行放气，使得
被测焊接绝热气瓶内的压力降至与当地大气压接近；然后关闭第二阀门。

C.快速测试方法：即在给定流量的条件下，计算日蒸发率值；

C1：将被测焊接绝热气瓶静置设定时间；

C2：将被测焊接绝热气瓶连接于日蒸发率定压测量仪的IN接口处，确保密封；

C3：根据国标获取被测焊接绝热气瓶在真空绝热性能合格情况下，即临界条件下
对应的最大日蒸发率值；并通过所述公式(3)、公式(2)、公式(1)反推得到被测焊接绝热气
瓶的临界瞬时流量；

C4：打开日蒸发率定压测量仪的第一阀门，关闭第二阀门；开始计时，并通过记录
压力传感器获取初始压力值，调节气体质量流量计中内部阀门的开度，使得流过气体质量
流量计的气体流量与临界瞬时流量一致，并观察压力传感器压力数值变化；

C5：关闭第一阀门及气体质量流量计，使得被测焊接绝热气瓶内的气体不在向外
流动，由于环境温度高，气瓶内液体温度低，被测焊接绝热气瓶内的压力会持续增加，当压
力传感器压力数值变化增加至初始压力值时，停止计时；通过此刻记录的时间与C4记录的
时间差值记为测试总时间△t；在测试时间内，从被测焊接绝热气瓶内流出的气体体积为
V’；计算出该段时间内的流量Vp＝V’/△t；然后根据所述公式(1)、所述(2)及所述(3)计算
得到日蒸发率值。

D：判断气瓶蒸发率是否满足给定要求的测试方法：

D1：将被测焊接绝热气瓶静置设定时间；

D2：将被测焊接绝热气瓶连接于日蒸发率定压测量仪的IN接口处，确保密封；

D3：根据国标获取被测焊接绝热气瓶在真空绝热性能合格情况下，即临界条件下
对应的最大日蒸发率值；并通过所述公式(3)、公式(2)、公式(1)反推得到被测焊接绝热气
瓶的临界瞬时流量；

D4：打开日蒸发率定压测量仪的第一阀门，关闭第二阀门；开始计时，并通过记录
压力传感器获取初始压力值，调节气体质量流量计中内部阀门的开度，使得流过气体质量
流量计的气体流量与临界瞬时流量一致，并观察压力传感器压力变化趋势；若压力传感器
测得压力持续下降，则其判断为日蒸发率值小于临界值，被测焊接绝热气瓶合格；若压力传
感器测得压力持续上升，被测焊接绝热气瓶不合格。

有益效果：本发明中提供的定压测试、快速测试及常压测试可以完成各类焊接绝
热气

瓶日蒸发率的测试，确保此类产品的使用安全和人身安全。

附图说明

图1为本发明中所使用的焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪的结构原理图。

具体实施方式

参见附图，一种焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪，它包括：安装有显示器6的壳体1，
以及安装在壳体1内部的气体质量流量计2、控制器8、电源13；

壳体1为封闭结构，其具有IN、第一OUT、第二OUT三个接口；在IN接口、第一OUT接口
之间的管路上设置有第一阀门11以及气体质量流量计2；在IN接口、第二OUT接口之间的管
路上设置有第二阀门3；在第一阀门11、IN接口之间的管路上设有第一温度传感器7、压力传
感器9；

电源13为压力传感器9、气体质量流量计2、显示器6、控制器8提供电力；

控制器8一方面控制第一阀门11、第二阀门3的开度，一方面采集第一温度传感器
7、压力传感器9的测量数值，另一方面对气体质量流量计2的参数进行采值，并将采集到的
数值输送至显示器6进行显示。

进一步的，为方便调试，气体质量流量计2还设有调试用数据线12，调试用数据线
12从壳体1引出。

进一步的，为保证测试环境的安全性，壳体1内还设有用于检测是否有可燃气体泄
露的气体探测器10以及检测壳体1内温度变化的第二温度传感器4，气体探测器10、第二温
度传感器4与控制器8连接，当出现异常情况，控制器8通过显示器6进行报警显示。

进一步的，可在壳体1上设有USB接口，USB接口与显示器6通过电缆5连接，这样可
通过USB接口连接鼠标和键盘对显示器6进行操作。

本测量仪的工作原理为：测试前，将焊接绝热气瓶放气口与IN接口与连接在一起，
打开第二阀门3，关闭第一阀门11，令焊接绝热气瓶内的气体从第二OUT接口排出，直至压力
传感器9显示管路内的气体为常压；关闭第二阀门3，打开第一阀门11，令焊接绝热气瓶内的
气体从第一OUT接口排出，此过程中利用控制器8调节第一阀门11的开度以及气体质量流量
计2内部的阀门开度，当压力传感器9采集的压力基本稳定，且焊接绝热气瓶流量数值稳定
时，开始读取气体质量流量计2的读数获得焊接绝热气瓶的日蒸发率值。

具体的测量方法分为以下四种：

1.一种焊接绝热气瓶日蒸发率测量仪的测试方法，

A.定压测试方法：即在压力一定的条件下测试气瓶蒸发量，并计算日蒸发率值；

A1：将被测焊接绝热气瓶静置设定时间，通常为1-3个小时；

A2：将被测焊接绝热气瓶连接于日蒸发率定压测量仪的IN接口处，确保密封；

A3：打开日蒸发率定压测量仪的第一阀门11，关闭第二阀门3，调节气体质量流量
计2中的内部阀门，使得被测焊接绝热气瓶中的气体从IN接口流入管路并从第一OUT管路中
流出；观察压力传感器9的压力的变化，当压力上升时，增大气体质量流量计2中内部阀门的
开度，当压力下降时，减小气体质量流量计2中内部阀门的开度；

A4：待压力保持稳定时，即压力上下偏差约为200-800Pa，利用质量流量计控制器2
采集的流量数据、控制器8采集到的压力传感器9的数据、温度传感器4的数据、以及被测焊
接绝热气瓶内的气体种类，计算被测焊接绝热气瓶的日蒸发率值；具体计算方法如下：

第一步：计算平均日蒸发量

$q_m=24\×60\frac{{\mathrm{\ρ}}_g{V}_c}{t}---\left(1\right)$

其中：t为压力保持稳定后的测试时长，单位为min；ρg为标准状态下被测焊接绝热
气瓶内蒸发气体密度，单位kg/m3；Vc为压力稳定后气体质量流量计2的累计流量，单位为m3；

此处需要注意的是：

气体质量流量计2累计值单位为升(SL)，因此需要转化为方(m3)；

气体质量流量计2累计值不清零，因此计算时需要用t1时刻的累计流量减去t2时
刻的累计流量，即

第二步：计算测量日蒸发率

${\mathrm{\α}}_0=\frac{q_m\mathrm{\ψ}}{{\mathrm{\ρ}}_{1}r}\×100\%---\left(2\right)$

其中：ψ为气体质量流量计2校准系数，标定时给定值；ρ1为标准大气压下饱和液体
的密度，单位kg/m3；V被测焊接绝热气瓶有效容容积，单位m3；

第三步：计算日蒸发率值

${\mathrm{\α}}_{20}={\mathrm{\α}}_0\frac{h_{VAP}}{h_N}(0.7\×\frac{293.15-T_s}{T_1-T_2}+0.3\×\frac{{293.15}^4-T_s^4}{T_1^4-T_2^4})---\left(3\right)$

其中：Ts为标准大气压下饱和液体温度，单位K；T1为试验时平均环境温度，单位K；
为测试环境温度平均值；T2为试验压力下饱和温度；hVAP为标准大气压下
被测气体汽化潜热，单位kJ/kg；hN＝199.176为标准大气压下氮气的汽化潜热，单位kJ/kg；

B.常压测试方法：即在压力位标准大气压或当地大气压的条件下测试气瓶的蒸发
量，并计算日蒸发率值；

常压测试方法与所述定压测试方法基本相同，区别在于，在步骤A2、A3之间增加中
间步骤：

中间步骤为：关闭日蒸发率定压测量仪的第一阀门11，打开第二阀门3进行放气，
使得被测焊接绝热气瓶内的压力降至与当地大气压接近，一般需要1小时；然后关闭第二阀
门3；

C.快速测试方法：即在给定流量的条件下，计算日蒸发率值；

C1：将被测焊接绝热气瓶静置设定时间；

C2：将被测焊接绝热气瓶连接于日蒸发率定压测量仪的IN接口处，确保密封；

C3：根据国标获取被测焊接绝热气瓶在真空绝热性能合格情况下，即临界条件下
对应的最大日蒸发率值；并通过所述公式3、公式2、公式1反推得到被测焊接绝热气瓶的临
界瞬时流量；

C4：打开日蒸发率定压测量仪的第一阀门11，关闭第二阀门3；开始计时，并通过记
录压力传感器9获取初始压力值，调节气体质量流量计2中内部阀门的开度，使得流过气体
质量流量计2的气体流量与临界瞬时流量一致，并观察压力传感器9压力变化趋势；测试时
间不小于2小时；

C5：关闭第一阀门11及气体质量流量计2，使得被测焊接绝热气瓶内的气体不在向
外流动，由于环境温度高，气瓶内液体温度低，被测焊接绝热气瓶内的压力会持续增加，当
压力传感器9压力增加至初始压力值时，停止计时；通过此刻记录的时间与C4记录的时间差
值记为测试总时间△t；在测试时间内，从被测焊接绝热气瓶内流出的气体体积为V’；计算
出该段时间内的流量Vp＝V’/△t；然后根据所述公式(1)、所述(2)及所述(3)计算得到日蒸
发率值；

D：判断气瓶蒸发率是否满足给定要求的测试方法：

D1：将被测焊接绝热气瓶静置设定时间；

D2：将被测焊接绝热气瓶连接于日蒸发率定压测量仪的IN接口处，确保密封；

D3：根据国标获取被测焊接绝热气瓶在真空绝热性能合格情况下，即临界条件下
对应的最大日蒸发率值；并通过所述公式(3)、公式(2)、公式(1)反推得到被测焊接绝热气
瓶的临界瞬时流量；

D4：打开日蒸发率定压测量仪的第一阀门11，关闭第二阀门3；开始计时，并通过记
录压力传感器9获取初始压力值，调节气体质量流量计2中内部阀门的开度，使得流过气体
质量流量计2的气体流量与临界瞬时流量一致，并观察压力传感器9压力变化趋势；若压力
传感器9测得压力持续下降，则其判断为日蒸发率值小于临界值，被测焊接绝热气瓶合格；
若压力传感器9测得压力持续上升，被测焊接绝热气瓶不合格。