LXH型临界喷嘴气体流量标准装置技术性能

一 概述 LXH 型临界喷嘴气体流量标准装置 以下简称 装置 选用符合国际标准 ISO 9300 的临界流文丘利喷嘴作为流量标准 采用标准流量计比较法原理进行流量计检定或 测试 依据有关的国家检定规程 该装置可对涡轮 涡街 叶轮 旋进旋涡等速度式流量 计和腰轮 煤气表等容积式流量计进行出厂检验和周期检定 二 装置主要技术指标 1 装置综合不确定度 优于 0 5 2 使用气源 单相稳定的大气 3 供气方式 负压法 4 可测流量范围 5 4000 m3 h 5 可测流量计通径 DN25 DN200 6 可检定流量计类型 容积式流量计 速度式流量计 注 差压式流量计的节流装置等的检定 此类流量计尚无气体实流标定的检定规程 负压标定差压小 引起的计量误差大 流量计品种多 计算方法 安装方法各异 双方有 待进一步探讨 三 参照的主要标准 1 JJG 198 94 速度式流量计检定规程 2 JJG 633 90 气体腰轮流量计试行检定规程 3 JJG 643 94 标准表法流量标准装置检定规程 4 JJG 620 94 临界流流量计检定规程 5 ISO 9300 临界流文丘利喷嘴流量测量 四 装置技术方案描述 1 工作原理简述 根据气体动力学原理 当气体通过临界流喷嘴时 在喷嘴上 下游气流压力比达到某 一特定数值的条件下 在喷嘴喉部形成临界流状态 气流达到最大速度 当地音速 流过 喷嘴的气体质量流量也达到最大值 qm 此时 qm只与喷嘴入口处的滞止压力和温度有关 而不受其下游状态变化的影响 正是应用这原理 采用喷嘴作为标准装置的标准表 然后 与被检流量计进行比对 得出被检流量计的误差 2 装置技术方案构成 装置由五部分组成 见技术方案图一 图二 1 气源部分 它用于产生气体负压流动 该部分由真空泵 阀门组 缓冲容 器组成 另外还有给真空泵的供水排水系统 2 音速喷嘴组计量核心部份 该部分有 13 只标准流量计 临界流文丘利喷嘴 滞止容器 背压容器 选 择喷嘴的 13 只阀门组件 为了进行准确计算 喷嘴前后设有高精度的压力变送器 温度变送器 提供喷嘴前滞止压力和滞止温度以及喷嘴后的背压值 3 被检流量计及管路系统 该部分包括 六条被检流量计管线 DN200 DN150 DN100 DN80 DN50 DN25 管线按前 20DN 与后 10DN 设 计 被检流量夹表平台 其中有气支夹具 蜗轮蜗杆升降校验平台 图三 等 被检表处的温度压力传感器 被检信号输出接线盒 被检表信号有 脉冲输出 被检表电源 地线 模 拟信号和开关量信号 4 气路系统 该系统由空压机为气源 提供装夹被检气源和气动阀门气源 5 数据采集与处理系统 见自控部分 3 工艺流程简述 1 启动真空泵 给自控系统输入被检流量计流量点 以及其它大气参数 这 时 自控系统自动选择喷嘴 从喷嘴前后的压力比判断喷嘴是否处于临界 状态 当达到临界状态时 系统开始全自动检测 气体流向 稳定的大气 在真空泵的作用下 流向检定台位的前直管段 被检表 后直管段 并联 音速喷嘴组 缓冲容器到真空泵的排气口排出 系统为吸气工作方式 负 压检定 系统流程图如图四所示 2 同时在自控系统的控制下 气路系统自动打开所需的喷嘴阀门 3 循环水系统自动向真空泵提供密封和提供冷却用水 并自动排放 4 装置占地面积 以贵方给定空间安排 见平面布置图五 装置最高为缓 冲罐高 4 米 五 自控部分简述 1 系统结构 自控系统以工控计算机为中心进行控制 数据采集 数据处理 参见自控系统框图六 2 脉冲插值技术 在传统读数电路中 靠上下沿触发计数 可能会少计一个脉冲 在流量计输出脉冲较 少时 就会造成很大的计数误差 为解决这一问题 本项目中采用双时钟脉冲插值法 提 高计算精度 3 计算机硬件配置 该系统采用研华 IPC 610 工业控制机 P CPU 128M 内存 40G 硬盘 光驱 17 英寸 CRT 和 HP LaserJet6L 打印机 主机总线上安装了 PCL 813 12 位 A D 转换卡 PCL 720I O 输入 输出卡和 PCL 836 计时计数卡 PCL 813 12 位 A D 转换卡用于采集喷嘴前滞止压力和滞止温度 喷嘴后的 背压 流量计处的压力和温度以及被检流量计的模拟输出 PCL 720I O 输入 输出卡用于 控制阀门的开关和检测阀门的状态 PCL 813 计时计数卡用于记录检定时间和检定过程中 流量计发出的脉冲数 4 计算机接口电路 1 开关量输入卡 开关量输入卡将开关量输入信号转换 TTL 电平 经光电隔离后输出给 PCL 720 输入通 道 同时驱动电路输出状态信号供 LED 指示 开关量输入卡主要用于阀门开关状态的输入 2 开关量输出卡 开关量输出继电器卡是专为 PCL 720 输出通道配套设计的 16 通道开关输出继电器卡 它将 PCL 720 输出的 TTL 电平 经光隔离后驱动 OMRON 小型继电器 由继电器控制电磁阀 的开关 3 计时计数控制卡 计时计数控制卡是专为 PCL 836 计时计数卡配套设计的 它具有 脉冲处理电路 将 流量计输出的不同电压的脉冲经施密特触发电路转换成 TTL 电平 再经光电隔离后进入 PCL 836 卡 外控手动开关控制电路 计时计数器于脉冲上升沿同步控制电路等 4 I V 转换板 I V 转换板是将变送器输出的 4 20 mA 电流信号转换成 1 5 V 电压信号 送给 PCL 813A D 转换卡 转换过程中采用 250 的标准电阻 此板同时设计了 8 路 24V 电源供 变送器使用 5 接线板 接线板是连接进入装置的信号线 并将信号线转换成扁平电缆接入计算机 本系统设 计了两个接线板 一个供阀门状态信号输入 另一个供阀门控制信号输出 5 软件配置 操作系统采用 Windows NT4 或 Windows98 编程语言采用 Visual C 6 0 操作界面 为 Windows 图形用户界面 菜单驱动 实时数据和状态显示 它主要包括以下程序模块 1 系统自检程序 2 建立和修改基础数据库程序 3 流量计检定程序 4 流量计检定结果历史记录 序号名称规格型号数量 1临界流文丘喷嘴 含计量院标定费 LXH Vcn 温州地区15 2 5 640 m3 h 采购标准 1Cr18Ni9Ti GB T 1220 1992 2精加工喷嘴安装管段组件LXH 5000 115 套 1Cr18Ni9Ti 同 1 3气缸阀 配套电磁阀YFTPY 台湾产15 套 4开关喷嘴密封构件LXH 5000 215 套 1Cr18Ni9Ti 同 1 5喷嘴前后取压系统组件LXH 5000 32 套 1Cr18Ni9Ti 同 1 6滞止容器组件LXH 5000 41 套 816 8 5000 1Cr18Ni9Ti 同 1 7背压容器组件LXH 5000 51 套 450 8 5000 1Cr18Ni9Ti 同 1 8撬装底座组件LXH 5000 61 套 Q235 同 A3 9蜗轮蜗杆箱 升降对中心平台LXH 5000 75 套 Q235 同 A3 DN100 150 200 250 300 10安装支架 后支承架组件LXH 5000 85 套 Q235 同 A3 DN100 150 200 250 300 11气动夹具组件LXH 5000 95 套 1Cr18Ni9Ti 同 1 DN100 150 200 250 300 12前后直管段组件 前 20DN 后 10DN LXH 5000 105 套 1Cr18Ni9Ti 同 1 DN100 150 200 250 300 13波纹伸缩段组件LXH 5000 115 套 1Cr18Ni9Ti 同 1 DN100 150 200 250 300 14活动套接直近段 20DN 后 10DNLXH 5000 125 套 1Cr18Ni9Ti 同 1 DN25 40 50 80 15研华工控机 PIC 61