一种具有自校准功能的低温流体动态称重补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种具有自校准功能的低温流体动态称重补偿方法，在低温流体流量标准装置的被测管路外侧安装电阻应变片电桥，用于测量被测管路在检定过程中的形变；流量检定过程中，对所述电阻应变片电桥的输入额定电压E

【技术实现步骤摘要】
一种具有自校准功能的低温流体动态称重补偿方法


[0001]本专利技术属于低温流体计量
，具体涉及一种基于真空套管应变测量，具有自校准功能的低温流体动态称重补偿方法，用于优化低温流体动态称重精度。

技术介绍

[0002]氢能等绿色能源成为能源技术革命的主力，以氢能为例，低温液态的存储形式因其能量密度远大于高压气态，便于存储和运输，在规模化的产业发展中具有明显优势。在低温流体的制备、储运、应用和贸易结算等关键环节，流量测量的准确与否至关重要，直接关系到全产业链的生产安全、顺畅运行和贸易公平。
[0003]低温流体流量的测量离不开对于质量的计量，低温流体的称重区别于常规水、油等流体，因其低温特性，系统需要进行绝热设计。以流量标准装置为例，常规的水流量标准装置采用静态质量法，流量计量时由换向器实现流体流入称重储罐，储罐与管路并不连接，储罐内液体暴露于空气中。低温流体流量标准装置的测量过程则需要保证系统绝热，所有管路均需要真空套管包裹。低温流体流量标准装置进行流量计量时，若能选择管路与储罐的非脱开称重，即动态质量法，则整个测试过程的效率将大大提升。然而，在动态质量法测量过程中，管路内液体流动对储罐产生的外力会对流量计量引入额外的不确定度。因此，急需一种低温流体动态称重补偿方法，满足液氢等低温流体流量计量的量值溯源和传递的需求。

技术实现思路

[0004]针对上述不足，本专利技术提出了一种具有自校准功能的低温流体动态称重补偿方法，可以优化低温流体动态称重的测量精度和可靠性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下：
[0006]一种具有自校准功能的低温流体动态称重补偿方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、在低温流体流量标准装置的被测管路外侧安装电阻应变片电桥，用于测量被测管路在检定过程中的形变；
[0008]步骤二、检定前，利用测力自校准装置，对电阻应变片电桥进行标定；对所述电阻应变片电桥的输入额定电压E
i
；
[0009]步骤三、启动动力源，打开第一换向器、关闭第二换向器，低温流体自第一储罐抽出后系统自循环，预冷系统管路，等待系统流量稳定；
[0010]步骤四、开始检定，系统自循环流量稳定后关闭第一换向器、打开第二换向器，低温流体自第一储罐抽出流入第二储罐，流量稳定后记录起始时刻t1，记录此时第二储罐的初始质量m1；
[0011]流量检定过程中，测得所述电阻应变片电桥的两条桥臂额定电阻和电阻应变片之间的电压E0；
[0012]步骤五、检定结束，打开第一换向器、关闭第二换向器，系统重新自循环，记录截止
时刻t2和此时第二储罐的终止质量m2；
[0013]根据电压E0得到被测管路对储罐直连管路竖直方向上施加的外力F
y
，即储罐动态称重需要补偿的外力；
[0014]步骤六、计算校准后的检定流量Q为：
[0015][0016]式中，g为重力加速度。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]1.可以有效提升动态称重测量精度，满足低温流体采用mt法的流量计量需要；
[0019]2.低温流体流量标准装置动态称重的修正结果直接溯源到质量单位，可行性和精度高；
[0020]3.本专利技术采用了测力自校准装置，可定期标定电阻应变片，系统可靠性大大提高；
[0021]4.本专利技术方案简单，成本较低，易于推广；
[0022]5.本专利技术对各种低温流体的流量标准装置的动态称重补偿均适用；
[0023]6.本专利技术通过在同一管路上设置两个电阻应变片的方式，消除了由温度影响的测量误差；
[0024]7.通过惠斯通电桥的电阻应变片阻值变化差分的结果优化对管路形变的测量，进一步提高了对管路形变的外力测量的精度，即提高了测量管路对储罐外力的精度，提升了基于动态质量法的低温流体流量标准装置的测量精度。
附图说明
[0025]图1为低温流体流量标准装置检测段及轴向加注储罐示意图；
[0026]图2为低温流体流量标准装置检测段及径向加注储罐示意图；
[0027]图3为被测管路示意图；
[0028]图4为被测管路横截面示意图；
[0029]图5为被测管路上电阻应变片惠斯通电桥示意图；
[0030]图6为测力自校准装置示意图；
[0031]附图标记：1、第一储罐，2、第二储罐，3、低温泵，4、制冷机，5、被检流量计，6、第一换向器，7、第二换向器，8、测量支撑座，9、被测管路，10、储罐直连管路，11、电阻应变片电桥，12、测力自校准装置，901、低温管路，902、真空套管，903、第一校验挂钩，1101、第一电阻应变片，1102、第二电阻应变片，1103、第一额定电阻，1104、第二额定电阻，1201、标准砝码，1202、砝码托盘，1203、砝码驱动组件，1204、机架，1205、中心吊杆，1206、动横梁，1207、电机，1208、第二校验挂钩。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0033]本专利技术利用高精度电阻应变片，测量基于被测管路真空套管的应变，对低温流体流量标准装置动态质量法的测量误差进行补偿的方法。在被测管路上设置由两片电阻应变
片和两个定值电阻构建惠斯通电桥，其中第一电阻应变片测量管路拉伸形变，第二电阻应变片测量管路压缩形变。两片电阻应变片的电阻变化量差分的结果，与两条桥臂额定电阻和电阻应变片之间的电压E0有关，被测管路受到的外力由此表征。
[0034]实施例
[0035]图1和图2皆为低温流体流量标准装置检测段示意图，本专利技术对于图1中轴向加注第二储罐2和图2中径向加注第二储罐2皆适用。
[0036]本专利技术的低温流体流量标准装置包括第一储罐1、动力源、主管路、测量支撑座8、被测管路9、储罐直连管路10、电阻应变片电桥11、第二储罐2、称重单元以及测力自校准装置12。
[0037]所述第一储罐出口连接动力源；动力源下游连接系统主管路；测量支撑座位于主管路和被测管路之间；被测管路连接储罐直连管路，被测管路上设置测力自校准装置和电阻应变片电桥；电阻应变片布置于测力自校准装置着力点和测量支撑座之间的被测管路上；储罐直连管路另一端连接第二储罐，第二储罐置于称重单元上。
[0038]所述的动力源可以为高压气源、低温泵3等，但不限于这些装备。
[0039]所述的主管路、被测管路和储罐直连管路均直接接触低温流体，其外侧包裹真空套管。
[0040]所述的测量支撑座为管路的固定点，保证此处管路无位移。
[0041]所述的测力自校准装置由标准砝码提供标准力校验电阻应变片，利用挂钩实现测力自校准装置和校验测点的连接。
[0042]所述校验测点位于被测管路上电阻应变片电桥的下游。
[0043]所述电阻应变片，从被测管路横截面上看，位于真空套管外表面的顶部和底部。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自校准功能的低温流体动态称重补偿方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、在低温流体流量标准装置的被测管路外侧安装电阻应变片电桥，用于测量被测管路在检定过程中的形变；步骤二、检定前，利用测力自校准装置，对电阻应变片电桥进行标定；对所述电阻应变片电桥的输入额定电压E
i
；步骤三、启动动力源，打开第一换向器、关闭第二换向器，低温流体自第一储罐抽出后系统自循环，预冷系统管路，等待系统流量稳定；步骤四、开始检定，系统自循环流量稳定后，关闭第一换向器、打开第二换向器，低温流体流入第二储罐，流量稳定后记录起始时刻t1，记录此时第二储罐的初始质量m1；测得所述电阻应变片电桥的两条桥臂额定电阻和电阻应变片之间的电压E0；步骤五、检定结束，打开第一换向器、关闭第二换向器，系统重新自循环，记录截止时刻t2和此时第二储罐的终止质量m2；根据电压E0，得到被测管路对储罐直连管路竖直方向上施加的外力F
y<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维杰，包福兵，凃程旭，李想，许好好，葛贤福，王煜若，王佳香，卓银杰，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：