【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天然气流量计量，具体涉及质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的方法和装置。
技术介绍
1、我国常用标准表法气体流量标准装置作为工作级标准装置，开展气体流量计的检定、校准和测试，实现计量溯源性。涡轮流量计和容积式流量计这类体积流量计由于精度高、压损低，通常作为标准表法气体流量标准装置中的标准表使用，简称为体积法标准表。
2、我国常用标准表法气体流量标准装置作为工作级标准装置，开展气体流量计的检定、校准和测试，实现计量溯源性。涡轮流量计和容积式流量计这类体积流量计由于精度高、压损低，通常作为标准表法气体流量标准装置中的标准表使用，简称为体积法标准表。
3、在质量法(包括质量时间法和pvtt法)气体流量标准装置作为原级标准的计量溯源链中，由于工艺和自控条件的限制，需要由质量法气体流量标准装置的量值传递给由临界流文丘里喷嘴组成的传递标准，然后再由该传递标准通过检定/校准的方式实现向体积法标准表的量值传递。
4、目前我国质量法天然气流量原级标准装置不确定度已达到0.05％(k＝2)的水平，但目前的量值传递方式传递到工作级标准装置的标准表时，测量不确定度达到0.19％-0.22％(k＝2)，与国际领先水平0.13％-0.16％(k＝2)有显著差距。需要优化量值传递方式，进一步降低体积法标准表的测量不确定度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的方法和装置，实现对体积法标准表的校准，以降低体积法标准
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，包括通过管道依次连接的体积法标准表组件、流量控制组件和质量法标准装置计量组件；以及温度采集模块、压力采集模块、时间计量模块、组成分析单元和第一计算模块；
4、所述体积法标准表组件包括体积法标准表，所述体积法标准表用于测量气体的质量流量；
5、所述流量控制组件包括多个流量不同的临界流文丘里喷嘴，可切换不同流量的临界流文丘里喷嘴与质量法标准装置计量组件连接；
6、所述质量法标准装置计量组件包括称重模块和容器，所述容器用于收集气体，所述称重模块用于称量容器的重量；
7、所述温度采集模块和压力采集模块设置在体积法标准表和容器之间的管道上，分别用于采集气体的温度和压力；
8、所述组成分析单元用于采集气体组成；
9、所述第一计算模块用于根据气体组成、气体温度、气体压力和管道容积计算体积法标准表和容器之间的管道的附加气体质量，其中，附加气体质量根据压力温度变化状态不同分为三部分测量，第一部分为容器到转向阀下游，第二部分为转向阀到临界流文丘里喷嘴喉部下游，第三部分临界流文丘里喷嘴喉部上游到标准表处；
10、所述时间计量模块用于获取充气时间。
11、本专利技术所述的体积法标准表和临界流文丘里喷嘴均为现有技术。
12、本专利技术充分考虑了装置充气后，不仅在容器内有气体，在体积法标准表和容器之间的管道也还残存有气体，因此，本专利技术一方面通过质量法标准装置计量组件获取容器内气体的质量，另一方面通过，根据气体组成、气体温度、气体压力和管道容积计算体积法标准表和容器之间的管道的附加气体质量，利用容器内气体的质量和附加气体质量之和与充气时间的比值计算，获得气体计算质量流量，可用计算获得的气体计算质量流量和体积法标准表读取的气体质量流量进行比较，基于计算获得的气体计算质量流量对体积法标准表进行校准。
13、因此，本专利技术能实现对体积法标准表的校准，以降低体积法标准表的测量不确定度。
14、进一步地，还包括第二计算模块；
15、所述第二计算模块用于基于获取的附加气体质量、容器内气体质量和充气时间计算气体计算质量流量，计算质量流量为附加气体质量和容器内气体质量之和与充气时间的比值。
16、进一步地，还包括第三计算模块；
17、所述第三计算模块用于计算体积法标准表的校准系数，所述校准系数为气体计算质量流量和气体测量质量流量的比值；其中，所述气体测量质量流量是基于体积法标准表读取的脉冲计算获得，具体地；是基于脉冲与时间的比值获得体积流量，然后体积流量与气体密度的乘积获得气体测量质量流量。
18、进一步地，体积法标准表组件的上游端设置有流态调整组件，所述流态调整组件用于削减气体的漩涡流。
19、进一步地，流态调整组件的上游端设置有伸缩器，所述伸缩器用于调整流态调整组件和体积法标准表组件之间的安装距离。
20、进一步地，体积法标准表组件还包括压力变送器和温度变送器，所述体积法标准表、压力变送器和温度变送器均直接安装在管道上。
21、进一步地，流量控制组件还用于切换不同流量的临界流文丘里喷嘴的控制阀。
22、进一步地，流量控制组件的多个临界流文丘里喷嘴采用管道式安装，上游和下下游均采用拔制汇管汇集。
23、进一步地，多个临界流文丘里喷嘴采用双层结构，利于节约尺寸。
24、进一步地，拔制汇管与上游管道、下游管道均采用活动法兰连接，可适应安装角度的调整。
25、进一步地，流量控制组件撬装于伸缩组件上，所述伸缩组件用于调整流量控制组件的高度，使之与上下游管道相适应。
26、进一步地，质量法标准装置计量组件还包括转向阀，所述转向阀与容器、旁路管道和质量法标准装置计量组件的上游管道连通，用于实现质量法标准装置计量组件上游来气在容器和旁路管道中切换。
27、进一步地，还包括控制器，所述控制器与上游开启控制阀和转向阀电连接，当充气开始时，由控制器驱动转向阀切换至与容器连通，当充气开始时，由控制器驱动转向阀切换至与旁路管道连通。
28、当转向阀切换至与容器联通时，所述控制器内部发出指令级do输出触发同步信号给转向阀的测控器来控制换向，过程中当转向阀切换至与容器联通时，通过高速光耦检测并将信号反馈到控制器的中断引脚，中断立即响应开始采集标准表的信号值，控制器内部计数模块开始累计标准表信号值，当所述控制器内部定时器定时到时，控制器再次触发信号给转向阀的测控器来控制换向，转向阀到达关阀位置时，高速光耦检测并再次将信号反馈到控制器的中断引脚，中断立即响应，累计标准表信号停止，同时停止时间累计。整个控制过程属于硬件级同步，中断触发到响应为微秒级，整体同步精度达到0.01ms。
29、基于上述装置的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的方法，包括以下步骤：
30、s1、在向装置充气之前，采用称重模块对容器进行称量，获取容器的重量；
31、s2、切换所需流量的临界流文丘里喷嘴；
32、s3、向装置充气，使气体依次经过体积法标准表、临界流文丘里喷嘴和容器，气体组成分析单元实时分析采集气体的组成；温度采集模块和压力采集模块分别实时采集在体积法标准表和容器之间的管本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，包括通过管道依次连接的体积法标准表组件、流量控制组件和质量法标准装置计量组件；以及温度采集模块、压力采集模块、时间计量模块、组成分析单元和第一计算模块；
2.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，还包括第二计算模块；
3.根据权利要求2所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，还包括第三计算模块；
4.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述体积法标准表组件的上游端设置有流态调整组件，所述流态调整组件用于削减气体的漩涡流。
5.根据权利要求4所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述流态调整组件的上游端设置有伸缩器，所述伸缩器用于调整流态调整组件和体积法标准表组件之间的安装距离。
6.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述体积法标准表组件还包括压力变送器和温度变送器，所述体积法标准表、压力
7.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述流量控制组件还用于切换不同流量的临界流文丘里喷嘴的控制阀。
8.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述流量控制组件的多个临界流文丘里喷嘴采用管道式安装，上游和下游均采用拔制汇管汇集。
9.根据权利要求8所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，多个临界流文丘里喷嘴采用双层结构。
10.根据权利要求8所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述拔制汇管与上游管道、下游管道均采用活动法兰连接。
11.根据权利要求8所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述流量控制组件撬装于伸缩组件上。
12.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述质量法标准装置计量组件还包括转向阀，所述转向阀与容器、旁路管道和质量法标准装置计量组件的上游管道连通，用于实现质量法标准装置计量组件上游来气在容器和旁路管道中切换。
13.根据权利要求12所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与上游开启控制阀和转向阀电连接，当充气开始时，由控制器驱动转向阀切换至与容器连通，当充气开始时，由控制器驱动转向阀切换至与旁路管道连通。
14.基于权利要求1-13任一项所述装置的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的方法，其特征在于，包括以下步骤：
15.根据权利要求14所述质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的方法，其特征在于，充气开始或结束时间和体积法标准表脉冲采集开始或结束时间的同步通过不同采集模块间的同步信号线控制。
16.根据权利要求14所述质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的方法，其特征在于，当临界流文丘里喷嘴到上游汇管进口法兰处的容积为43L，体积法标准表的上游10D，下游5D，标准表下游至临界流文丘里喷嘴上游汇管法兰处的容积为4L，控制装置的进气压力为0.4～10MPa，质量流量为5～480m3/h。
...【技术特征摘要】
1.质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，包括通过管道依次连接的体积法标准表组件、流量控制组件和质量法标准装置计量组件；以及温度采集模块、压力采集模块、时间计量模块、组成分析单元和第一计算模块；
2.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，还包括第二计算模块；
3.根据权利要求2所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，还包括第三计算模块；
4.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述体积法标准表组件的上游端设置有流态调整组件，所述流态调整组件用于削减气体的漩涡流。
5.根据权利要求4所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述流态调整组件的上游端设置有伸缩器，所述伸缩器用于调整流态调整组件和体积法标准表组件之间的安装距离。
6.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述体积法标准表组件还包括压力变送器和温度变送器，所述体积法标准表、压力变送器和温度变送器均直接安装在管道上。
7.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述流量控制组件还用于切换不同流量的临界流文丘里喷嘴的控制阀。
8.根据权利要求1所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，所述流量控制组件的多个临界流文丘里喷嘴采用管道式安装，上游和下游均采用拔制汇管汇集。
9.根据权利要求8所述的质量法气体流量标准装置校准体积法标准表的装置，其特征在于，多个临...
【专利技术属性】
技术研发人员：任佳，黄敏，彭利果，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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