一种稳定背压的低温容器蒸发率测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种稳定背压的低温容器蒸发率测量系统，包括气体排放管路，在排放管路上设置有放空阀和气体质量流量计，在气体质量流量计出口设置有缓冲罐，在缓冲罐上连接有排放管，该系统还包括一个背压控制系统，其包括压力传感器、可编程控制器、计算机、压力控制器，以及快速补气管路和快速排气系统；压力控制器用于控制缓冲罐内压力，其输入端连接有计算机、可编程控制器，压力控制器还连接有快速排气管路、快速补气系统、缓冲罐三个气体控制接口；可编程控制器输入端连接有气体质量流量计和压力传感器；该系统可以有效降低环境压力变化对低温容器蒸发率的影响，具有系统结构简单、测量精度高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种稳定背压的低温容器蒸发率测量系统
本专利技术涉及低温工程，尤其是涉及一种低温容器蒸发率测量系统。
技术介绍
低温容器的蒸发率是评价其绝热性能的最重要的技术参数，能够直观地反映低温容器的保冷性能。目前，在深冷设备领域，都采用由放空阀、换热器和气体质量流量计串联而成的简单试验装置来测量低温容器的瞬时蒸发量，在低温容器内气液界面达到平衡后，将连续至少24小时采集的瞬时蒸发量经换算得到蒸发率。如GB/T18443.5-2010真空绝热深冷设备性能试验方法中就推荐了这种静态蒸发率测量方法。但是，有相关研究表明，环境压力对低温容器蒸发流量有一定的影响，影响测量精度。在实际测量中，由于气体质量流量计的背压为环境压力，其压力的变化将会直接影响低温容器内液体的瞬时蒸发量，这种试验装置无法对气体质量流量计的背压的变化进行有效控制，导致低温容器内液体的瞬时蒸发量将会出现较为明显的波动，最终造成蒸发率的计算结果出现偏差。在同一地点、同一天内，由于环境压力的变化，测试数据的波动可高达20%以上，如果只选取某一 24小时时段的蒸发量来计算蒸发率，偏小或偏大都有可能，不能真实地反映容器的绝热性能。对于这样大幅度的波动，常规采取的处理方式就是延长整个测试的周期，通过长时间的测量平均值来降低环境压力变化的影响，但是测试周期越长，又会带来其他问题，如低温容器内液体充满率减少而产生的影响。为了降低环境压力变化对测量的影响，常采用的一种措施就是在质量流量计出口侧安装大容量的稳压罐，但存在以下不足:I)制造大容量的稳压罐难度大、成本高，且受到场地限制，无法灵活移动。2)上述测量系统本质上是一种被动控制方式，调节时间较长，稳压效果的好坏受到其容积大小的影响，无法彻底消除蒸发率波动的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种稳定背压的低温容器蒸发率测量系统，解决目前低温容器由于背压无法稳定，导致蒸发率测量误差大的技术问题，其通过对质量流量计出口背压变化的高精度稳压控制，有效降低环境压力变化对低温容器蒸发的影响，其具有系统结构简单，测量精度高的特点。本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的:—种稳定背压的低温容器蒸发率测量系统，包括与低温容器气相空间相连的气体排放管路，在排放管上设置有放空阀和气体质量流量计，在气体质量流量计出口设置有一个用于稳定背压的缓冲罐，在缓冲罐上连接有通大气环境的排放管，其特征在于:所述的系统还包括一个用于调节缓冲罐压力的背压控制系统，其包括压力传感器、可编程控制器、计算机、压力控制器，以及快速补气管路和快速排气系统；所述的压力控制器用于通过计算机和可编程控制器控制缓冲罐内压力，其输入端连接有计算机、带有压力设定信号和反馈信号的可编程控制器，所述的压力控制器还连接有三个气体控制接口，第一个接口连接快速排气管路，快速排气管路用于快速降低缓冲罐内的压力；第二个接口连接快速补气系统，快速补气系统用于快速向缓冲罐补充气体，提高罐内压力；第三个接口通过压力补偿接管连接缓冲罐；所述的可编程控制器的输入端连接有气体质量流量计和压力传感器。优选地，上述的稳定背压的低温容器蒸发率测量系统，所述的快速补气系统由氮气瓶、减压阀、进气高速开关电磁阀和连接管路组成，氮气瓶中的氮气经减压阀减压后，再通过进气高速开关电磁阀控制，以给缓冲罐补气；快速排气管路由高速排气开关电磁阀和与环境大气连通的排气管构成。优选地，上述的稳定背压的低温容器蒸发率测量系统，所述的压力传感器为绝对压力传感器，其测量误差不超过±40Pa，布置在缓冲罐和气体质量流量计之间。优选地，上述的稳定背压的低温容器蒸发率测量系统，在所述的气体质量流量计前，设置有一个用于对低温气体进行加热用的换热器。本专利技术的有益效果是:本专利技术采用了反馈控制系统参数设定的高速开关电磁阀来控制进气量和排气量，实现了气量调节的实时性和连续性，有效保证了缓冲罐内压力的稳定，降低了环境压力变化对低温容器蒸发的影响。本专利技术的测量系统采用进气排气的主动稳压控制方式和缓冲罐的被动稳压控制方式相结合，可控制程度高，稳压效果好，且不会出现压力振荡。【附图说明】图1为本专利技术的系统结构示意图。图中:1.低温容器，2.放空管，3.放空阀，4.接管，5.换热器，6.接管，7.气体质量流量计，8.流量信号线，9.接管，10.压力传感器，11.缓冲罐，12.压力补偿接管，13.排放管，14.数据线，15.计算机，16.可编程控制器，17.压力信号线，18.压力反馈信号线，19.压力设定信号线，20.反馈控制系统调节控制线，21.压力控制器，22.排气高速开关电磁阀，23.排气管，24.进气高速开关电磁阀，25.进气管，26.减压阀，27.氮气瓶。【具体实施方式】下面结合上述附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。低温容器I用于存放低温介质，如液氧、液氮，由于低温容器I不能做到绝对绝热，不可避免地会自然蒸发，为精确测量蒸发排放的气体量，在图1实施例中，在低温容器I排放管路上，也就是放空管2、放空阀3和接管4后，依次设置换热器5、接管6、气体质量流量计7、接管8、缓冲罐11，之后气体通过排放管13排放至大气环境。该系统还包括一个用于调节缓冲罐11压力的背压控制系统，其包括压力传感器10、可编程控制器16、计算机15、压力控制器21，以及快速补气管路和快速排气系统；压力控制器21用于通过计算机15和可编程控制器16控制缓冲罐11内压力，其输入端连接有反馈控制系统参数设定的计算机15、带有压力设定信号和反馈信号的可编程控制器16，所述的压力控制器21还连接有三个气体控制接口，第一个接口连接快速排气管路，快速排气管路用于快速降低缓冲罐11内的压力；第二个接口连接快速补气系统，快速补气系统用于快速向稳压罐11补充气体，提高罐内压力；第三个接口连接缓冲罐11 ;所述的可编程控制器16的输入端连接有气体质量流量计7和压力传感器10。快速补气系统由氮气瓶27、减压阀26、进气高速电磁阀24和联接管路组成，氮气瓶27中的氮气经减压阀26减压后通过进气管25和进气高速电磁阀24控制给稳压罐11补气；快速排气管路由高速开关电磁阀22和与环境大气联通的排气管23构成。在气体质量流量计7与缓冲罐11之间的接管9上安装了高精度、高稳定性的绝对压力传感器10，由于气体质量流量计7流阻较小，而且蒸发气体的流速很小，因此接管9处测量得到的压力值可以认为等同于低温容器I内气相的压力。由于采用了高精度绝对压力传感器10，不但提高了测量的精度，而且消除常规表压测量会受到环境压力变化的影响。气体质量测量值和压力测量值分别通过流量信号线8、压力信号线17反馈至可编程控制器16中，可编程控制器16 —方面将测量的参数值通过数据线14输出到计算机15进行采集和记录，计算机15同时将预先设定的压力值通过数据线14输出到可编程控制器中；另一方面，可编程控制器16将压力测量值、压力预设值分别通过压力反馈信号线18、压力设定信号线19输出到压力控制器21中。压力控制器21根据计算机15通过反馈控制系统调节控制线20给定的反馈控制系统参数，对比压力测量值和压力预设值后，调整排气高速开关电磁阀22和进气高速开关电磁阀24的开关频率和占位比，进而快速调节压力控制器21的排气量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定背压的低温容器蒸发率测量系统，包括与低温容器（1）气相空间相连的气体排放管路，在排放管上设置有放空阀（3）和气体质量流量计（7），在气体质量流量计（7）出口设置有一个用于稳定背压的缓冲罐（11），在缓冲罐（11）上连接有通大气环境的排放管（13），其特征在于：所述的系统还包括一个用于调节缓冲罐（11）压力的背压控制系统，其包括压力传感器（10）、可编程控制器（16）、计算机（15）、压力控制器（21），以及快速补气管路和快速排气系统；所述的压力控制器（21）用于通过计算机（15）和可编程控制器（16）控制缓冲罐（11）内压力，其输入端连接有计算机（15）、带有压力设定信号和反馈信号的可编程控制器（16），所述的压力控制器（21）还连接有三个气体控制接口，第一个接口连接快速排气管路，快速排气管路用于快速降低缓冲罐（11）内的压力；第二个接口连接快速补气系统，快速补气系统用于快速向缓冲罐（11）补充气体，提高罐内压力；第三个接口通过压力补偿接管（12）连接缓冲罐（11）；所述的可编程控制器（16）的输入端连接有气体质量流量计（7）和压力传感器（10）。

【技术特征摘要】
1.一种稳定背压的低温容器蒸发率测量系统，包括与低温容器(I)气相空间相连的气体排放管路，在排放管上设置有放空阀(3)和气体质量流量计(7)，在气体质量流量计(7)出口设置有一个用于稳定背压的缓冲罐(11)，在缓冲罐(11)上连接有通大气环境的排放管(13)，其特征在于:所述的系统还包括一个用于调节缓冲罐(11)压力的背压控制系统，其包括压力传感器(10)、可编程控制器(16)、计算机(15)、压力控制器(21)，以及快速补气管路和快速排气系统；所述的压力控制器(21)用于通过计算机(15)和可编程控制器(16)控制缓冲罐(11)内压力，其输入端连接有计算机(15 )、带有压力设定信号和反馈信号的可编程控制器(16)，所述的压力控制器(21)还连接有三个气体控制接口，第一个接口连接快速排气管路，快速排气管路用于快速降低缓冲罐(11)内的压力；第二个接口连接快速补气系统，快速补气系统用于快速向缓冲罐(11)补充气体，提高罐内压力；第三个接口通过压力补偿接管(12)连接缓冲罐(11);所述的可编程控制器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘惠民，冯慧华，黄欢明，苏晨光，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：