一種氣體密度在線測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】一種氣體密度在線測(cè)量裝置，它包括恒流器、節(jié)流器、差壓傳感器和計(jì)算機(jī)，所述恒流器的入口端接被測(cè)氣體，出口端經(jīng)節(jié)流器與大氣連接，所述差壓傳感器的兩個(gè)氣壓輸入接口分別與節(jié)流器的節(jié)流孔兩側(cè)的取壓管連接，其信號(hào)輸出端接計(jì)算機(jī)的輸入端口。本實(shí)用新型讓被測(cè)氣體連續(xù)通過恒流器和節(jié)流器，并利用差壓傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量節(jié)流器兩側(cè)的差壓，由計(jì)算機(jī)根據(jù)該差壓信號(hào)計(jì)算被測(cè)氣體的密度，從而實(shí)現(xiàn)氣體密度的在線測(cè)量。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，測(cè)量結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確可靠，為混合氣體流量的精確計(jì)量以及氣體密度的精確控制創(chuàng)造了條件。
【專利說明】一種氣體密度在線測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于在線精確測(cè)量混合氣體密度的裝置，屬測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。【背景技術(shù)】
[0002]氣體密度是混合氣體(如煤氣、天然氣等)流量計(jì)量中所需的重要參數(shù)之一，只有獲得了準(zhǔn)確的氣體密度，才能得到準(zhǔn)確的氣體流量。由于氣體密度的測(cè)量難度較大，現(xiàn)有的流量計(jì)量方法一般采用間斷式采樣分析或估計(jì)的辦法來確定氣體密度，大大降低了計(jì)量精度，影響了計(jì)費(fèi)的公平性。如各天然氣加氣站對(duì)天然氣流量進(jìn)行計(jì)量時(shí)，密度參數(shù)采用手工輸入，常造成很大的貿(mào)易爭(zhēng)端。城市煤氣計(jì)量以及工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)氣體密度的計(jì)量和控制也存在同樣的問題。
[0003]基于震蕩原理的氣體密度測(cè)量方法可以實(shí)現(xiàn)氣體密度的精確在線測(cè)量，該方法是讓被測(cè)氣體進(jìn)入一個(gè)震蕩筒體，然后根據(jù)氣體密度與震筒諧振頻率的函數(shù)關(guān)系求得氣體的密度值。但由于這種方法對(duì)震筒加工精度和頻率測(cè)量裝置分辨率的要求都很高，因而計(jì)量裝置的制造成本和維護(hù)費(fèi)用居高不下，極大地限制了計(jì)量裝置的推廣和應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種制造成本低、測(cè)量精度高的氣體密度在線測(cè)量裝置。
[0005]本實(shí)用新型所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種氣體密度在線測(cè)量裝置，構(gòu)成中包括恒流器、節(jié)流器、差壓傳感器和計(jì)算機(jī)，所述恒流器的入口端接被測(cè)氣體，出口端經(jīng)節(jié)流器與大氣相通，所述差壓傳感器的兩個(gè)氣壓輸入接口分別與節(jié)流器的節(jié)流孔兩側(cè)的取壓管連接，其信號(hào)輸出端接計(jì)算機(jī)的輸入端□。
[0007]上述氣體密度在線測(cè)量裝置，構(gòu)成中還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器安裝在節(jié)流閥的出口側(cè)，其信號(hào)輸出端接計(jì)算機(jī)的輸入端口。
[0008]上述氣體密度在線測(cè)量裝置，所述恒流器的入口端設(shè)置有減壓閥，在減壓閥與恒流器之間的管路上設(shè)置有氣體壓力傳感器，所述氣體壓力傳感器的信號(hào)輸出端接計(jì)算機(jī)的輸入端口。
[0009]本實(shí)用新型讓被測(cè)氣體連續(xù)通過恒流器和節(jié)流器，并利用差壓傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量節(jié)流器兩側(cè)的差壓，由計(jì)算機(jī)根據(jù)該差壓信號(hào)計(jì)算被測(cè)氣體的密度，從而實(shí)現(xiàn)氣體密度的在線測(cè)量。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，測(cè)量結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確可靠，為混合氣體流量的精確計(jì)量以及氣體密度的精確控制創(chuàng)造了條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖2是節(jié)流器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中各標(biāo)號(hào)清單為:1、減壓閥；2、恒流器；3、節(jié)流器；4、溫度傳感器；5、差壓傳感器；6、壓力傳感器；7、計(jì)算機(jī)；8、節(jié)流孔；9、取壓管。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參看圖1，本實(shí)用新型包括減壓閥1、恒流器2、節(jié)流器3、溫度傳感器4、差壓傳感器
5、壓力傳感器6和計(jì)算機(jī)7。
[0015]測(cè)量原理:
[0016]充滿管道的流體經(jīng)過管道內(nèi)的節(jié)流裝置，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生了差壓(壓力差)Δ P，根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性原理和伯努利方程可推導(dǎo)出流體密度P與差壓Λ P和體積流量qv的函數(shù)關(guān)系:
[0017]qv=C/(l-^4)°-5X ε X Ji/4Xd2X (2X ΔΡ/ρ )0 5 ，
[0018]p =2X Λ P/(qv/C/(l_3 4)0 5X ε X Ji/4Xd2)2 ，
[0019]其中，C:流出系數(shù)；d:節(jié)流孔直徑；β:節(jié)流器的節(jié)流孔直徑d與兩端管路內(nèi)徑的比值；ε:可膨脹系數(shù)。
[0020]可見密度P與差壓Λ P和差壓qv有直接關(guān)系；其它相對(duì)參數(shù)穩(wěn)定，即使有變化也很小，可以通過校準(zhǔn)的方法解決。在密度P、差壓Λ P、流量qv中，如果把流量qv固定則密度P和差壓Λ P呈如下關(guān)系:
[0021]P =K Δ P,
[0022]K =2/(qv/C/(l_34)0 5X ε X ji/4Xd2)2，
[0023]其中各參數(shù)通常作為常數(shù)使用:qv:恒流器體積流量，可達(dá)0.2%穩(wěn)定度；C:對(duì)于確定的節(jié)流孔，氣體流量在設(shè)定值的300%范圍內(nèi)變化時(shí)可視為常數(shù)；β:常數(shù)；ε:與靜壓、差壓、等熵指數(shù)有關(guān)，由于流體直接排入大氣，差壓值本身很小，所以視為常數(shù)；d:節(jié)流孔直徑，常數(shù)。當(dāng)環(huán)境參數(shù)(如大氣壓力、環(huán)境溫度等)發(fā)生變化時(shí)，上述參數(shù)會(huì)受到影響，這時(shí)可利用標(biāo)準(zhǔn)樣氣校準(zhǔn)的方法來進(jìn)行 修正。
[0024]本裝置工作時(shí)，被測(cè)氣體經(jīng)減壓閥I減壓，恒流器2恒流，再經(jīng)節(jié)流器3排入大氣，差壓傳感器5連續(xù)測(cè)量節(jié)流器3的節(jié)流孔兩側(cè)差壓，計(jì)算機(jī)7實(shí)時(shí)采集節(jié)流孔兩側(cè)差壓信號(hào)、氣體溫度信號(hào)，采用伯努利方程計(jì)算得到實(shí)際工況下(測(cè)量溫度、差壓值下的)氣體的密度P，再通過理想氣態(tài)方程(PTV方程)計(jì)算出標(biāo)況(20°C，一個(gè)大氣壓下)下的密度P。:
[0025]理想氣態(tài)方程:P。=P X (P0XT)/ (PXT0),
[0026]其中:P r P0, T0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下被測(cè)氣體的密度、絕對(duì)壓力、絕對(duì)溫度；P、T、P為實(shí)際工況下被測(cè)氣體的密度、絕對(duì)壓力、絕對(duì)溫度。工作過程中計(jì)算機(jī)7通過壓力傳感器6監(jiān)測(cè)恒流器2入口端的壓力，當(dāng)該壓力超出設(shè)定范圍時(shí)停止測(cè)量并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0027]由于節(jié)流器3的出口端直接通大氣，所以理想氣態(tài)方程中所用到的壓力值取自差壓值。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體密度在線測(cè)量裝置，其特征是，它包括恒流器(2)、節(jié)流器(3)、差壓傳感器(5)和計(jì)算機(jī)(7)，所述恒流器(2)的入口端接被測(cè)氣體，出口端經(jīng)節(jié)流器(3)與大氣相通，所述差壓傳感器(5 )的兩個(gè)氣壓輸入接口分別與節(jié)流器(3 )的節(jié)流孔(8 )兩側(cè)的取壓管(9 )連接，其信號(hào)輸出端接計(jì)算機(jī)(7)的輸入端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣體密度在線測(cè)量裝置，其特征是，構(gòu)成中還包括溫度傳感器(4)，所述溫度傳感器(4)安裝在節(jié)流閥(3)的出口側(cè)，其信號(hào)輸出端接計(jì)算機(jī)(7)的輸入端□。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述氣體密度在線測(cè)量裝置，其特征是，所述恒流器(2)的入口端設(shè)置有減壓閥(1)，在減壓閥(I)與恒流器(2)之間的管路上設(shè)置有氣體壓力傳感器(6)，所述氣體壓力傳感器(6)的信號(hào)輸出端接計(jì)算機(jī)(7)的輸入端口。
【文檔編號(hào)】G01N9/26GK203616228SQ201320767373
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】齊增海 申請(qǐng)人:齊增海