一种液态金属流量计校验装置及校验方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于测量流量的仪表设备的检定或校正装置及方法。为解决现有液态金属流量计校验装置及校验方法校验精确度不高、校验量程较窄、安全性较低等问题，本发明提供了一种液态金属流量计校验装置及校验方法。该装置包括存储罐、加热器、电磁泵、主量筒、副量筒、预热器、液态金属流量计接口A、液态金属流量计接口B、蒸气阱。一种采用上述液态金属流量计校验装置的校验方法，该方法采用分段校验模式对液态金属流量计的不同量程进行校验。本发明的液态金属流量计校验装置属于原始标准装置，能够实现液态金属流量计传递流量量值或测试精确度的实流校验，校验精确度高，校验量程大，安全性高，成本较低，并且具有良好的适用性。
【专利说明】一种液态金属流量计校验装置及校验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测量流量的仪表设备的检定或校正装置及方法，特别涉及一种液态金属流量计校验装置及校验方法。
【背景技术】
[0002]流量标准装置按量值溯源系统可分为原始标准装置和传递标准装置两大类。原始标准装置是利用基本量长度(衍生为容积)或质量及时间综合导出流量，与利用标准流量计做量值传递的传递标准装置相比较，原始标准装置精度高，系统组成复杂，投资大。通常，流量测量研究机构和具有较大规模的流量仪表厂均以设置原始标准装置为主。
[0003]对于液态金属流量计(如:永磁式、电磁式、差压式等)而言，其运行工质包括锂、钠、钠钾合金、铅、铅铋合金、锂铅合金、汞等多种液态金属材料，而这些液态金属材料的工作温度往往超过600 V，遇空气会发生氧化，有些遇水还会发生爆炸。由于这些原因的存在，现有技术中缺乏适用的液态金属流量标准装置，因此流量仪表厂在液态金属流量计出厂时通常仅给出以理论推导为基础的流量，例如通过磁通密度及工质物性进行关系式推导得出永磁流量计的流量，其精确度通常较低(大于5%)，一般仅能作为监测级仪表使用，无法实现液态金属流量计传递流量量值或测试精确度的实流校验。
[0004]目前，由于国家各级计量部门均未建立液态金属流量计校验装置，液态金属流量计的校验只能由使用单位自行完成，因此要实现液态金属流量计传递流量量值或测试精确度的实流校验，就必须设计一套适用的液态金属流量计校验装置及校验方法。
【发明内容】
[0005]为解决现有液态金属流量计校验装置及校验方法校验精确度不高、校验量程较窄、安全性较低等问题，本发明提供了一种液态金属流量计校验装置及校验方法。
[0006]一种液态金属流量计校验装置，包括存储罐、加热器、电磁泵、主量筒、副量筒、预热器、液态金属流量计接口 A、液态金属流量计接口 B、蒸气阱；
[0007]在垂直方向上，存储罐设置在最低点，副量筒底部高于存储罐顶部，主量筒底部高于副量筒顶部；
[0008]所述主量筒和副量筒均为密闭容器,均设有入口、底部出口和溢流口，且内部均采用液面防波动措施，防止容纳液态金属时液态金属的液面波动；
[0009]所述液态金属流量计接口 A和液态金属流量计接口 B均为在液态金属流量计未接入时能够使管路连通，而在液态金属流量计接入时能够使液态金属流量计串联在管路中的接口 ；
[0010]所述预热器分布在本液态金属流量计校验装置在整个校验过程中液态金属可能存在的所有位置；
[0011]所述加热器入口端通过带有阀门Vl的管路与存储罐相连接，此管路与存储罐相连的一端伸入存储罐内部；加热器出口端通过管路与电磁泵入口端相连接；[0012]电磁泵出口端通过管路与液态金属流量计接口 A的一端相连接，液态金属流量计接口 A的另一端通过带有阀门V3的管路以及带有阀门V2的管路分别与主量筒入口以及液态金属流量计接口 B的一端相连接，液态金属流量计接口 B的此端还通过带有阀门V4的管路与主量筒底部出口相连接；
[0013]液态金属流量计接口 B的另一端通过带有阀门V5的管路与副量筒入口相连接；
[0014]主量筒溢流口与副量筒溢流口通过管路相连接，连接主量筒溢流口与副量筒溢流口的管路还通过带有阀门V8的管路与存储罐相连接；
[0015]副量筒底部出口通过带有阀门V6的管路以及带有阀门V7的管路分别与存储罐以及加热器入口端相连接；
[0016]存储罐顶部还通过管路与蒸气阱的一端相连接，蒸气阱的另一端连接有由阀门控制的气体出入口；
[0017]横向布置的所有管路均采用2?6度的倾斜角度以有利于液态金属排回存储罐。
[0018]所述液态金属流量计校验装置的阀门V1、V4、V6、V7、V8优选为气动截止阀。
[0019]所述液态金属流量计校验装置的阀门V2优选为电动截止阀。
[0020]所述液态金属流量计校验装置的阀门V3、V5优选为电动调节阀。
[0021]所述液态金属流量计校验装置的存储罐、加热器、电磁泵、主量筒、副量筒、所有管路和所有阀门的材质均采用不锈钢为优选，以利于与液态金属相容。
[0022]一种采用上述液态金属流量计校验装置的校验方法，该方法采用分段校验模式对液态金属流量计的不同量程进行校验，具体如下:
[0023](-)1.0mVh以下量程采用重力驱动定压头标准容积法的校验方式进行校验，其步骤包括⑴-⑴；
[0024]⑴将待校验液态金属流量计安装在液态金属流量计接口 B，使待校验液态金属流量计串联在管路中，液态金属流量计接口 A处的管路保持连通，然后对整个装置进行气密性检查；
[0025]⑵开启加热器和预热器，将本液态金属流量计校验装置在整个校验过程中液态金属可能存在的所有位置的温度加热至高于所采用的液态金属的熔点；
[0026](3)关闭阀门V6、V7、V8和V2,开启阀门V1、V3、V4、V5和气体出入口阀门，通过向气体出入口通入惰性气体将液态金属压入电磁泵，开启电磁泵，开启阀门V6和V8，建立依次经阀门V3、主量筒、阀门V4、待校验液态金属流量计、阀门V5、副量筒、阀门V6的循环，并使电磁泵出口的液态金属流量大于2m3/h ；
[0027]⑷调整加热器和预热器，使本液态金属流量计校验装置中液态金属的温度在整个校验过程中恒温于校验所需温度；
[0028](5)逐渐关小阀门V5，使主量筒产生溢流，此时，在待校验液态金属流量计上游由液态金属重力产生稳定的驱动压头，继续关小阀门V5，使通过阀门V5的液态金属流量等于所需校验流量值；
[0029](6)关闭阀门V6，液态金属在副量筒内的液面逐渐升高，分段记录副量筒内液态金属体积增量及所用时间，得到液态金属流量，即待校验液态金属流量计流量，然后打开阀门V6，排出副量筒内的液态金属；
[0030](7)重复步骤⑷?(6)—次或多次，取平均值；[0031](二)1.5m3/h以上量程采用电磁泵驱动定压头标准容积法的校验方式进行校验，其步骤包括⑶-(13)；
[0032](8)将待校验液态金属流量计安装在液态金属流量计接口 A，使待校验液态金属流量计串联在管路中，液态金属流量计接口 B处的管路保持连通，然后对整个装置进行气密性检查；
[0033]⑶开启加热器和预热器，将本液态金属流量计校验装置在整个校验过程中液态金属可能存在的所有位置的温度加热至高于所采用的液态金属的熔点；
[0034](I。)关闭阀门V6、V7、V8和V2,开启阀门V1、V3、V4、V5和气体出入口阀门，通过向气体出入口通入惰性气体将液态金属压入电磁泵，开启电磁泵，开启阀门V6和V8，建立依次经待校验液态金属流量计、阀门V3、主量筒、阀门V4、阀门V5、副量筒、阀门V6的循环；
[0035](11)将电磁泵出口的液态金属流量调整至所需校验流量值，调整加热器和预热器，使本液态金属流量计校验装置中液态金属的温度在整个校验过程中恒温于校验所需温度；
[0036](12)关闭阀门V4，液态金属在主量筒内的液面逐渐升高，分段记录主量筒内液态金属体积增量及所用时间 ，得到液态金属流量，即待校验液态金属流量计流量，然后打开阀门V4，排出主量筒内的液态金属；
[0037](1?重复步骤(11)~肋一次或多次，取平均值；
[0038](三)当所需校验的量程在1.0~1.5m3/h范围内时，校验方式选用(一)或(二)两种校验方式中的一种。
[0039]当需要对液态金属流量计进行全面校验时，可以通过改变本校验方法中的相应校验所需温度和所需校验流量值，得到所需的待校验液态金属流量计校验数据。
[0040]本发明的液态金属流量计校验装置对于不同的量程采用了不同的校验方式，其中，小量程采用重力驱动定压头标准容积法进行校验，大量程采用电磁泵驱动定压头标准容积法进行校验，这样的设计使得本校验装置具备了非常大的校验量程，并且既保证了小量程的校验精确度，又保证了大量程时校验装置具备较低的总高度。由于液态金属系统高度和泄漏后危害成正比，因此总高度的降低显著提高了校验装置的安全性，因此这样的设计还兼顾了校验装置的精确度和安全性。
[0041]同时，本发明的液态金属流量计校验装置的整体结构设计合理，有效降低了装置规模，使得校验装置的安全性和经济性得以兼顾。所采用的蒸气阱用于防止液态金属蒸气在液态金属流量计校验装置内聚集，以免影响校验。
[0042]本发明的液态金属流量计校验装置属于原始标准装置，能够实现液态金属流量计传递流量量值或测试精确度的实流校验。采用本发明的液态金属流量计校验装置及校验方法对液态金属流量计进行校验，其校验精确度高，全校验量程范围内优于1%，采用重力驱动定压头标准容积法校验时优于0.5% ;校验量程大，最大校验量程与最小校验量程之比大于150 ;校验装置安全性高，成本较低，并且具有良好的适用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1本发明的液态金属流量计校验装置示意图
[0044]附图标记:1.存储罐、2.阀门Vl、3.加热器、4.电磁泵、5.液态金属流量计接口A、6.阀门V2、7.阀门V3、8.主量桶、9.阀门V4、10.液态金属流量计接口 B、11.阀门V5、
12.副量筒、13.阀门V6、14.阀门V7、15.阀门V8、16.蒸气阱、17.气体出入口
【具体实施方式】
[0045]下面结合具体实施例对本发明的实施方式做进一步的说明。
[0046]实施例
[0047]采用本发明的液态金属流量计校验装置及校验方法对某永磁式液态金属流量计进行校验，所采用的液态金属为钠，校验量程为0.2-2.0m3/h，校验所需温度分别为200°C、300°C、400°C，所需校验流量值分别为 0.2m3/h、0.5m3/h、0.8m3/h、l.lm3/h、l.4m3/h、l.7m3/h、2.0m3/h。
[0048]其中:1.2m3/h以下量程采用重力驱动定压头标准容积法的校验方式进行校验，重复步骤⑷?(6)—次；1.2m3/h以上量程采用电磁泵驱动定压头标准容积法的校验方式进行校验，重复步骤(11)?(12)—次。
[0049]校验结果显示，本发明的液态金属流量计校验装置及校验方法校验精确度高，数据一致性好，校验装置安全适用，性能稳定，操作方便。
【权利要求】
1.一种液态金属流量计校验装置，其特征在于:该装置包括存储罐、加热器、电磁泵、主量筒、副量筒、预热器、液态金属流量计接口 A、液态金属流量计接口 B、蒸气阱； 在垂直方向上，存储罐设置在最低点，副量筒底部高于存储罐顶部，主量筒底部高于副量筒顶部； 所述主量筒和副量筒均为密闭容器，均设有入口、底部出口和溢流口，且内部均采用液面防波动措施，防止容纳液态金属时液态金属的液面波动； 所述液态金属流量计接口 A和液态金属流量计接口 B均为在液态金属流量计未接入时能够使管路连通，而在液态金属流量计接入时能够使液态金属流量计串联在管路中的接Π ； 所述预热器分 布在本液态金属流量计校验装置在整个校验过程中液态金属可能存在的所有位置； 所述加热器入口端通过带有阀门Vl的管路与存储罐相连接，此管路与存储罐相连的一端伸入存储罐内部；加热器出口端通过管路与电磁泵入口端相连接； 电磁泵出口端通过管路与液态金属流量计接口 A的一端相连接，液态金属流量计接口A的另一端通过带有阀门V3的管路以及带有阀门V2的管路分别与主量筒入口以及液态金属流量计接口 B的一端相连接，液态金属流量计接口 B的此端还通过带有阀门V4的管路与主量筒底部出口相连接； 液态金属流量计接口 B的另一端通过带有阀门V5的管路与副量筒入口相连接； 主量筒溢流口与副量筒溢流口通过管路相连接，连接主量筒溢流口与副量筒溢流口的管路还通过带有阀门V8的管路与存储罐相连接； 副量筒底部出口通过带有阀门V6的管路以及带有阀门V7的管路分别与存储罐以及加热器入口端相连接； 存储罐顶部还通过管路与蒸气阱的一端相连接，蒸气阱的另一端连接有由阀门控制的气体出入口； 横向布置的所有管路均采用2~6度的倾斜角度以有利于液态金属排回存储罐。
2.如权利要求1所述的液态金属流量计校验装置，其特征在于:所述液态金属流量计校验装置的阀门V1、V4、V6、V7、V8为气动截止阀。
3.如权利要求1所述的液态金属流量计校验装置，其特征在于:所述液态金属流量计校验装置的阀门V2为电动截止阀。
4.如权利要求1所述的液态金属流量计校验装置，其特征在于:所述液态金属流量计校验装置的阀门V3、V5为电动调节阀。
5.如权利要求1所述的液态金属流量计校验装置，其特征在于:所述液态金属流量计校验装置的存储罐、加热器、电磁泵、主量筒、副量筒、所有管路和所有阀门的材质均采用不锈钢。
6.一种如权利要求1所述的液态金属流量计校验装置的校验方法，其特征在于该方法采用分段校验模式对液态金属流量计的不同量程进行校验，具体如下: (-)1.0mVh以下量程采用重力驱动定压头标准容积法的校验方式进行校验，其步骤包括⑴-⑴； ⑴将待校验液态金属流量计安装在液态金属流量计接口 B，使待校验液态金属流量计串联在管路中，液态金属流量计接口 A处的管路保持连通，然后对整个装置进行气密性检查； ⑵开启加热器和预热器，将本液态金属流量计校验装置在整个校验过程中液态金属可能存在的所有位置的温度加热至高于所采用的液态金属的熔点； ⑶关闭阀门V6、V7、V8和V2，开启阀门V1、V3、V4、V5和气体出入口阀门，通过向气体出入口通入惰性气体将液态金属压入电磁泵，开启电磁泵，开启阀门V6和V8，建立依次经阀门V3、主量筒、阀门V4、待校验液态金属流量计、阀门V5、副量筒、阀门V6的循环，并使电磁泵出口的液态金属流量大于2m3/h ； ⑷调整加热器和预热器，使本液态金属流量计校验装置中液态金属的温度在整个校验过程中恒温于校验所需温度； (5)逐渐关小阀门V5，使主量筒产生溢流，此时，在待校验液态金属流量计上游由液态金属重力产生稳定的驱动压头，继续关小阀门V5，使通过阀门V5的液态金属流量等于所需校验流量值； (6)关闭阀门V6，液态金属在副量筒内的液面逐渐升高，分段记录副量筒内液态金属体积增量及所用时间，得到液态金属流量，即待校验液态金属流量计流量，然后打开阀门V6，排出副量筒内的液态金属； ⑴重复步骤⑷~(6)—次或多次，取平均值； (二)1.5m3/h以上量程采用电磁泵驱动定压头标准容积法的校验方式进行校验，其步骤包括(8) - (13)； ⑶将待校验液态金属流量`计安装在液态金属流量计接口 A，使待校验液态金属流量计串联在管路中，液态金属流量计接口 B处的管路保持连通，然后对整个装置进行气密性检查； ⑶开启加热器和预热器，将本液态金属流量计校验装置在整个校验过程中液态金属可能存在的所有位置的温度加热至高于所采用的液态金属的熔点； (10)关闭阀门V6、V7、V8和V2，开启阀门V1、V3、V4、V5和气体出入口阀门，通过向气体出入口通入惰性气体将液态金属压入电磁泵，开启电磁泵，开启阀门V6和V8，建立依次经待校验液态金属流量计、阀门V3、主量筒、阀门V4、阀门V5、副量筒、阀门V6的循环； (11)将电磁泵出口的液态金属流量调整至所需校验流量值，调整加热器和预热器，使本液态金属流量计校验装置中液态金属的温度在整个校验过程中恒温于校验所需温度； (12)关闭阀门V4,液态金属在主量筒内的液面逐渐升闻，分段记录主量筒内液态金属体积增量及所用时间，得到液态金属流量，即待校验液态金属流量计流量，然后打开阀门V4，排出主量筒内的液态金属； (13)重复步骤(11)~(12)—次或多次，取平均值； (三)当所需校验的量程在1.0~1.5mVh范围内时，校验方式选用(一)或(二)两种校验方式中的一种。
7.如权利要求6所述的液态金属流量计校验装置的校验方法，其特征在于:当需要对液态金属流量计进行全面校验时，通过改变本校验方法中的相应校验所需温度和所需校验流量值，得到所需的待校验液态金属流量计校验数据。
【文档编号】G01F25/00GK103697974SQ201410004959
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】毕可明, 冯波, 卫光仁, 柴宝华, 魏国锋, 杨夷, 龙俞伊, 韩冶, 翟丽娜 申请人:中国原子能科学研究院