一种基于称重法的容积式高压流量计标定液压系统及实验方法与流程

本发明涉及一种基于称重法的高压容积式流量计标定液压系统及实验方法，尤其涉及容积式流量计标定的技术领域。

背景技术：

容积式流量计，又称定排量流量计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。容积式流量计的标定通常采用体积法和称重法两类，一般的容积式流量计标定系统都是标定低压流量计，对于高压容积式流量计的标定目前还没有一套很好的解决办法。

针对以上这些情况，本发明设计了“一种基于称重法的高压容积式流量计标定液压系统及实验方法”，该发明能够完成以下容积式流量计的标定实验：(1)不同粘度的液体介质容积式流量计的标定实验；(2)不同压力下容积式流量计的标定实验；(3)不同流量下的容积式流量计的标定实验。本发明的液压系统还设计了自循环过滤系统。

技术实现要素：

齿轮流量计工作原理是当有液体通过齿轮流量计时，齿轮会随液体流动而转动，把流体的流量信号转换为齿轮的转速信号，然后通过非接触式齿轮转速传感器提取流量计齿轮的转速信号，再把转速信号变换成流量计的流量信号。由于转速传感器与齿轮流量计的被测齿轮之间，隔着流量计的壳体(不导磁)，被测齿轮可以是导磁材料制作，也可以是非导磁材料制作，如果是非导磁制作的齿轮，就需要在该齿轮的端面加工有一定数量的孔，然后在孔里装入导磁材料。当流量通过流量计时，流量计里的齿轮就会转动，当导磁体经过齿轮转速传感器时，齿轮转速传感器就会有高电平出现，通过统计单位时间内齿轮转速传感器出现的高电平数，就能计算出通过该流量计的流量。

对于低压的齿轮流量计，可以将角度编码器装在齿轮流量计的一个齿轮输出轴上，进而通过角度编码器来测量流量计的齿轮转速来获得该低压流量计的流量，目前这种技术已经成熟，但对于高压容积式流量计来说，流量计的进口、出口都是高压油，如想用角度编码器的方式来测量流量计的齿轮转速，就必须在齿轮流量计的齿轮输出轴上加装高压旋转密封，这样就会产生很大的压力损耗，所以，高压齿轮流量计的齿轮转速不能用角度编码器的方式来测量，只能采取非接触式的测量方式。对于高压液压系统来说，由于系统压力高，流速快，被测液体进入油箱后会产生大量气泡，所以不能用体积法进行标定。

本发明设计了一种基于称重法的高压容积式流量计的K系数标定的液压系统和实验方法，该发明可以完成容积式流量计在不同压力下的K系数标定，用户可以根据被测液压系统的实际压力来确定流量计的K系数，这样做的目的是可以提高流量计的精度，同时该测量方法还给出了在全压力下的容积式高压流量计的K系数计算方法；本发明还可以根据流体介质粘度的不同，进行不同流体介质下的容积式流量计K系数标定。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

该液压系统由一种基于称重法的容积式高压流量计标定液压系统由泵源组件(101)、称重法流量计标定系统组件(102)组成；泵源组件(101)由三通截止阀1(18)、堵头1(63)、油箱组件(206)、高压柱塞变量泵(2)、过滤器1(24)、高压管式过滤器组件1(202)、安全阀1(6)、管式单向阀1(16)、机械压力表(34)、三通截止阀1(18)、数显压力传感器1(29)组成,其中高压管式过滤器组件1(202)由单向阀1(50)、过滤器1(51)、压差开关1(52)、电源1(53)、指示灯1(54)组成，油箱组件(206)由油箱(1)、空气过滤器(28)、液温液位计(35)、液压传输介质(65)组成；称重法流量计标定系统(102)由软管1(37)、软管2(38)、流量计1(11)、转速传感器1(43)、数据线1(59)、数据采集卡1(60)、数据线2(61)、电脑1(62)、数显压力传感器2(33)、直动溢流阀(9)、称重油箱(22)、电子称(23)、三通截止阀2(19)、管式单向阀2(17)、齿轮泵(3)、高压管式过滤器组件2(201)、油箱组件(206)组成；高压管式过滤器组件2(201)由单向阀2(45)、过滤器2(46)、压差开关2(47)、电源2(49)、指示灯2(48)组成。

通过调节直动溢流阀(9)的开启压力，来完成不同压力下的流量计K系数标定；通过调节高压柱塞变量泵(2)的排量，来完成流量计在不同流量下的K系数标定；通过更换液压系统的介质，来完成不同粘度的流量计K系数标定。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

本发明的液压系统和实验方法可以完成不同压力、不同流量、不同粘度的流量计K系数标定。容积式制造厂商可以利用本液压系统和实验方法，对每个出厂的流量计给出不同压力、不同流量、不同粘度的流量计K系数标定值，用户可以根据自己实际的液压系统来确定流量计的K系数，这样可以提高流量计的精度。

该液压系统及实验方法的液压传输介质(65)可以为粘度系数不同的液压油、柴油、乳化液和水；该液压系统及实验方法还能实现对液压系统的液压传输介质(65)的自动循环过滤；本发明为高压容积式流量计的K系数标定提供了设计依据。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

图1是本发明的泵源组件(101)的液压原理图。

图2是本发明的称重法流量计标定系统组件(102)的液压原理图。

在图1、图2中，1.油箱、2.高压柱塞变量泵、3.齿轮泵、9.直动溢流阀、11.流量计1、16.管式单向阀1、17.管式单向阀2、18.三通截止阀1、19.三通截止阀2、22.称重油箱、23.电子称、24.过滤器1、6.安全阀1、28.空气过滤器、29.数显压力传感器1、33.数显压力传感器2、34.机械压力表、35.液温液位计、37.软管1、38.软管2、43.转速传感器1、45.单向阀2、46.过滤器2、47.压差开关2、48.指示灯2、49.电源2、50.单向阀1、51.过滤器1、52.压差开关1、53.电源1、54.指示灯1、59.数据线1、60.数据采集卡1、61.数据线2、62.电脑1、63.堵头1、65.液压传输介质、101.泵源组件、102.称重法流量计标定系统组件、201.高压管式过滤器组件2、202.高压管式过滤器组件1、206.油箱组件、

具体实施方式

如图1、2所示，一种基于称重法的容积式高压流量计标定液压系统，该液压系统由泵源组件(101)、称重法流量计标定系统组件(102)组成；泵源组件(101)由三通截止阀1(18)、堵头1(63)、油箱组件(206)、高压柱塞变量泵(2)、过滤器1(24)、高压管式过滤器组件1(202)、安全阀1(6)、管式单向阀1(16)、机械压力表(34)、三通截止阀1(18)、数显压力传感器1(29)组成,其中高压管式过滤器组件1(202)由单向阀1(50)、过滤器1(51)、压差开关1(52)、电源1(53)、指示灯1(54)组成，油箱组件(206)由油箱(1)、空气过滤器(28)、液温液位计(35)、液压传输介质(65)组成；称重法流量计标定系统(102)由软管1(37)、软管2(38)、流量计1(11)、转速传感器1(43)、数据线1(59)、数据采集卡1(60)、数据线2(61)、电脑1(62)、数显压力传感器2(33)、直动溢流阀(9)、称重油箱(22)、电子称(23)、三通截止阀2(19)、管式单向阀2(17)、齿轮泵(3)、高压管式过滤器组件2(201)、油箱组件(206)组成；高压管式过滤器组件2(201)由单向阀2(45)、过滤器2(46)、压差开关2(47)、电源2(49)、指示灯2(48)组成；

过滤器1(24)的a口与油箱组件(206)相连通，过滤器1(24)的b口与高压柱塞变量泵(2)的a口相连通；高压柱塞变量泵(2)的b口与高压管式过滤器1(202)的a口相连通；高压管式过滤器1(202)的b口分别与管式单向阀1(16)的a口、机械压力表(34)的a口、安全阀1(6)的P口相连通；安全阀1(6)的T口与油箱组件(206)相连通；管式单向阀1(16)的b口分别与数显压力传感器1(29)的a口、三通截止阀1(18)的a口相连通；三通截止阀1(18)的b口与软管1(37)的b口相连通；软管1(37)的a口与流量计1(11)的b口相连通；流量计1(11)的a口与软管2(38)的b口相连通、软管2(38)的a口分别与直动溢流阀(9)的P口、数显压力传感器2(33)的a口相连通；直动溢流阀(9)的T口与称重油箱(22)的b口相连通；称重油箱(22)a口与三通截止阀2(19)的a口相连通；三通截止阀2(19)的c口分别与油箱组件(206)、管式单向阀2(17)的a口相连通；三通截止阀2(19)的b口分别与齿轮泵(3)的a口、管式单向阀2(17)的b口相连通；齿轮泵(3)的b口与高压管式过滤器2(201)的a口相连通；高压管式过滤器2(201)的b口与油箱组件(206)相连通；空气过滤器(28)安装在油箱(1)上；液温液位计(35)安装在油箱(1)的内壁上；称重油箱(22)放在电子称(23)的称重面上；安装在流量计1(11)上的转速传感器1(43)将转速信号通过数据线1(59)、高速数据采集卡1(60)、数据线2(61)连接到电脑1(62)；当三通截止阀1(18)手把位于位置B时，三通截止阀1(18)的a油路和c油路相连通；三通截止阀1(18)的c油路由堵头1(63)堵住，作为其他液压试验系统的备用液压源；当三通截止阀1(18)手把位于位置A时，三通截止阀1(18)的a油路和b油路相连通；当三通截止阀2(19)手把位于位置A时，三通截止阀2(19)的a油路和b油路相连通；当三通截止阀2(19)手把位于位置B时，三通截止阀2(19)的b油路和c油路相连通；高压管式过滤器组件1(202)的功能是使过滤经过其a口到b口的液压传输介质(65)，若过滤器1(51)发生堵塞，液压传输介质(65)将经过旁路的单向阀1(50)回到油箱组件(206)，同时触发压差开关1(52)使得指示灯发光警报；若过滤器没有堵塞，液压传输介质(65)由高压管式过滤器组件2(201)的a口进入，从高压管式过滤器组件2(201)b口流出，若过滤器发生堵塞，液压传输介质(65)将经过旁路的单向阀2(45)，同时触发压差开关2(47)使得指示灯2(48)使得指示灯发光警报。

所述的一种基于称重法的容积式高压流量计标定液压系统，其特征在于：该液压系统包括液压传输介质(65)的自过滤循环系统；(1)将三通截止阀2(19)手把调到位置A，启动齿轮泵(3)，称重油箱(22)内的液压传输介质(65)经过三通截止阀2(19)、齿轮泵(3)、高压管式过滤器2(201)进入油箱组件(206)，在回油的同时，对液压传输介质进行过滤；(2)将三通截止阀2(19)手把调到位置B，启动齿轮泵(3)，液压传输介质(65)由油箱组件(206)经过三通截止阀2(19)、齿轮泵(3)、高压管式过滤器组件2(201)再次回到油箱组件(206)；开启自循环过滤系统3小时，完成对液压传输介质(65)的过滤。

所述的一种基于称重法的容积式高压流量计标定液压系统，其特征在于：液压传输介质(65)为粘度系数不同的液压油、柴油、乳化液和水。

一种基于称重法的容积式高压流量计标定的实验方法，该实验方法的液压系统由泵源组件(101)、称重法流量计标定系统组件(102)组成；泵源组件(101)由三通截止阀1(18)、堵头1(63)、油箱组件(206)、高压柱塞变量泵(2)、过滤器1(24)、高压管式过滤器组件1(202)、安全阀1(6)、管式单向阀1(16)、机械压力表(34)、三通截止阀1(18)、数显压力传感器1(29)组成,其中高压管式过滤器组件1(202)由单向阀1(50)、过滤器1(51)、压差开关1(52)、电源1(53)、指示灯1(54)组成，油箱组件(206)由油箱(1)、空气过滤器(28)、液温液位计(35)、液压传输介质(65)组成；称重法流量计标定系统(102)由软管1(37)、软管2(38)、流量计1(11)、转速传感器1(43)、数据线1(59)、数据采集卡1(60)、数据线2(61)、电脑1(62)、数显压力传感器2(33)、直动溢流阀(9)、称重油箱(22)、电子称(23)、三通截止阀2(19)、管式单向阀2(17)、齿轮泵(3)、高压管式过滤器组件2(201)、油箱组件(206)组成；高压管式过滤器组件2(201)由单向阀2(45)、过滤器2(46)、压差开关2(47)、电源2(49)、指示灯2(48)组成；

过滤器1(24)的a口与油箱组件(206)相连通，过滤器1(24)的b口与高压柱塞变量泵(2)的a口相连通；高压柱塞变量泵(2)的b口与高压管式过滤器1(202)的a口相连通；高压管式过滤器1(202)的b口分别与管式单向阀1(16)的a口、机械压力表(34)的a口、安全阀1(6)的P口相连通；安全阀1(6)的T口与油箱组件(206)相连通；管式单向阀1(16)的b口分别与数显压力传感器1(29)的a口、三通截止阀1(18)的a口相连通；三通截止阀1(18)的b口与软管1(37)的b口相连通；软管1(37)的a口与流量计1(11)的b口相连通；流量计1(11)的a口与软管2(38)的b口相连通、软管2(38)的a口分别与直动溢流阀(9)的P口、数显压力传感器2(33)的a口相连通；直动溢流阀(9)的T口与称重油箱(22)的b口相连通；称重油箱(22)a口与三通截止阀2(19)的a口相连通；三通截止阀2(19)的c口分别与油箱组件(206)、管式单向阀2(17)的a口相连通；三通截止阀2(19)的b口分别与齿轮泵(3)的a口、管式单向阀2(17)的b口相连通；齿轮泵(3)的b口与高压管式过滤器2(201)的a口相连通；高压管式过滤器2(201)的b口与油箱组件(206)相连通；空气过滤器(28)安装在油箱(1)上；液温液位计(35)安装在油箱(1)的内壁上；称重油箱(22)放在电子称(23)的称重面上；安装在流量计1(11)上的转速传感器1(43)将转速信号通过数据线1(59)、高速数据采集卡1(60)、数据线2(61)连接到电脑1(62)；当三通截止阀1(18)手把位于位置B时，三通截止阀1(18)的a油路和c油路相连通；三通截止阀1(18)的c油路由堵头1(63)堵住，作为其他液压试验系统的备用液压源；当三通截止阀1(18)手把位于位置A时，三通截止阀1(18)的a油路和b油路相连通；当三通截止阀2(19)手把位于位置A时，三通截止阀2(19)的a油路和b油路相连通；当三通截止阀2(19)手把位于位置B时，三通截止阀2(19)的b油路和c油路相连通；高压管式过滤器组件1(202)的功能是使过滤经过其a口到b口的液压传输介质(65)，若过滤器1(51)发生堵塞，液压传输介质(65)将经过旁路的单向阀1(50)回到油箱组件(206)，同时触发压差开关1(52)使得指示灯发光警报；若过滤器没有堵塞，液压传输介质(65)由高压管式过滤器组件2(201)的a口进入，从高压管式过滤器组件2(201)b口流出，若过滤器发生堵塞，液压传输介质(65)将经过旁路的单向阀2(45)，同时触发压差开关2(47)使得指示灯2(48)使得指示灯发光警报；

通过记录进入称重油箱(22)的液压传输介质(65)的重量和时间，可计算出单位时间内流过流量计1(11)的重量；流量计仪表系数称为K系数，流量计1(11)与K系数的关系式为：K＝N/Q，当液压传输介质(65)通过流量计1(11)时，带动流量计1(11)内的齿轮转动，通过安装在流量计1(11)上的转速传感器1(43)，得到单位时间内的计量脉冲数N；Q为单位时间内通过流量计1(11)的流量，试验开始时，利用直动溢流阀(9)的压力调节旋钮来调节直动溢流阀(9)的开启压力P_i，其中P_i为：0、4、8、12、16、20、24、28、31.5(MPa)，先进行特定P_i、特定流量Q_j的K系数标定；设定高压柱塞变量泵(2)的一个流量值Q_j，其中Q_j可调定为10、20、30、40、50(L/min)，记录电子称(23)上称重油箱(22)内油液的初始重量G₁(kg)，启动实验，记录液压传输介质(65)通过流量计1(11)的时间t和电子称(23)显示的重量G₂(kg)，得到t时间内流过流量计1(11)的液压传输介质(65)的重量ΔG，ΔG＝G₂—G₁(kg)，当液压传输介质(65)的密度为ρ(kg/L)时，得到t时间内通过流量计1(11)的体积ΔV为：ΔV＝ΔG/ρ(L)，通过该流量计的流量Q为：Q＝ΔV/t(L/min)＝ΔG/(ρ*t)；从而得到给定压力、给定流量下的K系数为：K＝N/Q＝N*ρ*t/ΔG，具体实验方法如下：

K_ijz，下标i表示流量计1(11)在压力P_i进行标定，下标j表示流量计1(11)在流量Q_j下进行标定，下标z表示重复的试验次数，z＝1～3；首先保持压力P_i、流量Q_j不变，重复试验三次，取其平均值，得到压力为P_i，流量为Q_j条件下的仪表系数K_ij；同理可得，在系统压力P_i不变的情况下，做不同流量Q_j下的流量标定试验，得到不同流量下的五个仪表系数K_i1，K_i2，K_i3，K_i4，K_i5，并取其平均值为得到同一压力，不同流量下的K_i系数；再接着重复以上实验步骤，得到九个不同压力条件下的K系数K₁，K₂，K₃，K₄，K₅，K₆，K₇，K₈，K₉，K_imax＝max(K_i)，i＝1～9，K_imin＝min(K_i)，i＝1～9，进而得到流量计1(11)的仪表系数K：

所述的一种基于称重法的容积式高压流量计标定的实验方法，其特征在于：该实验方法包括液压传输介质(65)的自过滤循环系统；(1)将三通截止阀2(19)手把调到位置A，启动齿轮泵(3)，称重油箱(22)内的液压传输介质(65)经过三通截止阀2(19)、齿轮泵(3)、高压管式过滤器2(201)进入油箱组件(206)，在回油的同时，对液压传输介质进行过滤；(2)将三通截止阀2(19)手把调到位置B，启动齿轮泵(3)，液压传输介质(65)由油箱组件(206)经过三通截止阀2(19)、齿轮泵(3)、高压管式过滤器组件2(201)再次回到油箱组件(206)；开启自循环过滤系统3小时，完成对液压传输介质(65)的过滤。

所述的一种基于称重法的容积式高压流量计标定的实验方法，其特征在于：该实验方法的液压传输介质(65)为粘度系数不同的液压油、柴油、乳化液和水。

所述的一种基于称重法的容积式高压流量计标定的实验方法，其特征在于：根据液压传输介质(65)的介质的不同，该实验方法能完成不同介质粘度流量计1(11)的K系数标定实验。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。