[发明专利]一种低温流量计的标定装置及方法

权利要求书

1.一种低温流量计的标定装置，其特征在于：包括真空筒体和覆盖在真空筒体上端的法兰盘，所述真空筒体内储存有液氦形成液氦浴，液氦浴上方设置有至少一个换热器，液氦浴内串联有至少一个待测流量计，还包括处于真空筒体外侧的压缩机，所述压缩机的出口经过换热器与处于液氦浴内的待测流量计依次串联，然后再离开液氦浴经过换热器回到压缩机的入口，所述压缩机的回路内填充有氦气，靠近压缩机入口的管道上设置有处于真空筒体外侧的标准流量计。

2.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：所述真空筒体内还设置有处于液氦浴内的冷却盘管，氦气管道经过冷却盘管后进入待测流量计；

所述标准量流量计为科里奥利式质量流量计。

3.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：所述压缩机的进出口位置分别设置有第一阀门和第三阀门，所述第一阀门和第三阀门均为背压阀；

所述压缩机进入低温筒体之前的氦气管道上还设置有第二阀门，所述第二阀门为流量调节阀。

4.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：还包括真空机组、液氦杜瓦和气袋，

所述真空机组分别通过第四阀门和第五阀门与真空筒体和氦气管道连通；所述液氦杜瓦通过第六阀门与真空筒体连接；所述气袋通过第七阀门与真空筒体连接，所述真空筒体内设置有液位传感器。

5.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：每个所述待测流量计上分别设置有差压变送器和/或在待测流量计两端分别设置有压力变送器；至少在第一个待测流量计之前设置有检测氦气温度的温度传感器。

6.根据权利要求1所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：所述法兰盘与真空筒体之间还固定有至少一个防辐射板。

7.根据权利要求2所述的一种低温流量计的标定装置，其特征在于：所述换热器包括一级套管换热器和二级套管换热器，所述压缩机驱动氦气依次经过一级套管换热器和二级套管换热器后进入液氦浴内，流过待测流量计后再依次经过二级套管换热器和一级套管换热器回到压缩机内；

所述一级套管换热器的内管尺寸为0.01m×0.001m，外管尺寸为0.022m×0.002m，长度为103m，所述二级套管换热器的内管尺寸为0.007m×0.0005m，外管尺寸为0.01m×0.001m，长度17m；一级套管换热器和二级套管换热器的内管回气，外管进气；

所述冷却盘管的管径为0.007m，壁厚为0.0005m，长度3.18米。

8.使用权利要求1-7任一项所述的低温流量计标定装置的低温流量计的标定方法，其特征在于：包括，

S1：对真空筒体和氦气管道进行抽真空处理，并对氦气管道重新充入氦气；

S2：将储存有液氦的液氦杜瓦和气袋分别与真空筒体连接；

S3：调整压缩机及氦气管道的阀门状态，在氦气管道压力达到预设值时，保持当前状态；

S4：记录标准流量计和待测流量计的压力数值，以及氦气流过待测流量计的压差；

S5：调整氦气管道的流量，使压力以预设的变化量进行调整，重复S4，直到达到预设的流量上限，关闭标定装置；

S6：计算待测流量计的流出系数。

9.根据权利要求8所述的一种低温流量计的标定方法，其特征在于：所述关闭标定装置的步骤包括，

步骤A：关闭液氦杜瓦，停止向真空筒体供液；

步骤B：由出到进的顺序依次关闭氦气管道上的阀门，最后关闭压缩机；

步骤C：开启真空筒体上的抽真空阀门，将真空筒体内的压力释放出去，泄压过程中，需保持真空筒体内压力高于1.1bar；

步骤D：10小时后，断开气袋与真空筒体的连接。

10.根据权利要求8所述的一种低温流量计的标定方法，其特征在于：所述计算待测流量计的流出系数的方法为：

所述待测流量计为文丘里管流量计，以标准流量计的测量值q_mi作为待测流量计的实际值，待测流量计的测量值为q^′_mi，表达式为

其中，i表示第i次测量的数据，C表示流出系数，表示实际流量与测量流量的比值；D为文丘里管扩张段的内径，β为文丘里管的喉径比，表示收缩段直径d与扩张段内径D的比值；ρ为氦气密度、Δp_i为待测流量计的压差；

标准流量计和待测流量计的误差函数表示为：

函数f存在最小值，将公式(1)带入公式(2)，对函数f关于变量C求偏导令则流出系数C的最佳估计值为

。