钟罩式气体流量标准装置的
钟罩式气体流量标准装置
钟罩式气体流量标准装置
钟罩式气体流量标准装置是一种用于校准气体流量测量仪表的设备，其原理是
利用钟罩内气体流动产生的压差来确定气体流量，从而实现对流量测量仪表的准确校准。
本文将介绍钟罩式气体流量标准装置的工作原理、结构特点以及使用注意事项。
首先，钟罩式气体流量标准装置的工作原理是基于贝努利方程和连续方程。
当
气体通过钟罩时，由于钟罩内截面积的变化，气体流速发生改变，从而产生了静压和动压的变化。
通过测量钟罩两侧的压差，可以计算出气体流量，进而实现对流量测量仪表的准确校准。
其次，钟罩式气体流量标准装置的结构特点主要包括钟罩、差压传感器、温度
传感器、压力传感器等组成部分。
钟罩通常采用金属材料制成，具有一定的流线型设计，以减小气体流动时的阻力和湍流效应。
差压传感器用于测量钟罩两侧的压差，温度传感器和压力传感器则用于对气体的温度和压力进行实时监测，从而保证测量结果的准确性和可靠性。
最后，使用钟罩式气体流量标准装置时需要注意以下几点。
首先，应选择适合
的钟罩尺寸和流量范围，以确保测量的准确性。
其次，在使用过程中应注意保持装置的清洁和完好，避免灰尘和杂质对测量结果造成影响。
另外，定期对装置进行校准和维护是十分必要的，以确保其长期稳定的工作性能。
综上所述，钟罩式气体流量标准装置是一种用于校准气体流量测量仪表的重要
设备，其工作原理基于贝努利方程和连续方程，具有结构简单、测量精度高的特点。
在使用时，需要注意选择合适的尺寸和流量范围，保持装置的清洁和完好，并定期进行校准和维护，以确保其稳定可靠的工作性能。
钟罩式气体流量标准装置
钟罩式气体流量标准装置
钟罩式气体流量标准装置是一种用于校准气体流量仪表的标准装置，其原理是利用钟罩内气体流动的特性来实现流量的精确测量。
该装置通常由钟罩、压力控制装置、温度控制装置、流量测量装置等部分组成，能够提供稳定、准确的气体流量标准。
在钟罩式气体流量标准装置中，钟罩起到了关键的作用。
钟罩是一种特殊形状的容器，其内部空间与外部环境隔离，通过控制内部压力和温度来实现气体流动的稳定。
钟罩内的气体流动受到外部环境的影响较小，能够提供相对独立的流量标准环境。
压力控制装置用于控制钟罩内的压力，通常采用精密的压力调节阀和传感器来实现对内部压力的精确控制。
通过调节压力控制装置，可以实现不同范围的气体流量标准。
温度控制装置则用于控制钟罩内的温度，通常采用恒温器或者热电偶等装置来实现对内部温度的精确控制。
温度对气体流动的影响较大，因此温度控制装置对于保证流量标准的稳定性至关重要。
流量测量装置用于实时监测钟罩内气体的流量，通常采用流量计或者质量流量计来进行测量。
通过对流量的精确测量，可以实现对气体流量标准的准确校准。
钟罩式气体流量标准装置具有精度高、稳定性好、适用范围广等特点，广泛应用于气体流量仪表的校准和检定工作中。
在工业生产、科研实验等领域都有着重要的应用价值。
总之，钟罩式气体流量标准装置是一种重要的气体流量标准装置，其稳定、准确的流量标准能够为气体流量仪表的校准和检定提供可靠保障，具有广阔的应用前景和市场需求。
钟罩式气体流量标准装置结构和理论基础
钟罩式气体流量标准装置结构和理论基础1．钟罩装置的结构原理钟罩式气体流量标准装置的结构如图2.1所示，它主要由钟罩、液槽、平衡锤和补偿机构组成。
按钟罩升降的传动方式，钟罩装置可分成机械传动式和气动式，一般大钟罩采用气动式；按液槽内是否有干槽，钟罩装置可分成湿式和干式两种[1]。
图2.1 钟罩式气体流量标准装置结构Fig.2.1 Structure of the bell prover gas calibration facility钟罩式气体流量标准装置是以经过标定的钟罩有效容积为标准容积的计量仪器，当钟罩下降时，钟罩内的气体经过试验管道排往被检表，以钟罩排出的气体标准体积来校验流量仪表。
为了保证在一次校验中，气体以恒定的流量排出钟罩，钟罩内应该有一个恒定的压力源，它是利用钟罩的重量超过平衡锤质量的常数而产生的（所以也叫钟罩余压），并利用补偿机构使得余压不随钟罩浸入液槽中的深度而改变，从而保证了钟罩内工作压力的恒定。
所以，钟罩式气体流量标准装置本身就是一个恒压源并能给出标准容积的装置。
当需要不同的工作压力时，可通过增减平衡锤的砝码来实现，平衡锤的砝码加得越多，钟罩内的工作压力就越低。
补偿机构是为了补偿钟罩内压力受密封液浮力影响的机构，目前常见的有链条式补偿机构、杠杆式补偿机构和象限式补偿机构等几种，国内钟罩装置主要用象限式补偿机构。
2．钟罩装置检定系统的理论基础钟罩装置检定系统的气体参数有[5]：Vz ——钟罩内部排出气体体积，单位L 。
Vz 是钟罩排出气体的标准体积，通过光电编码器测得钟罩下降距离，后经过计算可得到Vz 。
Tz ——钟罩内部气体温度，单位K 。
15.273+=tz Tz ，tz 为温度传感器测得的摄氏温度。
Pz ——钟罩内部气体压力，单位Pa 。
Pa pz Pz +=，pz 为压力传感器测得的压力，Pa 为标准大气压，101325=Pa Pa ，要使钟罩装置测量更加精确，还应该测量环境的大气压力。
钟罩式气体流量标准装置
图 5-2 钟罩装置组成示意图
1——密封槽；2——密封液；3——测湿；4——钟罩；5——测温；6——导向系统；7——调中机构； 8——激光干涉仪；9——凸轮；10——测压；11——浮力补偿重锤；12——液位平衡重锤；13——液位平 衡筒。
2．2 工作原理 如图 1 所示，装置工作时钟罩向下运动，将钟罩内气体通过管路、流量计排
2 凸轮补偿式钟罩 2.1 系统组成 钟罩式气体流量装置由机械部分和控制部分及数据采集处理部分组成。机械 部分主要由钟罩、密封液槽、液位平衡机构、浮力补偿机构、导向机构、钟罩质 点调节机构、管路、底座等组成。控制部分主要由风机、阀门、光电传感器、限 位开关等组成，测量系统主要由温度传感器、压力传感器、湿度传感器、激光干 涉仪、计时器、流量计信号等量的测量组成。（见图 5-2）。
2
图 5-1 钟罩式气体流量装置
１—钟罩；２—液槽；３—导气管；４—下挡板；５—上挡板；６—导轮；７—导 轨；８—水位管；９、１０—定滑轮；１１—配重物犌１１；１２—补偿机构； １３、１７ —温度计；１４、１８ —压力计；１５ —标尺；１６—光电发讯器； １９—鼓风机；２０—压板；２１、２３—阀门；２２—调节阀；２４—被检 流量计
标准体积值准确：由于标准体积仅与钟罩下降的距离及钟罩内横截面有关， 相关影响因素较少，因此标准体积的不确定度很小。
重复性好：从原理上看，其重复性仅与钟罩运动速度、光电开关测量的重复 性及环境温度变化等因素有关，而这些影响因素均很小，因此其重复性好。
内压稳定：由于钟罩 是悬浮在液体上面的一个封闭容器， 通过浮力补偿机构 的作用使得钟罩受到的向下的合力为一恒定的力。不管是通过钟罩自身重力向外 排气的方法，还是通过外界压缩空气向钟罩内充气的方法，钟罩内气体的压力始 终保持在一个稳定的状态， 其钟罩内压力的稳定性或称为压力波动最高可达到 1Pa。这对减小测量结果不确定度起着至关重要的作用。
钟罩式气体流量标准装置检定规程
i ＝1
式中 ti——第 i 次测量的计时器示值；
t0i——第 i 次测量的标准计时器示值。
18 计时器的检定结果应符合 8.3 和 8.4 的要求。
(五) 标准容积检定
19 检定钟罩标准容积分为四种方法，即动态容积法、动态质量法、静态容积法和尺寸测 量法。
20 动态容积法检定 20.1 动态容积法检定系统如图 2 所示。 20.2 检定前向液槽内充液到一定高度，并在水池内储存足够量的清洁水。 20.3 按 20.2 款规定做完后要放置一段时间，使钟罩内的气温(包括室温)、水池内的水温和 液槽内的液体温度三者之差：对 0.1 和 0.2 级的装置不大于 0.5℃；对 0.5 和 1.0 级的装置不大于 1℃。 20.4 确定检定段(检定容积)，并将各段的上、下挡板装好。 20.5 选择适当量限的标准量器。标准量器的容积与钟罩的检定段容积比一般不小于 1：5。
Vi＝Vsi〔1＋(a1＋2a2－3a3)(20－θi)〕
(2)
式中 Vi——第 i 次检定的标准容积；
Vsi——第 i 次检定由标准量器读取的容积；
a1、a2、a3——分别为标尺、钟罩和标准量器的线膨胀系数；
θi——第 i 次检定测得的钟罩内气体温度。
若(20－θi)<5，可认为 Vi＝Vsi。
20.8.8 平均标准容积
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20.8 检定程序和计算
20.8.1 按 20.1～20.7 的要求做好准备。
20.8.2 参见图 2，先打开阀门 8、9 和 11，把换向器换向到回流管，启动水泵，关闭阀门
11。密封容器内充满水后，关闭水泵和阀门 8、9。
20.8.3 开启阀门 13，将钟罩升到最高位置。关闭阀门 13，打开阀门 10，使钟罩与密封容
一标段：钟罩式四表位燃气表检定装置技术规格
一标段：钟罩式四表位燃气表检定装置技术规格1、钟罩式气体流量标准装置的技术参数：1.1 精度等级：0.5%；1.2 流量范围：100L鈡罩：（0.5-6 ）m3/h ，20L钟罩（0.0 16-1.2 ）m3/h 。
★1.3 压力波动：≤30Pa；1.4 工作压力；1.6k Pa 满足4工位燃气表检定需要；★1.5 鈡罩的水槽、鈡罩筒、排气管等均采用优质不锈钢材料制造，永不生锈，且表面抛光；★1.6 鈡罩的提升方式为：恒温动力气体提升。
其提升原理：将空气压缩机排出的气体经过调压，恒温处理后，输送到钟罩内，避免了进入钟罩内的气体与室内气体温度不同，使检定结果更准确。
1.7 钟罩有关参数表：2.四工位夹表校验台的技术参数：★2.1 夹表方式：气动夹表、夹表力可调；能夹持、检定现在市场所普遍使用的膜式燃气表，也应能夹持、检定超声燃气表。
2.2 夹表数量：4块表串联；★2.3 表前管路压力损失：大流量下：≤20Pa；小流量下：≤2Pa；2.4 夹表定位：有夹表定位功能，夹表接头本身具有定位功能；2.5 可以联接100L鈡罩两台、20L鈡罩一台，一次装夹即可完成所有流量点的检定。
★3、双鈡罩组合切换系统：；3.1 采用独有技术将两台鈡罩联接起来3.2 两台鈡罩实现无扰动切换；3.3 保证两台鈡罩压力、波动等指标一致；4、检定控制系统：燃气表自动控制系统由PLC、各种模块、时间控制单元、电脑、打印机、压力传感器等组成。
符合《JJG577-2012》计量检定规程。
系统功能如下：控制系统与微机联机工作的功能：完成单点单次的气体流量表检定，实现对二台（100L一台，20L一台）钟罩的提升、检测、下降、停止的控制可以用来检定至少4台的容积式流量表（如燃气表）设定脉冲当量、仪表系数预置被检表类型、被检表数量、检表管线预置每次检定的提升脉冲数、检定容积实现双鈡罩的平滑转换显示钟罩提升或下降的脉冲数（容积）显示被检表示值流量，及流经被检表的实际累积流量记录检测时间，并自动计算气体瞬时流量，可以方便地做流量调节可以检测两点温度，多（或五）点压力，实现温度、压力补偿功能，显示被检表的压力损失，使其参与修正计算。
尺寸法钟罩式气体流量标准装置测量校准和测量能力评定
尺寸法钟罩式气体流量标准装置校准和测量能力评定1.概述1.1测量依据：JJG165-2005《钟罩式气体流量标准装置》1.2测量标准：主要设备二等标准金属量器组表1. 实验室的计量标准器和配套设备1.3被测对象：表2. 被测钟罩式气体流量流量标准装置1.4测量方法：升起钟罩稳定后，标记出上、中、下截面位置，用直径尺分别对上、中、下截面进行各三次（共九次）直径测量di。
连续6次测上下挡板量高度Hi，然后测量标尺体积Vsc（L）以及上下挡板高度钟罩排出体积VT（L），进而得出实际体积。
2.数学模型（1）式中：V——钟罩标准容积，L；——平均直径，mm；——钟罩该段上下挡板间平均高度，mm；θ——钟罩内气体温度，℃；α1——钟罩标尺材料的线膨胀系数，1/℃；α2——钟罩材料的线膨胀系数，1/℃；α4——测H用的测高仪或尺子材料的线膨胀系数，1/℃；α4——直径尺的线膨胀系数1/℃。
若|20－θi|＜5℃内时，可认为：（2）3.不确定度传播率：由（2）式计算灵敏度系数：（dm2）（dm2）4.标准不确定度评定4.1 钟罩直径的测量标准不确定度4.1.1上、中、下三段九次测量直径di所产生的A类测量标准不确定度：（测量9次，即n=9）4.1.2测量使用的直径尺引入的B类标准不确定度：使用Ⅱ级直径尺其（0. 3+0. 2 L）mm ，包含因子k=2由此可得：mm4.1.3合成直径测量的标准不确定度：4.2该段（或上下挡板）高度测量标准不确定度4.2.1测量该段高度6次所产生的A类标准不确定度：（测量6次，即n=6）4.2.2测量Hi使用的钢直尺引入的B类标准不确定度：测量使用的钢直尺最大误差为：0.2mm，则有：mm=0.1mm4.2.3合成高度测量的标准不确定度：4.3测量标尺体积Vsc的标准不确定度：(L) （3）式中：e——标尺的厚度，mm；B——标尺宽度，mm。
由于尺寸法测量200L以上的钟罩，该项测量结果不确定度可忽略不计，则有u(Vsc)=0。
LJQ型钟罩式气体流量标准装置的使用体会
万方数据
该压力不随钟罩浸入密封液中的深度而改变，从而 保证钟罩内工作压力的恒定。当钟罩下降时，钟罩 内空气经试验管道排往被检燃气表，最后根据被检 燃气表的示值，钟罩的设定值及相应的温度，压力 等修正数据，通过电脑运行根据相应检定规程而专 门设计的软件，从而计算出燃气表的误差。我单位 购买的丹东科泰公司０．５级ｔＪＱ型钟罩式气体流量 标准装置是一种气动提升，人工或光电读数均可的 智能控制式标准装置。
下载时间：2010年1气体流量标准装置是近几 年出现的由传统钟罩标准装置和电脑智能控制器 相连接而产生的新检定装置。因此，在使用过程 中难免会出现一些新的问题，现将丹东科泰公司 生产的１．ｊＱ型检定装置使用中碰到的一些问题总 结出来，希望对具有相同或相似设备的使用者有 所帮助。
１构成及工作原理
钟罩式气体流量标准装置是以空气为介质，对 气体流量计进行检定、校准和检验的标准设备。 ＬＪＱ型钟罩式气体流量标准装置是由可上下移动的 钟罩和固定液槽形成的一个容积可变的标准密封 腔，以及发讯机构、压力补偿机构、气源、电脑及其 附属设备构成的。它利用钟罩自重与配重砝码的 重量差产生的一定压力，并通过补偿机构的作用使
［２］方原柏．直接承蘑式电子皮带秤秤架．自动化信息．２００４（８） ［３］赵伟．西门子自动称重给料机在首钢矿业公司球团厂的应用．
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一 工作原理
本装置钟罩的型号是200L，采用串联法进行 检定，可同时检定8只燃气表。本装置主要由钟 罩、液槽、指示机构、气体试验管路、温度压力 补偿装置、控制机构等组成。本装置的标准装置 主要由钟罩的容积决定，指示准确度主要由机械 光码盘决定。当钟罩放入液槽内，通过液体组成 密闭的容器。当钟罩向下运动时，钟罩内的气体 将排出，通过试验管路进入被检燃气表，通过指 示机构读出钟罩排出的气体体积，与被检燃气表 显示的体积进行比较，即可得出被检表的基本误 差。
4.数据采集 我们选用的数据采集卡是inLogPCX8354PCI总线多功能定时/计数及数字I/O卡。 该计数卡具有8路输出通道和8路输入通道， 具有防抖动功能。 钟罩式气体流量标准装置的自动化改 造原理图如图1所示。
HO A0 809 -T 15 光电 传感 器 钟罩
计算 机
E6 B2增 量型 旋转 编码 器
我们选用的Pt100温度传感器，分别安 装于钟罩的出口、第一只表的进气口、最 后一只表的出气口，用以测量钟罩和被检 表处的温度，并采用了DAC-8013E三路热 电阻输入模块和DAC-8520通信模块。
2.编码器的传动机构 参考国外同类装置的经验，取消了原 链轮及齿轮，而直接在原链轮的位置上安 装了一个加工有V形槽的金属轮，并通过一 柔性联轴器与编码器直接连接用细铜丝取 代以前的链条跨过V形轮与钟罩和小重锤相 连，这样就将钟罩的垂直运动变成编码器 的旋转运动，使整个计数过程准确可靠。
使用及改造中需注意的问题及解决方案
在此次对钟罩的自动化改造中，也应 当注意以下问题： 1.该装置易受压力波动的影响，如校验 室的门开与关会导致试验室的空气波动， 导致钟罩震动，会引起计数误差。因此， 应将试验室的门做成滑动门，以消除突然 的气压波动引起的误差。
2.由于人员的走动，推车的进出，附 近机器设备等机械震动导致的地面震动将 传递到钟罩，同样会引起计数误差，可以 在钟罩的底部加装防震垫，来减小或消除 这种震动。 3.在安装钟罩时要注意与地面的垂直度， 以防止钟罩运动时与支撑体的接触，避免 造成重复性误差。
二
系统改造方案
在本方案中，使用增量型旋转编码器来代替 光码盘，传感器采用高灵敏度的光电传感器，应 用采集卡将钟罩的气体排量信号、被检表的示值 信号、管路温度信号、管路压力信号采集出来， 通过COM串口传输给上位机及计算机，输入的参 数由计算机对温度信号及压力信号自动补偿，并 且将实际值和测量值的信号与JJG165-2005《钟 罩式气体流量标准装置》检定规程规定的基本误 差进行比较运算，最后将运算结果打印出来。
1.传感器选择 传感器采用Qmron的E6B2增量型旋转 编码器，每旋转1圈输出2000个脉冲，有A、 B、Z三相脉冲输出。装在被检燃气表内传 感器采用Honeywell的HoA0890-T51光电 传感器，计数器每转动10L，光电传感器将 输出10个脉冲，该传感器的分辨率比以往 的传感器提高了几百倍，灵敏度与稳定性 也有很大的提高。使用该传感器不仅提高 了测量准确度，同时还提高了检定效率。
显 示
显 示 器
打 印 机
气体 输送 管路入 口
压力 、温 度传感 器
器
8位 校 表台
光电 传感 器
气体 输送 管路出 口
压力 、温 度传感 器
图1 自动化改造原理图
三
装置 结果完全符合技术要求。整个装置的测量 准确与自动化程度有很大提高，提高了工 作效率，达到了预期的改造要求。
3.信号处理 旋转编码器的信号输出分别有递增、 递减和可逆三种形式。但大多都使用了其A、 B两相输出中的其中一路信号，递增或递减， 这样无论钟罩上升还是下降，计数器都作 出计数，从而导致计数误差。 在本方案中，我们使用了可逆计数功能， 以识别钟罩的上升和下降，杜绝计数误差。 同时采用了四倍频技术，每转1圈将会得到 8000个脉冲信号，这将有助于提高装置的 计数准确度。
钟罩式气体流量标准装置的 自动化改造
佳木斯市质量技术监督检验检测中心 刘立生
钟罩式气体流量标准装置具有计量特 性稳定、易于标定的特点，是目前在各计 量技术机构和燃气表生产厂家普遍使用的 气体流量标准装置。但目前大部分在用的 钟罩流量标准装置还采用人工读数，人工 读数存在读数误差较大、人为影响因素多、 效率低等问题，并且该钟罩还存在机械震 动、温度波动。瞬间压力波等因素的干扰。 因此，通过计算机技术的应用，结合国内 外同类设备的使用经验，对计量技术机构 的国产钟罩进行自动化改造，以满足计量 准确的要求。