专利名称：低温校准仪和方法
低温校准仪和方法相关申请的交叉参考本申请要求2011 年 10 月 14 日提交的题为“Low Temperature Proverand Method(低温校准仪和方法)”序列号为61/547，547的美国临时专利申请的优先权。关于联邦政府发起的研究或开发的声明无
背景技术：
在从地下开采出碳氢化合物之后，经由管线将流体流(如原油或天然气)从一个地方运输到另一个地方。期望精确地知道流体流中流动的流体的量，尤其需要精确地知道流体何时转手或“密闭输送”。在流体财政输送测量站或平台处进行密闭输送，流体财政输送测量站或平台可以包括关键输送部件，如测量装置或流量计、校准装置、相关联的管道和阀以及电控制器。流过整个传送管线系统的流体流的测量开始于流量计，流量计可以包括涡轮流量计、正排流量计(positive displacement meter)、超声流量计、科里奥利流量计或旋涡流量计。流体流的流动特征可能在产品传送期间有所变化，这可能影响对所传送的产品的精确测量。典型地，通过操作员的介入来确认压力、温度和流速的变化。这些变化被表示为流动特征的改变，并且通常由操作员经由这些变化的影响和对测量装置的影响来验证。通常，通过用校准装置或校准仪对流量计进行校准来实施该验证。与平台上的测量装置邻近的并与测量装置流体连通的校准后的校准仪被采样，并且采样后的体积与测量装置的吞吐体积进行比较。如果在所比较的体积之间在统计上有重大差异，则测量装置的吞吐体积被调整以反映校准仪所识别的实际流动体积。校准仪具有精确已知的体积，该体积被校准为已知的接受的精确标准，如美国石油学会(API)或国际性接受的ISO标准所描述的那些精确标准。校准仪的精确已知体积可以被定义为两个检测器开关之间的产品体积，该体积被置换器(displacer)的经过所置换，置换器如弹性球体或活塞。被校准仪置换的已知体积与流量计的吞吐体积相比较。如果该比较产生零的体积差异或可接受的变化，则流量计被说成在允许容差的限制内是精确的。如果体积差异超过所允许的限制，则提供证据来表明该流量计可能不精确。然后，流量计吞吐体积可以被调整以反映校准仪所识别的实际流动体积。可以用流量计校正因数来进行该调整。一种类型的流量计是脉冲输出式流量计，其可以包括涡轮流量计、正排流量计、超声流量计、科里奥利流量计或旋涡流量计。通过示例的方式，图1示出了用于对流量计12如涡轮流量计进行校准的系统10。涡轮流量计，基于流体流11内的涡轮状结构的旋转来产生电脉冲15，其中每个脉冲与一定体积成比例，脉冲的速率与体积流速成比例。流量计12的体积可以通过使置换器在校准仪20中流动而与校准仪20的体积相关。一般而言，首先强制性地使置换器经过校准仪20中的上游检测器16然后经过校准仪20中的下游检测器18。检测器16和18之间的体积是校准的校准仪体积。流动的置换器首先开动或启动检测器16，使得向处理器或计算机26表明开始时刻t16。然后，处理器26经由信号线14收集来自流量计12的脉冲15。流动的置换器最终启动检测器18以表明停止时刻t18，并从而表明针对置换器的单次经过而收集到的脉冲15的系列17。涡轮流量计12在置换器在双向上单次经过校准的校准仪体积期间所产生的脉冲15的数量17表示流量计在时刻t16至时刻t18期间测量到的体积。需要置换器多次经过来达到校准仪体积。通过比较校准仪体积与流量计测得的体积，可以按照校准仪的限定来校正流量计的体积吞吐量。图2示出了用于利用转接时间技术来对超声流量计52进行校准的另一系统50。系统50还包括校准仪20和处理器26。通过超声意味着在流体流51两端来回发送超声信号，并且可以基于超声信号的各种特征来计算流体流量。超声流量计成批地产生流速数据，其中每批包括在流体两端来回发送的许多组超声信号，并因此每批持续一段时间(例如，I秒)。流量计所确定的流速对应于批次时段的平均流速，而非特定时间点的流速。在校准仪20的特定实施例中，并且参照图3，示出了活塞或微型校准仪100。活塞102被往返活动地放置在流量管104中。管道120将流106从主管线传送到流量管104的入口 122。流体流108强制活塞102通过流量管104，并且流108最终通过出口 124离开流量管104。流量管104和活塞102还可以连接到其他部件，如弹性压力通风系统116，其可以具有用于活塞102的提升阀的偏动弹簧。腔118还可以连接到流量管104和具有光学开关的活塞102，光学开关用于检测活塞在流量管104中的位置。液压泵和电机110还被示出为耦合到流量管线120和压力通风系统116。液压储油器112、控制阀114和液压管线116也被示出为耦合到压力通风系统116。如以下将示出的那样，可以根据本文教导的原理来调节活塞102。在一些应用中，管线(主管线和测量站中的那些管线)中流动的流体被维持在低温。本文所使用的低温例如通常小于约-50° F，或者小于约-60° F，或者小于约-220° F，或者小于约-250° F。这些低温还可以被称作超低温或冷冻温度。维持在低温的流体的例子包括液化天然气(liquid natualgas, LNG)、液化石油气(liquefied petroleum gas,LPG)和液氮。所测量的流体的低温导致各种问题，如校准仪的感测装置的不适应、部件(如密封圈)的磨损、以及用于低温流体的流量管的内表面的润滑减�。馔子谑ト蠡Ｌ几忠捕栽诠芟咧辛鞫牡臀虏酚胁涣挤从�。为了解决这些问题，通过间接校准方法来校准在超低温下工作的流量计。一般而言，通过利用并非额定用于超低温业务的校准仪来校准适合于超低温业务的流量计来完成间接校准。首先，流体(通常是水)流过校准流量计，并且以正常方式对校准流量计进行校准以建立用于该校准流量计的流量计因数。然后对实际流动的低温产品使用该校准流量计，以获得测量该低温产品的流量计的流量计因数。结果，利用与通过该流量计传送的实际产品不同(至少密度不同)的产品对该校准流量计进行校准，导致要校准的实际产品流量计的结果不准确。因此，需要一种适于超低温的校准仪，至少需要提高校准仪的耐用性并提供对超低温产品的直接校准。
将参照附图来详细描述示例性实施例，在附图中
图1是用于对流量计如涡轮流量计进行校准的系统的示意图；图2是用于对流量计如超声流量计进行校准的另一系统的示意图；图3是双向活塞型校准仪的示意图；图4是根据本文的教导的活塞的透视图；图5是图4的活塞的侧视图；图6是图4和图5的活塞的截面图；图7是根据本文的教导的校准仪流量管中的活塞的示意图；图8是图7的活塞和校准仪的替代性实施例的示意图；图9-15是包括根据本文公开的原理的活塞发射保持系统的实施例的替代性双向活塞型校准仪的示意图；以及图16是包括根据本文公开的原理的密封圈泄露检测系统的实施例的替代性双向活塞型校准仪的示意图。
具体实施例方式在以下的附图和描述中，在说明书和附图中通常用相同的参考标号来表示相同部件。附图不一定是按照比例绘制的。本发明的特定特征可以在比例上被放大地示出或者有些示意性地示出，并且为了清楚和简明，可能未示出传统元件的一些细节。本公开文件允许实施例的不同形式。尽管在附图中示出和详细描述了特定实施例，但是应理解到本公开文件应被认为是所公开的原理的示例，而不旨在将本公开文件限制到本文示出和描述的内容。要充分认识到，以下讨论的实施例的不同教导可以被单独采用或者以任何适当的组合被采用以产生期望的结果。除非另外指明，否则在以下讨论和权利要求书中，以开放式结尾的方式来使用术语“包括”和“包含”，因此，应当被解释为“包括，但不限于”。术语“连接”、“接合”、“耦合”、“附接”或任何其他描述元件之间的交互的术语的任何形式的使用不意味着将这种交互限制为元件之间的直接交互，而还可以包括所描述的元件之间的间接交互。术语“流体”可以指代液体或气体，而不仅仅涉及任何特定类型如碳氢化合物的流体。术语“管道”、“导管”、“管线”等指代任何流体传送装置。在阅读了实施例的以下详细描述并参照附图之后，上述的各种特性以及以下更详细描述的其他特征和特性对于本领域技术人员来说是很明显的。本文描述的实施例包括适合用于低温流体的校准仪，如活塞型管道校准仪。这种校准仪可以被称作低温校准仪。具体而言，该校准仪用于小于-50° F的低温的流体。更具体而言，该校准仪用于小于-200° F的低温的流体。本文提出的各种部件组合和原理提供了对低温液体的直接校准的低温校准仪或方法。例如，该校准仪中的感测装置被改进用于低温，如通过调整材料成份或替换传感器来进行改进。在一些实施例中，对流量管的内表面的表面抛光进行改进以润滑非平滑(non - lubrous) LNG和LPG产品。在其他实施例中，设置活塞转子(piston rotator)以防止活塞密封圈的劣化。首先参照图3，校准仪100可以替代性地包括检测元件或靶环(targetring) 130，靶环130在沿着活塞102的轴长的各个位置处可任意使用。流量管104包括传感器128，也在沿着流量管104的轴长的各个位置处可任意使用，以检测靶环130的经过。靶环130是用于进入和退出校准仪100的流量管104的校准测量部分的启动激励器。在超低温下，传感器128和靶环130之间的正确通信受到检测器128或靶环130的材料在超低温下的不适应性的不良影响。现在参照图4，图4示出了校准仪202的实施例。活塞202可以用于各种校准仪，如校准仪100。活塞202尤其适合于双向校准仪。活塞202包括带有两个端部206、208的主体230。主体230的中间部分包括与其耦合的环210。活塞主体230的内部部分包括内表面212，板214在内表面之间延伸，通常垂直于活塞202的纵轴。第一组叶片216从板214起延伸。叶片216 —般垂直于板214延伸，但是与板214呈一个角度，以使得叶片可以容纳作用到板214上的流体并对施加到板214的力重定向。叶片相对于板214的角度是可变的。在一些实施例中，第二组叶片类似地放置在板214的相反侧以按照双向的方式起相同的作用。简要地参照图5，所示出的活塞202的侧视图示出了主体230具有端部206、208和环 210。在一些实施例中，环210是与活塞202相关联的靶环。在一些实施例中，环210包括带有磁性的材料。在特定实施例中，环210包括无碳的材料。在示例性实施例中，环210包括高导磁合金(high mu(ii )metal)o在示例性实施例中，环210包括HYMU或HYMU 80金属成份。在示例性示例中，环210包括镍、铁、铜和/或钥的各种组合。靶环210到活塞202的附接被设计为允许靶环210的膨胀和收缩，以使得其可以膨胀和收缩而同时保持不超过万分之一的重复性的恒定物理关系。参照图7，包含活塞202的流量管204可以包括其上安装的磁性拾波线圈232。活塞202被可移动地且往返活动地放置在流量管204的流动通道224中，这样活塞202能够以双向的方式经过磁性拾波线圈232。在靶环210经过拾波线圈232时，环和线圈经由磁阻原理进行通信。靶环210提供磁力通量，该磁力通量被拾波线圈232接收。靶环210以预定的接近程度(称作气隙)经过，导致拾波线圈232的现有磁场偏转。所得到的磁路的磁阻的改变产生电压脉冲，随后电压脉冲被传送给预放大器。预放大器使信号增强，该信号被用于触发校准仪计算机，如本文描述的那些计算机，以从正被校准的流量计中收集流量计脉冲。在另一实施例中，并参照图8，包括一对超声收发器328、330的感测组件被安装在活塞或微型校准仪的流量管304上。收发器328、330还可以被称作超声速收发器。活塞组件302可在流量管304的流量通道324中双向活动。收发器328、330经由直线声学信号332进行通信。当活塞302的前沿(不管是端部306还是端部308)与收发器328、330对准时，信号332被中断。信号332的中断触发校准仪计算机，导致校准仪和校准仪计算机的其余部分以正常方式进行的操作并与本文的教导一致。在其他实施例中，收发器328、330包括电感式直线位移传感器，或适合于发射其他可中断的信号332 (如激光束、LED束、雷达束)。仍参照图7和8，流量通道224和324分别包括内表面226、326。通常，校准仪流量管或筒包括通过可应用的材料规格限定的管道材料。校准仪筒的内部抛光，如表面226、326的抛光，通常用传统的喷涂技术来涂覆浸环氧树脂石墨。由于要被校准的特定碳氢化合物产品(如丁烷、丙烷和LPG)的非润滑性，经抛光的内表面的涂层有助于置换器活塞平滑地移动通过校准仪筒。这是一致精确地进行校准所需要的。然而，这些涂层不适合于本文限定的低温。因此，图7和图8的实施例的表面包括精密抛光。表面226、326的精密抛光允许产品的微观膜被保持在表面226、326，从而使产品固有能够提供的低程度润滑最大化。在示例性实施例中，施加于表面226、326的精密抛光包括通过衝磨、碾磨或研磨获得的32微英寸到16微英寸。参照图6，示出了沿着校准仪活塞202的轴长截取的截面。活塞主体230在其端部206处包括第一环240、第二环242和孔244，主要是为了组装的目的。除了关于靶环210描述的位置之外，环240、242还为放置本文描述的靶环提供了替换性的位置。端部206和另一端部208包括在活塞主体230的周围放置的密封圈248、250。第一组叶片216从板214起沿第一方向延伸，第二组叶片246在与第一方向相反的第二方向上延伸以作用于活塞202的双向移动。此外，叶片216、246角度可变以提供以下更全面描述的功能。一般而言，活塞202上的置换器密封圈248、250提供防漏阻挡物以防止产品从活塞202的一侧传递到另一侧。密封圈248、250可能基于以下两个主要原因而劣化。第一，活塞在正常操作的过程中经过校准仪的摩擦可能随着时间使密封圈表面劣化。通过校准仪的使用频率来确定劣化的时长和密封圈失效。导致活塞组件的磨损的第二种因素是活塞的重量导致的密封圈的重力。集中研究第二种因素能够带来益处。活塞关于其轴的旋转移动，导致活塞202在它被放置于的流量管204中螺旋式移动，将减少磨损因素并延长活塞密封圈的寿命。旋转的叶片216、246提供活塞202的旋转或螺旋移动。垂直于活塞端部引入流体将根据叶片的可变角度A来使活塞旋转。档块可以被放置在与活塞对应的、不受叶片阻碍的校准仪端部。档块通过活塞在流量管或校准仪筒的端部处停止移动来防止叶片变形。尽管流体处于当前的活塞和微型校准仪不能管理的超低温，但是本文的教导包括直接流量计校准方法，从而流到流量计的流体被直接转向校准仪。流体可以被直接引导通过校准仪，然后向下游流动到管道，该管道将产品重新引入到承载管线中。尽管不常见，但是有时候校准仪位于流量计的上游，以使得流体流被引导到校准仪，然后流过流量计。校准仪的目的是提供已知体积，该已知体积与所指示的流量计体积进行比较。然后，利用用于产品的温度、压力和密度参数的校正因数来使这两个体积标准化，以建立流量计因数。经过流量计的流体的体积(由校准时的校准仪体积确定的体积)除以相应的流量计指示的体积来推导出流量计因数。校准仪体积是检测器开关之间置换的体积。如美国石油学会描述的那样,通过所谓的抽水(waterdraw)法的方法通过精确地确定检测器开关之间的体积(也称作校准仪的基本体积)来建立校准仪体积。双向活塞型管道校准仪和整个测量站的精确度，当在小于-50° F的温度下工作时，尤其在接近-220° F的温度下工作时，显著地受到部件材料的限制的影响。阀，如4向阀，在超低温下是不可用的，因此使得其他校准仪类型在超低温下不能工作。校准仪中的检测器感测环和检测器装置不适合于超低温业务。用于非平滑产品如LPG的自润滑涂层不可用于低温业务。本文描述的实施例解决了这些问题和其他问题。用于低温流体的流量计校准仪的示例性实施例包括被配置为直接耦合到承载低温流体的管线的入口，被配置为直接耦合到承载低温流体的管线的出口，在入口和出口之间耦合的流量管，以及可在流量管的流量通道中移动的置换器。其中，流量管和置换器被配置为接收低温流体。在一个实施例中，校准仪还包括耦合到流量管的磁性拾波线圈以及耦合到置换器的磁元件，该磁元件经由磁阻与磁性拾波线圈通信。置换器可以是活塞，磁元件可以是缠绕在活塞上的靶环。在另一实施例中，校准仪包括耦合到流量管的磁性拾波线圈和耦合到置换器的无碳靶元件，无碳靶元件与磁性拾波线圈通信。在另一实施例中，校准仪包括一对超声收发器，该对超声收发器耦合到流量管，并在流量管的流量通道两端传送信号，其中，置换器可在流量通道中移动以使信号中断。在一些实施例中，校准仪的流量通道包括具有精密抛光的内表面。精密抛光在流量通道内表面和置换器之间保持低温流体的微观膜以用于润滑。精密抛光可以在32微英寸到16微英寸的范围内。通过对内表面进行珩磨、碾磨和研磨中的一种来获得精密抛光。在其他实施例中，置换器包括相对于低温流体的流动方向呈一定角度设置的叶片。置换器可以是这样的活塞，该活塞包括一组内部叶片，内部叶片沿着活塞的纵轴延伸并相对于纵轴呈一定角度。叶片响应于低温流体的流动而使置换器旋转。参照图9，双向活塞型校准仪400被示出并被配置为用于低温流体并被配置有“活塞发射保持”设施。双向校准仪400 —般包括多支管(，manifold)414、管道部分405和407、校准仪筒412、旁路部分420和421以及u形弯曲部分424和426，校准仪筒412具有第一端部412a和第二端部412b。多支管414包括入口 402和出口 403，其中入口 402和出口 403被配置为直接与承载流体(如低温流体或超低温流体)的管线耦合。多支管414包括一对入口阀404和406、以及一对出口阀416和418。多支管414通过使用四个独立的阀(入口阀404和406以及出口阀416和418)被配置为允许处理低温流体。然而，在其他实施例中，例如在不需要校准仪直接校准低温流体的情况下，双向校准仪400可以包括四向阀而非多支管 414。两个管道部分405和407直接耦合到多支管414，这两个管道部分被配置为在多支管414和u形弯曲部分424、426和旁路部分420、421之间提供流体连通。u形弯曲部分424耦合在管道部分405和校准仪筒412的第一端部412a之间，而u形弯曲部分426耦合在管道部分407和第二端部412b之间。旁路部分420和421各包括旁路阀422和423，并耦合到筒412。在校准仪400的实施例中，旁路部分420在距第一端部412a有距离420a处耦合到筒412，而旁路部分421在距第二端部412b有距离421a处耦合到筒412。因此，尽管u形弯曲部分424、426提供了管道部分405、407和校准仪412的端部412a、412b之间的流体连通，旁路部分420、421各在管道部分405、407和校准仪筒412中的距端部412a、412b有一定距离的位置(即，在距端部412a、412b有距离420a、421a处放置的位置)之间提供选择性流体连通。校准仪筒412包括放置在其中的活塞型置换器410，活塞型置换器410具有第一端部410a和第二端部410b。校准仪筒412还包括两个检测器428，这两个检测器彼此相距已知距离412c放置。距离412c和筒412的内径影响校准仪400的校准体积。因此，校准仪400可以通过使置换器410沿着检测器428之间的距离412c经过来生成流量计因数，其中，在置换器410经过筒412时置换器410的前侧(例如，当置换器410向第二端412b位移时的第二侧410b)启动检测器428。如之前所描述的那样，在校准仪400的实施例中，置换器410包括无碳靶元件，并且两个检测器428都包括磁性拾波线圈。然而，在其他实施例中，置换器410不需要包括无碳靶元件，并且检测器428可能包括其他形式的检测器，如超声传感器。为了使校准仪精确地测量其校准的体积，来自经过与多支管414耦合的管线的流体流的整个流体体积必须进入校准仪400的入口 402而无需绕过校准仪筒412，例如通过替代性的流体路径泄露。例如，进入入口 402的流体可以通过出口阀416、418而泄露。由于在阀(例如，阀404、406、416和418)从闭合转变到开放或从开放转变到闭合需要一段时间(称作循环时间)，因而需要预试长度408来允许出口阀416在置换器410经过检测器428之前有时间完全密封。由于在校准低温流体时在使用阀多支管(例如，多支管414)而非四向阀时用于入口流体和出口流体的阀的数量增加，因此在启动各个出口(例如阀416或418，依赖于置换器410的行进方向)的闭合与到达完全闭合密封的状态之间的时间段增大，需要更长的预试长度。更长的预试长度导致更长的校准仪筒，由于筒的构造材料昂贵并且为了提供适当的润滑表面抛光还要对筒的内表面进行珩磨和其他机械加工，可能显著增加校准仪的整体成本。为了使低温校准仪中的预试长度(例如，长度408)最小化，校准仪400被配备有活塞发射保持设施。图9、10、11、12、13和14示出了包括活塞发射保持设施的校准仪400的操作。图11、12示出了校准仪400的“出”校准过程和“回”校准过程。首先参照图9，在启动了第一校准过程或出校准过程之前，所有阀(即，入口 404、406、出口 416、418和旁路422、423)处于开放位置，并且置换器410的第一端部410a被放置为邻近于校准仪筒412的第一端部412a。在校准过程开始时，入口阀406和出口阀416开始闭合，将流体流从入口 402引导通过开放的旁路阀422并沿着流体流路径430。随着沿着流路径430流动的流体流过旁路阀420并进入校准仪筒412，来自流路径430中的流体的压力开始压迫置换器410的第二端410b。来自沿着流路径430的流体流的压力所产生的力量起作用以将置换器410“保持”在邻近于校准仪筒412的第一端412a的位置处。接下来参照图10，一旦入口阀406和出口阀416已完全闭合，因此防止任何流体逃出，旁路阀422开关闭合。随着旁路阀422开始闭合，流体流开始沿着流体流路径432转向通过左侧管道U形弯曲424。沿着流路径432通过U形弯曲424的流体流压迫置换器410的第一端部410a (上游端)。在旁路阀422从开放状态转变到闭合状态的同时，在流路径432中的流体的一部分持续流过旁路阀422 (由箭头示出)，导致来流路径432中的流体的各个部分的流体压力作用在置换器410的各个端部410a、410b上。参照图11，一旦 旁路阀422已经完成其循环时间并且被完全闭合，从而防止流体流过旁路420，则进入入口 402的整个流体流沿着流体流路径434流过左侧的U形弯曲424。从而，流体流434以高加速度发射置换器410，直到匹配耦合到入口 402的管线内的流体的体积流速，现在整个流体流都作用于活塞410的第一端410a上。在校准仪400的实施例中，在置换器410的第二端部410b经过检测器428并进入距离412c的点之前，沿着流路径434流动的流体的体积流速已经与经过耦合到入口 402的管线的流体的体积流速匹配。参照图12，在置换器410已经过校准仪筒412的校准部分412c并且第二端部410b已经沿着筒412的第二端部412b停止之后，阀406、416和422被开放，结束第一校准过程或出校准过程。一旦置换器410已经在筒412的第二端部412b处停止，则已经进入入口 402的流体可以沿着流体流路径436、438经由旁路421离开校准仪400。参照图13，一旦所有的阀(S卩，阀406、416和422)都已完全开放，则通过闭合入口阀404和出口阀418来开始第二个回校准过程。随着入口阀404和出口阀418开始闭合，从管线进入入口 402的流体开始沿着流体流路径440流过旁路部分421和阀423，压迫置换器410的第二端部410b。
参照图14，一旦入口阀404和出口阀418完成闭合，则旁路部分421的旁路阀423开始闭合，则将进入入口 402的流体流的一部分沿着流体流路径442转向通过右侧U形弯曲部分426。最后参照图15，一旦部分421的旁路阀423完全闭合，则进入入口 402的整个流体流沿着流体流路径444流动，强制作用在置换器410的第二端410b上，使置换器410回到校准仪筒412的第一端412a，并完成双向校准仪400的第二个校准过程或回校准过程。回头简单参照图6，由于需要高度精确地计算在给定校准过程中置换的流体的体积，活塞202的密封圈248、250保持充分的密封完整性很重要。在流量管内在给定校准过程中被使得通过密封圈泄露从活塞的一侧转移到另一侧的任何流体将不被包括在活塞置换的液体的体积内，并且因此在计算经过流量计的流体体积(校准仪体积)时导致误差。该误差接着将对校准仪的精确性有不良影响，这是因为流量计的流量计因数是通过校准仪体积除以相应的流量计指示的体积计算得到的。此外，通过来自正常操作的摩擦，密封圈可能磨损并失去形成优良密封的能力。而且，在需要更大更重的活塞的应用中，由于高体积流速或涉及非润滑流体(如，LNG)的应用而导致增大摩擦。为了防止受到密封失效的损害，必须周期性地从校准仪拆卸活塞并检查活塞。为了减轻该过程所花费的费用和时间，在校准仪实施例中可以包括“密封圈泄露检测”装置。参照图16，包括密封圈泄露检测特征的校准仪500所包括的部件与图3所示的校准仪的部件类似，并因此类似地标示。此外，校准仪500还包括端口 501、流体管线502、泵503和压力指示器504。端口 501耦合到校准仪500的流量管104并在流量管104和流体管线502之间提供流体连通。泵503还耦合到管线502并与管线502流体连通，因此，在启动时，泵503可以经由流体管线502泵浦或置换来自流量管104的流体。压力指示器504还耦合到流体管线502并与流量管104流体连通，并因此指示流量管104内的实际流体压力。
仍参照图16，在校准仪500的活塞102静止位于流量管104内时，通过产生活塞102的密封圈506和508所包围的容积510之间的压力差(S卩，流量管104的内径和活塞102的外径之间的环形间隙)以及流量管104的其余部件中的容积，可以测试活塞102和活塞密封圈506和508的整体而不用拆卸校准仪500 (例如，通过将流量管102开放到空气中，从流量管104中拉出活塞102，等等)。在不拆卸校准仪500的情况下，通过启动泵503以尝试产生被两个活塞密封圈506和508所包围的容积510内的真空，通过经由流体管线502将流体从容积510中泵浦出来并泵浦到周围的空气中，可以检查活塞密封圈506、508的整体。在泵503被启动时，可以使用压力指示器504来确定泵的抽吸是否已导致容积510内基本真空，意思是密封圈506和508将流量管104内的其余流体密封在外部。如果通过泵503从容积510中泵浦流体的动作不能产生基本真空，则校准仪的操作员将认定密封圈506和508失效，并可以拆卸活塞102以进行所需的修理。上述讨论是为了示出本公开文件的原理和各种实施例。尽管已经示出和描述了特定实施例，但是在不背离本公开文件的精神和教导的情况下，本领域技术人员可以对这些实施例进行修改。本文描述的实施例仅是示例性的，而不是限制性的。因此，保护范围不受上述描述的限制，而仅受所附权利要求的限制，并且保护范围包括权利要求的主题内容的全部等同物。
权利要求
1.一种流量计校准仪，包括 被配置为接收流体流的入口； 被配置为输出流体流的出口； 具有第一端部和第二端部的流量管，其中 所述流量管与所述入口流体连通并位于所述入口的下游；以及 所述流量管与所述出口流体连通并位于所述出口的上游； 放置于所述流量管内的置换器；以及 与所述入口流体连通并位于所述入口的下游的旁路阀，其中，所述旁路阀具有开放位置和闭合位置，所述开放位置被配置为在所述入口和所述置换器的下游侧之间产生流体连通，而所述闭合位置被配置为将所述置换器从所述流量管的所述第一端部移动到所述流量管的所述第二端部。
2.根据权利要求1所述的流量计校准仪，还包括 与所述入口和所述流量管流体连通的入口阀；以及 与所述出口和所述流量管流体连通的出口阀； 其中，所述入口阀和所述出口阀能被开动以启动校准过程。
3.根据权利要求1所述的流量计校准仪，还包括与所述入口和所述出口流体连通的四向阀。
4.根据权利要求1所述的流量计校准仪，还包括与所述入口流体连通并位于所述入口的下游的第二旁路阀，其中所述第二旁路阀具有开放位置和闭合位置，所述开放位置被配置为在所述入口和所述置换器的下游侧之间产生流体连通，而所述闭合位置被配置为将所述置换器从所述流量管的所述第二端部移动到所述流量管的所述第一端部。
5.根据权利要求2所述的流量计校准仪，其中，所述旁路阀被配置为在所述入口阀和所述出口阀的循环时间期间将所述流体流引导到所述置换器的下游。
6.根据权利要求5所述的流量计校准仪，其中，所述旁路阀被配置为当已经过了所述A口阀和所述出口阀的循环时间时将所述流体流从所述入口引导至所述置换器。
7.根据权利要求4所述的流量计校准仪，还包括 与所述入口和所述流量管流体连通的第一入口阀和第二入口阀；以及 与所述出口和所述流量管流体连通的第一出口阀和第二出口阀； 其中，所述第一入口阀、所述第二入口阀、所述第一出口阀和所述第二出口阀能被开动以启动校准过程。
8.根据权利要求4所述的流量计校准仪，还包括与所述入口和所述出口流体连通的四向阀。
9.一种流量计校准仪,包括 被配置为引入流体流的入口阀； 被配置为输出流体流的出口阀； 具有第一端部和第二端部的流量管，其中 所述流量管与所述入口阀流体连通并位于所述入口阀的下游；以及 所述流量管与所述出口阀流体连通并位于所述出口阀的上游； 放置在所述流量管内的置换器；与所述入口阀、旁路流量通道和出口阀流体连通的旁路阀； 其中，所述旁路阀被配置为在所述入口阀和所述出口阀的循环时间期间将来自所述入口阀的流体流弓I导通过所述置换器并引导到所述出口阀。
10. 一种流量计校准方法，包括 使流体流过校准仪的流体入口； 将所述流体引导通过开放的旁路阀并引导到放置在流量管内的置换器的下游，并引导通过流体出口； 闭合所述旁路阀以将所述流体流重新引导到所述置换器；以及 响应于所述旁路阀的闭合而在所述流量管中移动所述置换器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述入口阀和所述出口阀的循环时间期间将所述流体流弓I导通过所述开放的旁路阀。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括 在使所述流体流过所述校准仪的所述流体入口之后，闭合第一入口阀和第一出口阀；以及 在闭合所述第一入口阀和所述第一出口阀之后闭合所述旁路阀。
13.根据权利要求10所述的方法，在所述置换器已经移动通过所述流量管之后，还包括 启动第二校准过程； 开放第一入口阀、第一出口阀和旁路阀； 闭合第二入口阀和第二出口阀；以及 在闭合所述第二入口阀和所述第二出口阀的同时，引导流体流通过开放的旁路阀和所述流量管内的所述置换器的下游，并引导通过所述第一出口阀。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括 在已经闭合所述第二入口阀和所述第二出口阀之后，闭合所述第二旁路阀以将所述流体流重新定向到所述置换器；以及 响应于所述第二旁路阀的闭合使所述置换器移动通过所述流量管。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，当已经过了所述入口阀和所述出口阀的循环时间时闭合所述旁路阀。
16.一种流量计校准仪，包括 流量管； 放置在所述流量管内的具有多个密封圈的置换器； 与所述流量管流体连通的流体管线； 与所述流体管线流体连通的泵机构，用于在围绕所述置换器的所述流量管的容积与所述置换器的所述密封圈所封闭的容积之间产生压力差；以及 与所述流体管线流体连通的压力指示器，用于指示所述置换器的所述密封圈所封闭的容积内所包含的流体的压力。
17.根据权利要求16所述的流量计校准仪，其中，所述流体管线和所述置换器轴向对准，以使得所述流量管与所述置换器的密封圈所封闭的流体的容积流体连通。
18.一种流量计校准方法，包括启动耦合到流量管线的泵机构；以及 响应于所述泵机构的动作来检测置换器的密封圈所封闭的容积与围绕所述置换器的流量管的容积之间的压力差。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括如果所述压力差不是基本上真空，则表明密封圈失效。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括更换所述置换器的所述密封圈。
21.根据权利要求18所述的方法，还包括在启动所述泵机构之前，对准置换器，以使得连接到所述流量管的所述流量管线在所述置换器的所述密封圈之间对准。
全文摘要
本发明涉及低温校准仪和方法。流量计校准仪包括被配置为接收流体流的入口；被配置为输出流体流的出口；具有第一端部和第二端部的流量管；放置于流量管内的置换器；以及与入口流体连通并位于入口的下游的旁路阀，其中，旁路阀具有开放位置和闭合位置，开放位置被配置为在入口和置换器的下游侧之间产生流体连通，而闭合位置被配置为将置换器从流量管的第一端部移动到流量管的第二端部。流量管与入口流体连通并位于入口的下游；以及流量管与出口流体连通并位于出口的上游。
文档编号G01F25/00GK103048030SQ20121039175
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月15日 优先权日2011年10月14日
发明者唐纳德·M·戴, 德鲁·S·韦弗 申请人:丹尼尔测量和控制公司
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