CN101943325A - 一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置及方法，适用于对用户燃气系统的不同区段的检测，该检测装置由供气阀门和电气控制系统组成；电气控制系统的电气控制器由气体压力传感器(4)、供气阀门的电控执行机构(3)、气敏型燃气报警器以及数据处理器组成；所述供气阀门启闭件(2)的进气端设置一个接入口(1.1)与第一气体压力传感器(4)连接，供气阀门启闭件(2)的出气端设置一个接入口(1.2)与第二气体压力传感器(4)连接；所述的第一气体压力传感器与第二气体压力传感器连接至数据处理器。本发明能够对用户燃气系统实现主动的、全方位的检测和保护；并且能够给燃气用户提供一个安全、方便的使用燃气的环境。

Description

一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置及方法

技术领域

本发明涉及检测与保护燃气系统的的技术领域，尤其适用于对用户燃气系统的不同区段检测的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置及方法。

背景技术

目前对于燃气系统的燃气泄漏检测技术往往是采用“气敏”检测方式，利用对“燃气”敏感的电子元件作为传感器，亦称：可燃气体传感器，辅以相应的电子电路组合而成。“气敏”检测方式有两大问题：第一是在使用燃气的空间(一般是厨房)中，燃气传感器容易被油雾、水蒸气等污染，从而使其丧失功能。第二就是“气敏”检测方式属于被动检测，检测空间范围有限，只能对安装点附近的空间进行检测。还有的技术方案(中国专利：CN03159275.9；CN200710148666.1)只能在未使用燃气前，对“用户区段”的燃气系统进行泄漏检测，不能在使用燃气时进行“泄漏”检测。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置及方法，能够对用户燃气系统实现主动检测，能够全方位的检测和保护用户的燃气系统；无论用户区段的燃气管道走向的复杂性都不影响检测结果；并且能够给燃气用户提供一个安全、方便的使用燃气的环境。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，用于检测用户区段燃气泄漏的压力变化检测装置，由供气阀门和电气控制系统组成；电气控制系统由电气控制器和控制盒组成；电气控制器由气体压力传感器、供气阀门的电控执行机构、气敏型燃气报警器以及数据处理器组成；所述供气阀门启闭件的进气端设置一个接入口与第一气体压力传感器连接，供气阀门启闭件的出气端设置一个接入口与第二气体压力传感器连接；所述的第一气体压力传感器与第二气体压力传感器连接至数据处理器。

所述的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，所述供气阀门，为阀门的开启口可处于由全开启至全关闭之间任意开启大小的电控供气阀门，电控供气阀门启闭件的电控执行机构与数据处理器连接。

所述的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，所述供气阀门为具有手动和电控均可驱动的供气阀门。

所述的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，所述用户区段的用于检测燃气源段燃气泄漏的气敏式检测装置与供气阀门及前端的燃气源段均设置在封闭的空间，弥补了气敏型的燃气传感器易污染与对微量泄漏不敏感的缺陷；在该封闭空间内还设置有排气风扇；所述燃气源段可以是管道燃气入户之后与供气阀门之间的供气管道，或为独立的燃气罐。

所述的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，所述电气控制系统：一是电气控制器，由气体压力传感器、供气阀门的电控执行机构、气敏型燃气报警器以及数据处理器等组成；数据处理器，由快速检漏模块、余压自动监测泄漏模块、智能计算判断模块、执行驱动模块和语音告示模块等组成；二是控制盒，由供气阀门开启键、供气阀门关闭键、灶具类用具启用键、热水用具启用键、检漏键及语音告示用的扬声器、指示灯等组成；所述控制盒与电气控制器采用无线或有线通讯的方式。

一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的方法，在燃气使用过程中采用节流式压力检测法，对供气阀门前、后两个气体压力传感器检测到的燃气压力数据进行处理；对于一个供气阀门当量开启口和燃具的开启口都确定的燃气系统，通过两只气体压力传感器检测到的压力值的变化量的不同，判断用户区段有无燃气泄漏的情况，给用户提供安全的保护，所述节流式压力检测法如下：

在使用燃气时，

1、当电气控制系统接到监控指令，把处于最大开启口的供气阀门的开启口逐渐关小——节流过程；此过程中，阀后气体压力传感器检测到的压力值逐渐变小；

2、当阀前气体压力传感器检测到的压力值刚刚变大，在0至20帕之间时，此时的供气阀门的开启口即为供气阀门当量开启口；

在阀门当量开启口这种状态下的压力检测，可利用两只气体压力传感器检测到的压力值的变化量的大小，来辨别是供气压力变化还是阀后管道流量变化，其辨别方法如下：

1).当阀前气体压力传感器压力值的变化量大于阀后气体压力传感器压力值的变化量时，是供气压力变化引起的，为正常状态无燃气泄漏；

2).当阀后气体压力传感器压力值的变化量大于阀前气体压力传感器压力值的变化量时，是阀后管道流量变化引起的，有如下两种情况：

2.1).如果阀后压力值变大，就是用户调小了燃气使用量或关闭其中的燃气用具，属于正常状态；

2.2).如果阀后压力值变小，就是用户增加了燃气使用量或产生了泄漏，要求用户输入“确认”信号，否则认为是泄漏，将关闭供气阀门；

a.)对手动调整用气量即火焰型的燃气用具在使用中的检测：

当开启燃气灶具，或调大用气量即调大火焰时，两只气体压力传感器(4)检测到的压力值将变小；在短时间内，应按下控制盒上的“灶具类用具启用按键”，即用户输入“确认”信号，电气控制系统“确认”是用户在调大用气量，而不是泄漏引起的流量增加而产生的压力值变化；

或用另一种“确认”方式，当用户开启燃气灶具，或手工调大用气量后，在短时间内必须调小用气量，然后再调大用气量，即检测到的压力值为：变小——变大——变小，而电气控制系统识别为：用户在调大用气量，而不是泄漏引起的流量增加引起的压力值变化；如果出现了以上两种确认方式的任意一种，电气控制系统收到后，就发出“监控”指令，进入节流式压力检测工作状态；每当用气量变大——燃气压力值变小，必须有用户确认信号，否则视为泄漏，电气控制系统进入保护状态，通过电控执行机构关闭供气阀门；

b.)对自动调整用气量即火焰型的燃气用具在使用中的检测方法，自动调整型燃气用具在使用中燃气用量是变化的：初始启用时，该燃具处于室温状态，用气量为最大值，自动调整型燃气用具工作一段时间后，水温或气温达到用户设定温度时，燃气用具将保留火种甚至熄灭——不保留火种，该状态下用气量是最小的，为燃气使用量的第一个循环周期；

则当在该燃具开启后，按下控制盒上的“热水用具启用按键”，电气控制系统发出监控指令，进入节流式压力检测工作方式：

在节流式压力检测的过程中，检测并记录下燃气使用量在第一个循环周期内的最大用气量和最小用气量，即两个极限用气量时的两只气体压力传感器(4)所对应的压力值以及对应的供气阀门当量开启口的大小；在此后的使用燃气的时段，供气阀门的开启口，总是在燃气使用的最大与最小的两个极限量时，恢复到第一个循环周期内相应的两个极限用气量时的阀门当量开启口，再对两只气体压力传感器此时所检测的压力值与第一个循环周期内的该压力值进行对比，通过计算压力值的变化量判别有无泄漏口的产生。

一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的方法，在未使用燃气时，通过对用户区段的燃气系统的压力变化率与压力变化值的检测，判断燃气是否有泄漏的情况，包括：余压检漏法、快速检漏法；

a.)余压检漏方法，其步骤如下：

在供气阀门启闭件后端的气体压力传感器；每次燃气用具使用完毕，先关闭所有的燃气用具的用气阀门，再关闭供气阀门；通过该气体压力传感器检测燃气系统遗存压力对时间的变化，用余压变化率判别用户燃气系统气密的良好或泄漏，当比较余压压力变化率大于允许的余压压力变化率，判定该燃气系统存在泄漏；

余压自动检测程序：当供气阀门关闭，电气控制系统自动进入余压检测程序，余压检漏至下次用户使用燃气前，该气体压力传感器始终检测压力变化率；如果该燃气系统存在泄漏，当用户使用控制盒的供气阀门开启按键开启时，供气阀门亦不开启，并用语音告示用户：“管路有泄漏，请检修”，待检修后，重新按检漏按键检漏，确认没有泄漏，供气阀门恢复开启功能；

b.)快速检漏方法，其步骤如下：

在供气阀门启闭件前端安置的气体压力传感器，关闭所有的燃气用具的用气阀门后，再开启供气阀门，待系统压力稳定后，检测这两种状态下压力值，该两个压力值的差值与允许的压力差值进行比较，可对该燃气系统的密封性能作出判断；当大于允许的压力差值时，说明该燃气系统存在泄漏，该系统进入保护状态，当用户使用供气阀门开启按键开启时，供气阀门亦不开启，并用语音告示用户：“管路有泄漏，请检修”；待检修后，重新按检漏按键检漏，确认没有泄漏，供气阀门恢复开启。

快速检漏程序：用户按下控制盒上的检漏按键，进入快速检漏程序；供气阀门启闭件前端安置的气体压力传感器先检测此时供气压力值；然后再开启供气阀门，当气体压力传感器压力值稳定后再次检测压力值；通过检测和计算这两种状态下的压力值的差值以及压力差值是否超标；如果超标，语音提示有泄漏，进入保护状态，供气阀门将不能开启；当用户使用供气阀门开启按键开启时，供气阀门亦不开启，并用语音告示用户：“管路有泄漏，请检修”，检修后，重新按检漏按键检漏，确认没有泄漏，供气阀门恢复开启。

一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的方法，用于检测用户燃气系统的燃气源段的燃气泄露的检测方法；封闭供气阀门与之前的燃气源段的空间，且在该封闭的空间内设置有气敏型燃气泄漏报警器和排气扇，当该封闭空间有燃气泄漏时，将关闭供气阀门，禁止使用燃气，且用语音告示用户，并开启该封闭空间的排气扇予以保护。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置及方法，能够对用户燃气系统实现主动检测，即对用户燃气系统的两个区段：“用户区段”和“燃气源段”，分别采用不同的方法进行检测。所述“用户区段”包括“燃气用具”(燃气灶、燃气热水器、壁挂炉以及燃气汽车等)与本装置的“供气阀门”以及这两者之间的“连通管道”——采用压力检测的方法。所述“燃气源段”是：本装置的“供气阀门”之前的燃气气源(燃气钢瓶)或燃气管道进入用户室内的管道——采用“气敏”检测的方法。

在用户区段对泄漏的检测；使用本发明所述的“节流式”压力检测方式，可以在使用燃气的过程中，通过检测阀前和阀后这两只传感器的压力值的变化量，区分出是供气压力变化还是管道流量变化，解决了在输送过程中“利用压力传感器”检测泄漏的一个难题；采用“余压检漏方法”，对燃气系统在不使用燃气时的用户区段的密封性进行检测；

这两种检测方式的组合，基本构成了对用户区段的“全天候——所有时段”的检测；

采用“快速检漏方法”，方便用户维修燃气管道或燃具后以及任意时刻，对用户区段的密封性进行快速的检测；

在燃气源段对泄漏的检测；采用封闭该段空间的方式，弥补了气敏型的燃气传感器易污染与对微量泄漏不敏感以及检测空间有限的缺陷；

综上所述，本发明采取的技术方案，可以“全天候与全方位”的检测和保护用户的燃气系统；采用本发明所述的检测方法，无论用户区段的燃气管道走向的复杂性——沿地面或架在空中，或穿越封闭与敞开相间的空间，以及长度如何，都不影响检测结果；并且不需要用户保养及维护；给燃气用户提供了一个安全、方便的使用燃气的环境。

附图说明

图1是本发明的供气阀门和气体压力传感器连接的结构示意图；

图1中：1-阀体；2--启闭件；3-阀门的电控执行机构，为步进电机或伺服电机；1.1-为阀前压力检测管道接入口；1.2-为阀后压力检测管道接入口；4-气体压力传感器；4.1-电信号接线脚；4.2-被测介质入口；5-介质导管；亦可不使用介质导管5，直接将气体压力传感器4的进气孔分别置于阀前1.1或阀后1.2压力检测管道接入口中，采用密封的方式固定在-阀体1上。

具体实施方式

如图1所示，一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置及方法，适用于管道燃气输送的终端用户或使用一个独立的燃气气源的用户；管道燃气的终端用户可在燃气管道的入户处安装本装置的供气阀门；燃气钢瓶用户可在钢瓶减压阀之后安装本装置的供气阀门。一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，为用于检测用户区段燃气泄漏的压力变化检测装置，由供气阀门和电气控制系统组成；电气控制系统由电气控制器和控制盒组成；电气控制器由气体压力传感器4、供气阀门的电控执行机构3、气敏型燃气报警器以及数据处理器组成；所述供气阀门的电控执行机构3为步进电机或伺服电机等；所述供气阀门启闭件2的进气端设置一个接入口1.1与第一气体压力传感器4连接，供气阀门启闭件2的出气端设置一个接入口1.2与第二气体压力传感器4连接；或通过介质导管5将阀体1的阀前压力检测管道接入口1.1或阀后压力检测管道接入口1.2分别与阀前或阀后气体压力传感器4的被测介质入口4.2连接。所述的第一气体压力传感器4与第二气体压力传感器4的电信号接线脚4.1连接至数据处理器。

所述数据处理器包括：具有采集气体压力值信号的快速检漏模块、余压自动监测泄漏模块、智能计算判断模块、执行驱动模块和语音告示模块等组成；所述气体压力传感器的电信号传输给数据处理器，通过人机交互的语音告示模块告知用户，并通过执行驱动模块驱动具有手动和电控均可驱动的供气阀门；控制盒安置有供气阀门开启键、供气阀门关闭键、灶具类用具启用键、热水用具启用键、检漏键及语音告示用的扬声器、指示灯；所述控制盒与电气控制器采用无线或有线通讯的方式。

所述用户燃气系统采用燃气行业允许的各种材料制作的输气管道，输气管道的最长尺寸：铝塑管长度不限，软胶管不长于2米；与燃气用具：灶具、热水器、壁挂炉、或燃气发动机等燃气用具组成；对于燃气发动机的燃气输送管应按照该行业或国家标准选取。

所述用户燃气系统是由管道燃气输送的终端管路为进入室内的管道，或一个独立的燃气气源为燃气钢瓶，通过本装置的供气阀门并用管道与燃气用具连通组成；所述用户区段检测装置包括：一种供气阀门，阀前与阀后的两只气体压力传感器——分别设置在供气阀门启闭件的两侧，与一个阀前接入口和阀后接入口连通；所述阀前与阀后气体压力传感器的电信号分别传输给数据处理器；所述供气阀门的电控执行机构与数据处理器电连接；所述用于本装置的供气阀门以及之前的“燃气源段”封闭空间内的检测与保护装置，为该封闭空间内设置的“气敏型”燃气泄漏报警器和排气扇，也与数据处理器电连接；所述燃气源段可以是管道燃气入户之后与供气阀门之间的供气管道，或为独立的燃气罐。即用户区段的用于检测燃气源段燃气泄漏的气敏式检测装置与供气阀门及前端的燃气源段均设置在封闭的空间，弥补了气敏型的燃气传感器易污染与对微量泄漏不敏感的缺陷。

所述供气阀门为阀门的开启口可处于由全开启至全关闭之间任意开启大小的电控供气阀门，即阀门的开启口在全开启至全关闭的过程中可以处于任意大小的管道阀门。该电控供气阀门启闭件(2)的电控执行机构(3)与数据处理器连接。所述供气阀门为具有手动和电控均可驱动的供气阀门。如：手-电控节流阀，或为手-电控球形阀门等等阀门；采用手-电控供气阀门，是便于当偶尔停电时，用户可以手动开启供气阀门使用燃气——停电后，不能检测燃气系统的泄漏和提供相应的保护。

所述快速检漏模块接到“检漏”信号后，利用阀前传感器与阀门的启一闭，通过采集处理压力数据模块快速检测燃气系统有无泄漏，并通过语音告示检测模块告示用户结果：正常，或需要检修，具有在不使用燃气时的快速检漏功能。

所述余压自动监测泄漏模块通过采集阀后传感器的电信号，通过实时采集处理压力数据模块监测燃气系统有无泄漏，并通过语音告示检测模块告示用户结果：正常，或需要检修。

一种主动检测燃气系统泄漏与保护的方法，包括：A、在未使用燃气时，对“用户区段”的燃气系统压力的变化进行检测与保护；B、在燃气使用过程中对“用户区段”的燃气系统压力的变化进行检测与保护；C、对“燃气源段”的局部封闭空间进行“气敏”检测与保护。

A、在未使用燃气时，通过对“用户区段”的燃气系统的压力变化值或压力变化率的检测，判断燃气是否有泄漏的情况，包括：快速检漏法——压力变化值的比较、余压检漏法——压力变化率的比较；

A-a.快速检漏方法：在供气阀门启闭件的前端，安置一个气体压力传感器；关闭所有的燃气用具的用气阀门后，再开启供气阀门，待系统压力稳定后；检测并计算这两种状态下的压力值与差值，就可对该燃气系统的密封性能作出判断；当大于“允许的压力差值”时，说明该燃气系统存在泄漏，进入“保护状态”——供气阀门不能开启。

快速检漏程序：用户按下控制盒上的“检漏”按键后进入“检漏”程序；首先检测供气阀门未开启时的供气压力值，然后开启供气阀门，待压力值稳定后再次检测压力值；计算这两种状态下压力值的差值是否超标，得出检测结果。

例如：供气压力值在500帕时，如果存在一个刚刚可观察到气泡的最小泄漏口时，使用“快速检漏法”检测到的压力差值为20帕左右，就可将允许的压力值的差值设置为略小于20帕，例如19帕，这个数值就是以后判断压力值的差值是否超标的标准。

如果超标，系统进入保护状态——供气阀门将不能开启，并可用语音提示有泄漏。如果用户使用按键开启方式，按下控制盒上的“供气阀门开启”按键，供气阀门亦不开启，并用语音告示用户：“管路有泄漏，请检修”；待检修后，重新按“检漏”按键检漏，确认没有泄漏，供气阀门恢复开启功能。

A-b.余压检漏方法：每次燃气使用完毕，先关闭所有的燃气用具的用气阀门，再关闭供气阀门后；燃气系统的用户区段内遗存压力随时间的变化即为“余压变化率”；在供气阀门启闭件的后端安置的气体压力传感器，检测余压变化率，当余压变化率大于“允许的余压变化率”时，判定该燃气系统存在泄漏；

例如：供气压力值在500帕时，有一个可观察到“气泡”的“泄漏口”时，使用“余压检漏方法”检测，压力变化率为70帕/秒左右，那么“允许的余压变化率”可设置为69帕/秒。

余压自动检测程序：每当供气阀门关闭时，电气控制系统自动进入余压检测程序，余压检漏至下次用户使用燃气前，该气体压力传感器始终检测压力变化率；如果该燃气系统存在泄漏，处理方式与保护方式同上述的A-a.。

B、在燃气使用过程中，对“用户区段”的燃气系统的压力变化进行检测，判断燃气是否有泄漏的情况；

先说明一下用气量调整方式不同的两种类型的燃气用具及相应的原理与实验现象；

一种是用气量或火焰“手动调整”型，例如：灶具，其燃气用量由手动确定；一种是用气量或火焰“自动调整”型，例如：热水器与壁挂炉，其内部配置有“燃气比例阀”、“切换电磁阀”等，该类燃气用具的控制系统可自动控制燃气用量。

从“伯努利原理”可知：用气量大时燃气管道中的流速就大，气体压力传感器检测到的该燃气管道的相对压力值就小，反之亦然。

实验观察到：管道燃气——煤气、天然气或沼气的供气压力一般是“上下波动”的，且燃气用具使用的燃气量也是变化的。一般情况下，在供气阀门启闭件的前端与后端的这两个气体压力传感器，或简称为：“阀前传感器”与“阀后传感器”检测的压力值的变化量基本吻合，不能分辨出是供气压力波动还是阀后管道流量变化——燃气用具的“开启口”数量或大小的变化或泄漏引起的。为了分辨出是供气压力波动还是阀后管道流量变化，引起的两只传感器检测到的压力值变化，采用如下的方法：

首先要把供气阀门的“开启口”的大小调节到与所有正在使用的燃气用具的“开启口”总和相当。调节的方法是当电气控制系统接到“监控”指令，把处于最大开启口的供气阀门的开启口逐渐关小——节流过程；此过程中，阀后传感器检测到的压力值逐渐变小，当阀前传感器检测到的压力值刚刚变大0至20帕时——此刻的供气阀门“开启口”就是在此种供气压力和使用的燃气用具都确定时的供气阀门的“阀门当量开启口”。实验结果看到，在当供气阀门“开启口”处于阀门当量开启口时的状态下时：灶具的火力即火焰颜色、火焰高度以及火焰面积，基本无变化，不影响用户的使用。

当供气阀门“开启口”处于“阀门当量开启口”时，会出现下述特殊现象：当供气压力变化时，阀后传感器检测到的压力值的变化量小于阀前传感器检测到的压力值的变化量；而当阀后管道流量变化——燃气用具的“开启口”数量或大小的变化以及产生了泄漏，阀后传感器检测到的压力值的变化量“远远大于”阀前传感器检测到的压力值的变化量。

由以上的实验结果，得出结论：对于一个阀门当量开启口和燃具的开启口都确定的燃气系统，依据两只传感器检测到的压力值的变化量的不同，可判别是哪一种原因引起的压力值变化。阀前传感器压力值的变化量大于阀后传感器压力值的变化量时：是供气压力变化引起的。阀后传感器压力值的变化量大于阀前传感器压力值的变化量时：原因是阀后管道流量变化——燃具的“开启口”数量或大小以及产生了泄漏口的变化引起的；以上检测方法为：“节流式”压力检测法。

B-a.对用气量或火焰是“手动调整”型的燃气用具在使用中的检测：

开启燃气用具或者调大用气量或火焰时，以及“用户区段”产生意外泄漏时，两只压力传感器检测到的压力值将变小，在一定时间内(如：在15秒内)，应按下控制盒上的“灶具类用具启用”按键。目的是便于电气控制系统识别是用户在调大用气量，而不是泄漏引起的流量增加产生的压力值变化；如果是泄漏，用户一般不知道，所以不可能也不会在上述的时间段内给出按键“确认”信号，从开启燃具到按键“确认”之间的时间段是“检测盲区”，后述的情况均同。所述一定时间的15秒内，为该时间的长短的设定原则：给用户一定的操作时间来确认要使用或调大燃气用量以及考虑可能是燃气泄漏，应该取最短的时间等因素，选取合理的一个时间段。

也可采用另外一种确认方式：用户手工调大用气量后，在一定时间内必须回调及调小用气量，再调大到所需要的用气量；在一定的时间内回调一下用气量的目的是，便于电气控制系统识别是用户在调整及调大用气量，而不是泄漏引起的流量增加——泄漏引起的压力值变化，不会出现多次逆向变化，即压力值变小——变大——变小。

如果没有出现以上两种“确认”方式的任意一种，电气控制系统认为是出现了“泄漏”，进入“保护状态”，将关闭供气阀门并用语音告示用户。

如果出现了以上两种“确认”方式的任意一种，电气控制系统收到后，就发出“监控”指令，进入“节流式”压力检测工作状态。

在使用中，调小用气量或火焰时，压力值变大——阀后传感器压力值的上升变化量远大于阀前传感器压力值的上升变化量，电气控制系统默认该流量及压力值变化为正常情况，不需要用户确认信号，电气控制系统发出“监控”指令，再次进入“节流式”压力检测状态。

B-b.对“用气量或火焰”是自动调整型的燃气用具在使用中的检测：

该类型燃气用具——热水器或壁挂炉，使用中燃气用量是变化的；初始启用时，由于整个燃气用具系统处于室温，故而用气量最大；工作一段时间后，水温或气温达到用户设定温度时，燃气用具将“保留火种”甚至“熄灭”——不保留火种，用气量是最小的；为燃气使用量的第一个循环周期。如果没到设定的水温或气温，就没有这个后面所说的工作状态。

该类型燃气用具开始工作后的一定时间内，也必须按下控制盒上的“热水用具启用”按键确认，否则，电气控制系统也将认为是“泄漏”，而关闭供气阀门。按键后，电气控制系统发出“监控”指令——进入“节流式”压力检测。

在整个“节流式”压力检测的过程中，电气控制系统首先在第一个循环周期中检测并“记录”上述两个用气极限量时，两只传感器所对应的压力值以及对应的阀门当量开启口的大小。在随后的循环周期中，当燃气使用量接近最大或最小的某个“极限”量时，电气控制系统自动调节供气阀门的开启口，即调整为最初记录的对应的阀门当量开启口；根据此时阀前与阀后传感器检测到的压力值，与在第一个工作循环中检测并“记录”的两只传感器所对应的压力值计算和比较，判别是否有泄漏口的产生，判别方法同上述的B-a.。

C、对于“燃气源段”的管道的检测与保护；

“燃气源段”采用盖板式封闭方式，本装置的“供气阀门”和“电气控制器”应封闭在内，其目的是：封闭该部分空间弥补了气敏型的燃气传感器易污染与对微量泄漏不敏感的缺陷；采用盖板方式，便于偶然的检修与操作。在该相对封闭的空间内设置有排气扇，可以对该部分燃气系统进行检测和保护；如果该区段有泄漏，“保护”方式就是：关闭本装置的供气阀门，不能使用燃气；并用语音告示用户；并由本装置的数据处理器发出指令——开启排气扇予以保护。

使用时：

一、在不使用燃气时，阀前气体压力传感器的“允许的压力差值”的确定，

(1)、第一种“阀前”压力变化值的极限值数据取得的方法：根据国标(GB16410-2007)中的表10规定的《试验用燃气供气压力》中的“最低试验压力——500帕”，在上述的燃气系统上设置一个泄漏孔——泄漏孔孔径为检漏液刚刚可以检测出气泡的产生，此种状况下的阀前气体压力传感器在阀门开启前、后检测到的压力变化值为“允许的压力差值”的极限值。显然在三种燃气(液化石油气、天然气和人工煤气)的试验用供气压力(500帕--3300帕)的范围内，上述的泄漏孔产生的“压力降值”是不同的——500帕可检测出气泡的泄漏孔，到3300帕时，就是“比较大”的泄漏孔了，“压力降值”也“比较大”。可制作一个“允许的压力差值”极限值的图表或数据库作为“标准”。

(2)、第二种“阀前”压力变化值的极限值数据取得的方法：根据国标(GB16410-2007)中的表10规定的《试验用燃气供气压力》中的试验用供气压力(500帕--3300帕)的范围内，对不同的供气压力分别制作“泄漏孔”——泄漏孔孔径为检漏液刚刚可以检测出气泡的产生——在3300帕可检测出气泡的泄漏孔，到500帕时，就看不到气泡产生。亦可得出另一种“‘允许的压力变化值’压力降极限值”，制作的图表或数据库作为“标准”。

上述两种方法中，关闭供气阀门后，“阀后气体压力传感器”就可得出“余压”的压力变化率——单位时间的压力变化值(帕/秒)，不再累述。

二：使用燃气时用户区段内泄漏的检测

使用燃气时，应处于“节流式”压力检测的工作方式下，依前述的说明可知：本装置可以依据阀前与阀后传感器检测到的压力值的变化量和用户的各种操作命令，经过数据处理器，可判别用户区段是否发生泄漏。

例一：对“用户区段”的检测与保护

1).在未使用燃气时，监测燃气系统的压力变化，即可得出是否有泄漏的判断结论(“允许的压力变化值(率)”这项技术指标还没有国家标准)。

a.快速检漏：在该燃气系统的供气阀门前端的气体压力传感器；当按下“检漏”按键后，数据处理器检测此时的阀前压力值，再开启供气阀门，待系统压力稳定后再检测压力值，比较这两种状态下的压力值的差值。与前述的“允许的压力差值”对应的供气压力下的“数值”对比，可判别燃气系统的密封性能的状态——有否“泄漏”。

b.余压检漏：在该燃气系统的供气阀门后端的气体压力传感器；关闭燃气用具的阀门后，再关闭供气阀门，此时气体压力传感器检测到的余压压力变化率，与前述的“余压”的压力变化率确定的“允许的余压变化率”对应的供气压力下的“数值”对比，也可判别燃气系统的密封性能的状态——有否“泄漏”。当用户每次关闭了燃气用具之后，供气阀门关闭，电气控制系统自动进入监测程序——余压检漏，到下次用户使用燃气前，阀后传感器始终监测压力变化率。

综上所述：

1.1)、利用阀前传感器和阀门的启--闭，可快速检测燃气系统有无泄漏。

1.2)、利用阀后传感器，当燃气系统封闭(供气阀门关闭，燃气用具开关阀也关闭)时，亦可监测燃气系统有无泄漏。

保护方法是：如果该段输气管道有泄漏，那么供气阀门将不能开启。当用户使用按键开启时，供气阀门不开启，且语音告示用户：“管路有泄漏，请检修”。需要用户检修后，重新按“检漏按键”检漏后，确认没有泄漏后，供气阀门才可以恢复开启功能。

2).使用燃气过程中，用户区段内采用“节流式”压力检测方式

如果阀前压力值的变化量大于阀后压力值的变化量，是供气压力波动，没有产生泄漏现象——属于正常状态。

如果阀后压力值的变化量大于阀前压力值的变化量，有以下两种情况：

如果阀后压力值变大，就是用户调小了燃气使用量或关闭其中的燃气用具——属于正常状态。

如果阀后压力值变小，就可能是用户增加了燃气使用量或产生了泄漏——所以如前所述，要求用户“确认”，否则认为是“泄漏”，将关闭供气阀门。

例二：对“燃气源段”的检测与保护

要求用户采用“盖板式”封闭方式，封闭本装置的供气阀门和“燃气源段”的空间，在该局部封闭空间内，安装一台排气扇。封闭该空间，弥补了气敏型的燃气传感器易污染与对微量泄漏不敏感的缺陷；当该空间发生燃气泄露时，排气扇工作；同时供气阀门也不能开启或者在开启状态时，马上关闭；并用声响(蜂鸣器或语音)信号告知用户。

对于管道燃气，在每一用户的“管道入户处”，可以安装有盖板的密封空间(盖板便于打开，满足偶尔检修和操作——偶尔停电时，用户可以手动开启供气阀门使用燃气——停电后，不能检测燃气系统的泄漏和提供相应的保护)，把本装置的供气阀门以及之前的燃气管道封闭起来。

对于使用燃气钢瓶的用户，本装置的供气阀门安装在减压阀之后。可把这一部分(燃气钢瓶和供气阀门)也封闭起来；把这一部分放入“橱柜”或者用篷布之类的材料把这一部分罩起来。

上述封闭的空间安装的排气扇，平时不工作，只有本装置之前发生燃气外泄时，“气敏型”燃气泄漏报警器报警，数据处理器指令该排气扇开始工作。

对于管道燃气用户，数据处理器还可以指令关闭入户前(室外)的燃气管道阀门。这样，就可以对燃气用户的整个燃气系统予以检测和保护。

上述的供气阀门开启键，供气阀门关闭键，灶具类用具启用键，热水用具启用键，“检漏”键等等功能按键与语音告示用的扬声器等功能件，单独安置在控制盒上，控制盒放在用户方便拿到的地方。

Claims (8)

1.一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，其特征是：用于检测用户区段燃气泄漏的压力变化检测装置，由供气阀门和电气控制系统组成；电气控制系统由电气控制器和控制盒组成；电气控制器由气体压力传感器(4)、供气阀门的电控执行机构(3)、气敏型燃气报警器以及数据处理器组成；所述供气阀门启闭件(2)的进气端设置一个接入口(1.1)与第一气体压力传感器(4)连接，供气阀门启闭件(2)的出气端设置一个接入口(1.2)与第二气体压力传感器(4)连接；所述的第一气体压力传感器(4)与第二气体压力传感器(4)连接至数据处理器。

2.根据权利要求1所述的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，其特征是：所述供气阀门为阀门的开启口可处于由全开启至全关闭之间任意开启大小的电控供气阀门，电控供气阀门启闭件(2)的电控执行机构(3)与数据处理器连接。

3.根据权利要求1所述的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，其特征是：所述供气阀门为具有手动和电控均可驱动的供气阀门。

4.根据权利要求1所述的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，其特征是：所述用户区段的用于检测燃气源段燃气泄漏的气敏式检测装置与供气阀门及前端的燃气源段均设置在封闭的空间，弥补了气敏型的燃气传感器易污染与对微量泄漏不敏感的缺陷；在该封闭空间内还设置有排气风扇；所述燃气源段可以是管道燃气入户之后与供气阀门之间的供气管道，或为独立的燃气罐。

5.根据权利要求1所述的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的装置，其特征是：所述电气控制系统：一是电气控制器，由气体压力传感器(4)、供气阀门的电控执行机构(3)、气敏型燃气报警器以及数据处理器等组成；数据处 理器，由快速检漏模块、余压自动监测泄漏模块、智能计算判断模块、执行驱动模块和语音告示模块等组成；二是控制盒，由供气阀门开启键、供气阀门关闭键、灶具类用具启用键、热水用具启用键、检漏键及语音告示用的扬声器、指示灯等组成；所述控制盒与电气控制器采用无线或有线通讯的方式。

6.实施权利要求1所述装置的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的方法，其特征是：在燃气使用过程中采用节流式压力检测法，对供气阀门前、后两个气体压力传感器(4)检测到的燃气压力数据进行处理；对于一个供气阀门当量开启口和燃具的开启口都确定的燃气系统，通过两只气体压力传感器(4)检测到的压力值的变化量的不同，判断用户区段有无燃气泄漏的情况，给用户提供安全的保护，所述节流式压力检测法如下：

在使用燃气时，

1、当电气控制系统接到监控指令，把处于最大开启口的供气阀门的开启口逐渐关小——节流过程；此过程中，阀后气体压力传感器(4)检测到的压力值逐渐变小；

2、当阀前气体压力传感器(4)检测到的压力值刚刚变大，在0至20帕之间时，此时的供气阀门的开启口即为供气阀门当量开启口；

在阀门当量开启口这种状态下的压力检测，可利用两只气体压力传感器(4)检测到的压力值的变化量的大小，来辨别是供气压力变化还是阀后管道流量变化，其辨别方法如下：

1).当阀前气体压力传感器(4)压力值的变化量大于阀后气体压力传感器压力值的变化量时，是供气压力变化引起的，为正常状态无燃气泄漏；

2).当阀后气体压力传感器(4)压力值的变化量大于阀前气体压力传感器压力值的变化量时，是阀后管道流量变化引起的，有如下两种情况：

2.1).如果阀后压力值变大，就是用户调小了燃气使用量或关闭其中的燃 气用具，属于正常状态；

2.2).如果阀后压力值变小，就是用户增加了燃气使用量或产生了泄漏，要求用户输入“确认”信号，否则认为是泄漏，将关闭供气阀门；

a.)对手动调整用气量即火焰型的燃气用具在使用中的检测：

当开启燃气灶具，或调大用气量即调大火焰时，两只气体压力传感器(4)检测到的压力值将变小；在短时间内，应按下控制盒上的“灶具类用具启用按键”，即用户输入“确认”信号，电气控制系统“确认”是用户在调大用气量，而不是泄漏引起的流量增加而产生的压力值变化；

或用另一种“确认”方式，当用户开启燃气灶具，或手工调大用气量后，在短时间内必须调小用气量，然后再调大用气量，即检测到的压力值为：变小——变大——变小，而电气控制系统识别为：用户在调大用气量，而不是泄漏引起的流量增加引起的压力值变化；如果出现了以上两种确认方式的任意一种，电气控制系统收到后，就发出“监控”指令，进入节流式压力检测工作状态；每当用气量变大——燃气压力值变小，必须有用户确认信号，否则视为泄漏，电气控制系统进入保护状态，通过电控执行机构(3)关闭供气阀门；

b.)对自动调整用气量即火焰型的燃气用具在使用中的检测方法，自动调整型燃气用具在使用中燃气用量是变化的：初始启用时，该燃具处于室温状态，用气量为最大值，自动调整型燃气用具工作一段时间后，水温或气温达到用户设定温度时，燃气用具将保留火种甚至熄灭——不保留火种，该状态下用气量是最小的，为燃气使用量的第一个循环周期；

则当在该燃具开启后，按下控制盒上的“热水用具启用按键”，电气控制系统发出监控指令，进入节流式压力检测工作方式：

在节流式压力检测的过程中，检测并记录下燃气使用量在第一个循环周期内的最大用气量和最小用气量，即两个极限用气量时的两只气体压力传感器(4) 所对应的压力值以及对应的供气阀门当量开启口的大小；在此后的使用燃气的时段，供气阀门的开启口，总是在燃气使用的最大与最小的两个极限量时，恢复到第一个循环周期内相应的两个极限用气量时的阀门当量开启口，再对两只气体压力传感器(4)此时所检测的压力值与第一个循环周期内的该压力值进行对比，通过计算压力值的变化量判别有无泄漏口的产生。

7.实施权利要求1所述装置的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的方法，其特征是：在未使用燃气时，通过对用户区段的燃气系统的压力变化率与压力变化值的检测，判断燃气是否有泄漏的情况，包括：余压检漏法、快速检漏法；

a.)余压检漏方法，其步骤如下：

在供气阀门启闭件(2)后端的气体压力传感器(4)；每次燃气用具使用完毕，先关闭所有的燃气用具的用气阀门，再关闭供气阀门；通过该气体压力传感器检测燃气系统遗存压力对时间的变化，用余压变化率判别用户燃气系统气密的良好或泄漏，当比较余压压力变化率大于允许的余压压力变化率，判定该燃气系统存在泄漏；

余压自动检测程序：当供气阀门关闭，电气控制系统自动进入余压检测程序，余压检漏至下次用户使用燃气前，该气体压力传感器(4)始终检测压力变化率；如果该燃气系统存在泄漏，当用户使用控制盒的供气阀门开启按键开启时，供气阀门亦不开启，并用语音告示用户：“管路有泄漏，请检修”，待检修后，重新按检漏按键检漏，确认没有泄漏，供气阀门恢复开启功能；

b.)快速检漏方法，其步骤如下：

在供气阀门启闭件前端安置的气体压力传感器(4)，关闭所有的燃气用具的用气阀门后，再开启供气阀门，待系统压力稳定后，检测这两种状态下压力值，该两个压力值的差值与允许的压力差值进行比较，可对该燃气系统的密封性能作出判断；当大于允许的压力差值时，说明该燃气系统存在泄漏，该系统 进入保护状态，当用户使用供气阀门开启按键开启时，供气阀门亦不开启，并用语音告示用户：“管路有泄漏，请检修”；待检修后，重新按检漏按键检漏，确认没有泄漏，供气阀门恢复开启。

快速检漏程序：用户按下控制盒上的检漏按键，进入快速检漏程序；供气阀门启闭件(2)前端安置的气体压力传感器(4)先检测此时供气压力值；然后再开启供气阀门，当气体压力传感器(4)压力值稳定后再次检测压力值；通过检测和计算这两种状态下的压力值的差值以及压力差值是否超标；如果超标，语音提示有泄漏，进入保护状态，供气阀门将不能开启；当用户使用供气阀门开启按键开启时，供气阀门亦不开启，并用语音告示用户：“管路有泄漏，请检修”，检修后，重新按检漏按键检漏，确认没有泄漏，供气阀门恢复开启。

8.实施权利要求1所述装置的一种主动检测燃气系统的泄漏与保护的方法，其特征是：用于检测用户燃气系统的燃气源段的燃气泄露的检测方法；封闭供气阀门与之前的燃气源段的空间，且在该封闭的空间内设置有气敏型燃气泄漏报警器和排气扇，当该封闭空间有燃气泄漏时，将关闭供气阀门，禁止使用燃气，且用语音告示用户，并开启该封闭空间的排气扇予以保护。 

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