CN104949725A - 基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置 - Google Patents

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孙志君
方继广
唐猛
王国荣
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Abstract

本发明公开了一种基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，包含温度传感器、压力传感器、流量采集模块、显示模块、时钟模块、控制模块和存储模块；流量采集模块用于采集工况状态下的燃气体积量；温度传感器用于采集供气环境的温度信息；压力传感器用于采集工况状态下燃气的压力信息；时钟模块用于提供时钟信息；控制模块用于根据接收到的温度信息和压力信息对流量采集模块采集到的燃气体积量进行补偿计算，得到标准状态下其对应的燃气体积量，并控制存储模块对其进行存储、控制显示模块对其进行显示。本发明结构简单，使用方便，计算准确，排除了工况状态下温度和压强的干扰因素，保证用户的合法利益。

Description

基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置
技术领域
本发明涉及自动检测领域，尤其涉及一种基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置。
背景技术
天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体（包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等）。而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体。
天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料。
天然气主要有以下用途：
1. 工业燃料
以天然气代替煤，用于工厂采暖，生产用锅炉以及热电厂燃气轮机锅炉。天然气发电是缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力。
2. 工艺生产
如烤漆生产线，烟叶烘干、沥青加热保温等。
3. 天然气化工工业
天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80%左右。
4. 城市燃气事业
特别是居民生活用燃料，包括常规天然气，以及煤层气和页岩气这两种非常规天然气。主要是生产以后并入管道，日常使用天然气。随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。
5. 压缩天然气汽车
以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。国际天然气汽车组织的统计显示，天然气汽车的年均增长速度为20.8%，全世界共有大约1270万辆使用天然气的车辆，2020年总量将达7000万辆，其中大部分是压缩天然气汽车。
天然气是优质高效的清洁能源，二氧化碳和氮氧化物的排放仅为煤炭的一半和五分之一左右，二氧化硫的排放几乎为零。天然气作为一种清洁、高效的化石能源，其开发利用越来越受到世界各国的重视。全球范围来看，天然气资源量要远大于石油，发展天然气具有足够的资源保障。
6. 增效天然气
是以天然气为基础气源，经过气剂智能混合设备与天然气增效剂混合后形成的一种新型节能环保工业燃气，燃烧温度能提高 至3300℃，可用于工业切割、焊接、打破口，可完全取代乙炔气、丙烷气，可广泛应用于钢厂、钢构、造船行业，可在船舱内安全使用，现市面上的产品有锐锋 燃气，锐锋天然气增效剂。
人们的环保意识提高，世界需求干净能源的呼声高涨，各国政府也透过立法程序来传达这种趋势，天然气曾被视为最干净的能源之一，再加上1990年中东的波斯湾危机，加深美国及主要石油消耗国家研发替代能源的决心，因此，在还未发现真正的替代能源前，天然气需求量自然会增加。
随着我国能源结构从煤炭、燃油向天然气的转变，天然气的应用在近年来得到了迅猛的发展，工业和家用燃气表的需求量不断上升。
目前，大多数使用的燃气表都是根据进出表的燃气体积来测定其流量，作为一次检测仪表的流量计本身仅仅能够检测工况状态下的燃气体积量，而气源单位的结算是以燃气的标准状态为依据的。在温度、压力的影响下，燃气体积的购气结算状态与工况状态的不同造成了燃气体积的计量误差。燃气表未对温度和压力进行修正，给燃气贸易计量带来很大的不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，包含温度传感器、压力传感器、流量采集模块、显示模块、时钟模块、控制模块和存储模块；
所述控制模块分别和温度传感器、压力传感器、流量采集模块、显示模块、存储模块电气相连；
所述流量采集模块用于采集工况状态下的燃气体积量，并将其传递给所述控制模块；
所述温度传感器用于采集供气环境的温度信息，并将其传递给所述控制模块；
所述压力传感器用于采集工况状态下燃气的压力信息，并将其传递给所述控制模块；
所述时钟模块用于提供时钟信息；
所述控制模块包含流量计算单元、存储控制单元和显示控制单元；
所述流量计算单元用于根据接收到的温度信息和压力信息对流量采集模块采集到的燃气体积量进行补偿计算，得到标准状态下其对应的燃气体积量；
所述存储控制单元用于将计算所得的标准状态下的燃气体积量和其对应的使用时间存储至存储模块；
所述显示控制单元用于控制显示模块显示当月所使用燃气在标准状态下的体积量。
标准状况条件下的瞬时流量可按下式计算：
Qn=Qf(pf/pn)(Tn/Tf)(Zn/Zf)
式中，Qn为标准状态下的瞬时流量；Qf为工况状态下的瞬时流量；pf为标准状态下的绝对压力，其值为0.101325Mpa；pn为工况状态下的绝对压力；Tn为标准状态下的热力学温度,其值为293.15K；Tf为工况状态下的热力学温度；Zn为标准状态下的压缩因子；Zf为工况条件下的压缩因子。
作为本发明基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用AVR系列单片机。
作为本发明基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用Atmega168PA单片机。
作为本发明基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置进一步的优化方案，所述温度传感器采用IC温度传感器。
作为本发明基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置进一步的优化方案，所述IC温度传感器的型号为DS18B20。
作为本发明基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置进一步的优化方案，所述存储模块采用非易失性铁电存储器。
作为本发明基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置进一步的优化方案，所述非易失性铁电存储器的型号为FM24CL04。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 结构简单，使用方便；
2. 计算准确，排除了工况状态下温度和压强的干扰因素，保证用户的合法利益。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
 本发明公开了一种基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，包含温度传感器、压力传感器、流量采集模块、显示模块、时钟模块、控制模块和存储模块；
所述控制模块分别和温度传感器、压力传感器、流量采集模块、显示模块、存储模块电气相连；
所述流量采集模块用于采集工况状态下的燃气体积量，并将其传递给所述控制模块；
所述温度传感器用于采集供气环境的温度信息，并将其传递给所述控制模块；
所述压力传感器用于采集工况状态下燃气的压力信息，并将其传递给所述控制模块；
所述时钟模块用于提供时钟信息；
所述控制模块包含流量计算单元、存储控制单元和显示控制单元；
所述流量计算单元用于根据接收到的温度信息和压力信息对流量采集模块采集到的燃气体积量进行补偿计算，得到标准状态下其对应的燃气体积量；
所述存储控制单元用于将计算所得的标准状态下的燃气体积量和其对应的使用时间存储至存储模块；
所述显示控制单元用于控制显示模块显示当月所使用燃气在标准状态下的体积量。
标准状况条件下的瞬时流量可按下式计算：
Qn=Qf(pf/pn)(Tn/Tf)(Zn/Zf)
式中，Qn为标准状态下的瞬时流量；Qf为工况状态下的瞬时流量；pf为标准状态下的绝对压力，其值为0.101325Mpa；pn为工况状态下的绝对压力；Tn为标准状态下的热力学温度,其值为293.15K；Tf为工况状态下的热力学温度；Zn为标准状态下的压缩因子；Zf为工况条件下的压缩因子。
所述控制模块的处理器采用AVR系列单片机，优先采用Atmega168PA单片机。
所述温度传感器采用IC温度传感器，型号为DS18B20。
所述存储模块采用非易失性铁电存储器，型号为FM24CL04。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，其特征在于，包含温度传感器、压力传感器、流量采集模块、显示模块、时钟模块、控制模块和存储模块；
所述控制模块分别和温度传感器、压力传感器、流量采集模块、显示模块、存储模块电气相连；
所述流量采集模块用于采集工况状态下的燃气体积量，并将其传递给所述控制模块；
所述温度传感器用于采集供气环境的温度信息，并将其传递给所述控制模块；
所述压力传感器用于采集工况状态下燃气的压力信息，并将其传递给所述控制模块；
所述时钟模块用于提供时钟信息；
所述控制模块包含流量计算单元、存储控制单元和显示控制单元；
所述流量计算单元用于根据接收到的温度信息和压力信息对流量采集模块采集到的燃气体积量进行补偿计算，得到标准状态下其对应的燃气体积量；
所述存储控制单元用于将计算所得的标准状态下的燃气体积量和其对应的使用时间存储至存储模块；
所述显示控制单元用于控制显示模块显示当月所使用燃气在标准状态下的体积量。
2. 根据权利要求1所述的基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，其特征在于，所述控制模块的处理器采用AVR系列单片机。
3. 根据权利要求2所述的基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，其特征在于，所述控制模块的处理器采用Atmega168PA单片机。
4. 根据权利要求1所述的基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，其特征在于，所述温度传感器采用IC温度传感器。
5. 根据权利要求4所述的基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，其特征在于，所述IC温度传感器的型号为DS18B20。
6. 根据权利要求1所述的基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，其特征在于，所述存储模块采用非易失性铁电存储器。
7. 根据权利要求6所述的基于温度和压强补偿的燃气流量采集装置，其特征在于，所述非易失性铁电存储器的型号为FM24CL04。
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