CN107621293A - 地下用高精度气体超声流量测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下用高精度气体超声流量测量装置包括地下用气体超声流量计，所述气体超声流量计上设置引出穿线不锈钢管，所述地下用气体超声流量计通过电缆连接与远传控制箱，所述远传控制箱一方面为地下用气体超声流量计提供供电电源，另一方面所述远传控制箱通过GPRS远传模块将流量监测点的流量信息传送到燃气公司集控中心。
Description
技术领域
本发明涉及的地下用高精度气体超声流量测量装置及测量方法，涉及天然气流量测量技术、地下天然气输送管网中流量测量仪表防水处理、以及测量数据远程传输的方法，适用于在城市天然气输送管网中的区域间的调配气量测量或终端用户的贸易计量。
背景技术
城市天然气输配系统中时、日调峰一般采用储气设施储存一定量的天然气来解决。储气设施根据储气压力的不同，可分为低压储气和高压储气，高压储气又可分为高压球罐储气、高压管束或高压管道储气和地下储气库储气。对于天然气来讲，由于上游长输管道的供给压力较高，为充分利用其压力，一般采用高压储气，包括管道和储罐存气，也就是通过城市的外围一级管网建设来调峰。
因此，必须在输气系统上建立一套管理方法，利用真实可靠的计量数据进行输气量的管理。地下用高精度气体超声流量测量装置是为了管网级调峰而设计发明的，它可实现区域间天然气流量调配的计量，准确提供不同区域的管网中的储气量，为天然气输配系统提供基础数据。
现有的气体超声流量计在天然气管网输气量计量时均需要建立一个计量站，将输气管由地下转换到地面上，然后进行计量，同时需要外供电源，一般情况下需要有专人到每个计量点去查抄流量数据。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种地下用高精度气体超声流量测量装置及测量方法，其中，具体技术方案为：
包括地下用气体超声流量计，所述地下用气体超声流量计上设置引出穿线不锈钢管，所述地下用气体超声流量计通过电缆连接远传控制箱，所述远传控制箱一方面为地下用气体超声流量计提供供电电源，另一方面，所述远传控制箱通过GPRS远传模块将流量监测点的流量信息传送到燃气公司集控中心。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述地下用气体超声流量计的表体中装有的两组流量传感器探头，这两组流量传感器探头插入测量管段中，所述流量传感器探头上方设置温度传感器、压力传感器、流量传感器，所述流量传感器探头通过信号处理单元的控制进行燃气介质的流动速度的测量，所述流量传感器探头通过信号处理单元将流速信息转变为流量信息。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述地下用气体超声流量计采用两个平行的测量声道，两个平行的测量声道为A测量声道和B测量声道。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述信号处理单元通过RS485通讯接口将工况或标况流量信息以及报警信息传送到GPRS远传模块中。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述温度传感器、压力传感器和流量传感器安装在封闭式的表体腔中，所述流量传感器的信号线密封式引出腔为2个。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述地下用气体超声流量计的表体上设置两个穿线不锈钢管，两个穿线不锈钢管均连接流量传感器探头，所述表体上设置引出穿线不锈钢管，所述引出穿线不锈钢管内通过电缆连接远传控制箱。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述穿线不锈钢管、引出穿线不锈钢管通过连接螺栓连接，所述流量传感器探头以及表体上均设置O型密封圈。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述地下用气体超声流量计内置了固定的气体组分，利用固定的气体介质组分或通过RS485通讯接口接收到的组分信息，通过信号处理单元进行工况和标况流量的转换计算。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述流量传感器探头的信号线穿过防水和耐压8000psi的全密封不锈钢管与信号处理单元相连接，所述信号处理单元的RS485通讯信号线和电源线通过防水和耐压的全密封不锈钢管与地面上的远传控制箱相连接。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述远传控制箱包括通过合页连接设置的壳体，所述壳体内设置防水密封条，所述壳体内设置电池组，所述电池组的下方设置GPRS远传模块，所述GPRS远传模块的下方设置引出线接头。
上述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其中：所述引出线接头连接电缆线，所述电缆线设置在防水和耐压8000psi的全密封不锈钢管内。
所述的地下用高精度气体超声流量测量装置的安装方法，一种为：在选定管网流量计量点，挖开天然气管网上面的泥土，直接在管网上安装地下用气体超声流量计，并安装好地面上的远传控制箱，将信号线连接至远传控制箱中的相应端子，之后回填泥土。
所述的地下用高精度气体超声流量测量装置的安装方法，另一种为：在选定的天然气流量计量点，挖开天然气管网上方的泥土，修建一个窨井，将地下用流量计安装在窨井中，并安装好地面的远传控制箱，将相关的信号线接至远传控制箱中的接线端子上。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
1)通过地下用气体超声流量计可以直接了解到燃气管网中各区域间的燃气存储量信息，该种形式的气体超声流量计可以实现正向和反向的双向流量计量，能够准确和真实地反映天然气管网中各区域间的燃气储存和消耗量，并可方便的进行区域间用气量调节；
2)内置了温度、压力传感器，可实现温度和压力的修正补偿，内置了固定的气体组分也可通过RS485通讯接口动态输入气体组分信息，由地下用气体超声流量计内置的信号处理单元进行工况流量和标况流量的转换计算，直接通过远传GPRS远传模块为集控中心提供工况或标况流量信息；
3)在测量燃气介质流速的同时还测量了超声换能器的声速，该实测声速、温度和压力值通过GPRS远传模块传送到集控中心，由集控中心的上位机完成理论声速的计算，并与实测声速进行比对，可实现流量计运行状态的诊断，无需每年拆除流量计进行检定；
4)地下用的气体超声流量计对安装环境要求不高，燃气管线上有无窨井均可安装该种形式的气体超声流量计。另外，由于地下用气体超声流量计计量系统自带远传控制箱，对安装地点有无供电电源没有要求，远传控制箱在地面上更换电池也很方便。自带的远传控制器，通过公共无线通讯系统，将流量和各种报警信息传输到集控中心，整个计量系统实现全自动的计量管理。
附图说明
图1为窨井式地下用气体超声流量测量装置系统示意图；
图2为直埋式地下用气体超声流量测量装置系统示意图；
图3为地下用气体超声流量计外形结构示意图；
图4为地下用气体超声流量计声道分布示意图；
图5为地下用气体超声流量计内部结构示意图；
图6为远传控制箱内部结构示意图；
图7为信号处理示意图。
图中：
1地下气体超声流量计 2远传控制箱 3现场PE直管段 4支撑架5出线镀锌管 6施工阴井 7大地 8水 9地平面 10地脚螺栓 11防护罩 12施工挖坑 13填平土 01测量管段02表体 03引出穿线不锈钢管 04穿线不锈钢管 05连接螺栓 06O型密封圈 07A测量声道08B测量声道 09温度传感器 010压力传感器 021防水密封条 022电池组 023GPRS远传模块 024引出线接头
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
为了实现对不同区域中管道储气量的准确检测，本发明提供了地下用气体超声流量测量装置及方法。地下用气体超声流量测量装置由地下用气体超声流量计1、引出穿线不锈钢管3、远传控制箱2和电池组组成。地下用气体超声流量计1与远传控制箱2通过电缆连接，远传控制箱2中的GPRS远传模块023将各个流量监测点的流量信息直接传送到燃气公司集控中心。
为了防止地下水侵入温度传感器09、压力传感器010和流量传感器(换能器)中，在设计时将温度传感器09、压力传感器010和换能器安装在封闭式的表体02腔中。同时为了制作和安装便利，在气体超声流量计流道设计时，将两个声道设计成平行的声道形式，这样的设计使换能器的信号线密封式引出腔由四个简化为2个。
地下用气体超声流量计1地下部分对燃气管网中的燃气介质的流量进行测量，之后通过输出信号线将流量、温度、压力、声速和报警信息传送到位于地面上的远传控制箱2。该远传控制箱2一方面为地下的地下用气体超声流量计1提供供电电源，另一方面可将流量、温度、压力、声速和报警信息通过GPRS远传模块02传输到燃气公司的集控中心，燃气公司可以及时掌握流量计的运行状况以及燃气输配管网的区域燃气存储量信息。
地下用气体超声流量计1是直接安装在位于地下的天然气输送管网中，安装位置可以建有窨井，也可以采取直埋(无窨井)的安装方式。将地下用气体超声流量计1两端的连接法兰与燃气管道上的配对法兰相连接，再将地下用气体超声流量计1信号和供电电源线穿入引出穿线不锈钢管03，之后连接到地面上的远传控制箱2中的接线端子。机械接口安装完毕要进行防漏测试，以保证地面以下的信号处理单元不会侵入地下水。
地下用气体超声流量计1采用两个平行的测量声道形式，进行流速和声速的测量；内置了温度、压力传感器，再利用固定的气体介质组分或通过RS485通讯接口接收到的组分信息，可进行工况和标况流量的转换计算。同时实际测量的声速信息可以作为气体超声流量计运行状态的诊断依据，可实时发送流量计故障信息。
地面上的远传控制箱2一方面为地下用流量计提供供电电源，另一方面GPRS远传模块023通过RS485与地下用气体超声流量计1通讯，将接收到的工况(或标况)流量、温度、压力、声速和报警信息传送到燃气公司的集控中心，实现燃气管网区域间的凄凉监测与调配。
图1，是一种是窨井式安装的地下用式气体超声流量测量装置，在安装施工时挖开燃气管，修建窨井，在窨井中安装地下用气体超声流量计，再与地面上的远传控制箱相连接。
图2，是一种直埋式安装的地下用式气体超声流量测量装置，在安装施工时，挖开燃气管路，首先将支撑管和限位板分别套在燃气管路上，然后将地下用流量计直接与燃气管路相连接，再按图将支撑架和防滑罩安装到相应的位置上，最终将引出的电源和信号线与地面上的远传控制箱相连接。
图3，地下用气体超声流量计1的表体中装有的两组换能器探头，这两对探头插入测量管段01中，由信号处理单元的控制进行燃气介质的流动速度的测量，并通过信号处理单元将流速信息转变为流量信息。
图4，两声道地下用气体超声流量计具有两个平行的测量声道，与单声道相比较具有可靠性和测量性能高等特点。另外平行的两个声道的引出线端子只有两个，比X型的声道形式少了两个引出线端子，对于在地下防水处理更简单和便捷。
图5，地下用气体超声流量计装有内置式的温度和压力传感器，可直接测量燃气介质的温度和压力信号，以便对由于温度和压力引起的测量偏差进行补偿。另外结合被测介质的组分可计算气体的压缩因子，实现工况流量与标况流量之间的转换。
图6，地下用气体超声流量计1通过RS485通讯接口，将工况或标况流量信息以及报警信息传送到GPRS远传模块中，用GPRS远传模块将这些信息发送到燃气公司的集控中心。远传控制箱的同时还为地下用气体超声流量计提供供电电源。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (13)
1.一种地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：包括地下用气体超声流量计，所述地下用气体超声流量计上设置引出穿线不锈钢管，所述地下用气体超声流量计通过电缆连接远传控制箱，所述远传控制箱一方面为地下用气体超声流量计提供供电电源，另一方面，所述远传控制箱通过GPRS远传模块将流量监测点的流量信息传送到燃气公司集控中心。
2.如权利要求1所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述地下用气体超声流量计的表体中装有的两组流量传感器探头，这两组流量传感器探头插入测量管段中，所述流量传感器探头上方设置温度传感器、压力传感器、流量传感器，所述流量传感器探头通过信号处理单元的控制进行燃气介质的流动速度的测量，所述流量传感器探头通过信号处理单元将流速信息转变为流量信息。
3.如权利要求2所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述地下用气体超声流量计采用两个平行的测量声道，两个平行的测量声道为A测量声道和B测量声道。
4.如权利要求3所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述信号处理单元通过RS485通讯接口将工况或标况流量信息以及报警信息传送到GPRS远传模块中。
5.如权利要求4所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述温度传感器、压力传感器和流量传感器安装在封闭式的表体腔中，所述流量传感器的信号线密封式引出腔为2个。
6.如权利要求5所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述地下用气体超声流量计的表体上设置两个穿线不锈钢管，两个穿线不锈钢管均连接流量传感器探头，所述表体上设置引出穿线不锈钢管，所述引出穿线不锈钢管内通过电缆连接远传控制箱。
7.如权利要求6所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述穿线不锈钢管、引出穿线不锈钢管通过连接螺栓连接，所述流量传感器探头以及表体上均设置O型密封圈。
8.如权利要求7所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述地下用气体超声流量计内置了固定的气体组分，利用固定的气体介质组分或通过RS485通讯接口接收到的组分信息，通过信号处理单元进行工况和标况流量的转换计算。
9.如权利要求8所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述流量传感器探头的信号线穿过防水和耐压8000psi的全密封不锈钢管与信号处理单元相连接，所述信号处理单元的RS485通讯信号线和电源线通过防水和耐压的全密封不锈钢管与地面上的远传控制箱相连接。
10.如权利要求9所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述远传控制箱包括通过合页连接设置的壳体，所述壳体内设置防水密封条，所述壳体内设置电池组，所述电池组的下方设置GPRS远传模块，所述GPRS远传模块的下方设置引出线接头。
11.如权利要求10所述的地下用高精度气体超声流量测量装置，其特征在于：所述引出线接头连接电缆线，所述电缆线设置在防水和耐压8000psi的全密封不锈钢管内。
12.如权利要求1-11中任一项所述的地下用高精度气体超声流量测量装置的安装方法，其特征在于：在选定管网流量计量点，挖开天然气管网上面的泥土，直接在管网上安装地下用气体超声流量计，并安装好地面上的远传控制箱，将信号线连接至远传控制箱中的相应端子，之后回填泥土。
13.如权利要求1-11中任一项所述的地下用高精度气体超声流量测量装置的安装方法，其特征在于：在选定的天然气流量计量点，挖开天然气管网上方的泥土，修建一个窨井，将地下用流量计安装在窨井中，并安装好地面的远传控制箱，将相关的信号线接至远传控制箱中的接线端子上。
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