CN108132078B - 一种基于分流计量装置的超声波燃气表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超声波燃气表的气体流量测量领域，公开了一种基于分流计量装置的超声波燃气表。气体从主流路入气口经整流器流入，一部分气体通过阻流器从主流路出气口流出，一部分气体由于阻流器的作用通过通气管流入分流路中，再从分流路出气口流出到主流路。气体通过分流路时，超声波计量装置测量出气体的流量，并将气体的流量发送给控制器，控制器根据相应的修正系数将气体的流量补偿到实际的气体流量，然后将实际的气体流量经过温压补偿至标况下的流量，该流量通过液晶显示屏显示。分流计量装置具有稳定的分流比，分流路的气体流速大大降低，有利于流量的测量，可以确保稳定的计量精度。本装置可以覆盖中低压商业燃气用户，测量范围0.2～400m3/h，口径范围DN50‑DN100，量程比最大可达800：1。由于整个计量装置没有复杂的机械结构，相对于传统的机械式计量的皮膜表在相同的流量范围下，体积可以做的更小，重量做的更轻，易于安装。
Description
技术领域
本发明涉及超声波燃气表的气体流量测量领域，具体说涉及一种基于分流计量装置的超声波燃气表。
背景技术
现阶段中、低压的民用、商业燃气用户主要使用的是机械类计量仪表：膜式燃气表、罗茨流量计、涡轮流量计等，这类仪表内部有运动部件，需定期维护，维护费用高，长期使用精度不易保证；量程比较小，尤其对小流量的测量容易出现漏计现象；表具体积大、重量较大，安装不便。
中、高压领域的超声波气体流量计主要生产厂商有埃尔斯特、丹尼尔、艾默生，口径在DN50以上，工作压力在1MPa以上，采用多声道测量，产品价格昂贵，主要用在输气管道、门站等大流量贸易结算领域。
而现阶段中、低压的民用、商业燃气用户领域的超声波燃气表，工作压力在0.005MPa以下，单声道测量，测量最大流量Qmax≤40m3/h，测量范围有限，适用范围小，不适用于商业用户，推广速度慢。
发明内容
发明目的：为了克服上述问题，本发明提供一种能够覆盖中、低压商业燃气用户，测量范围0.2m3/h～400m3/h，口径范围DN50-DN100，量程比最大可达800:1，体积小、重量轻、易安装的基于分流计量装置的超声波燃气表。
技术方案：一种基于分流计量装置的超声波燃气表，包括控制器14、超声波计量装置5、液晶显示屏11、AD采集模块、温度传感器12、压力传感器13和电源模块，其特征在于：所述分流计量装置由主流路2、整流器1、阻流器3、分流路6组成；
所述主流路2内部为有两个圆形阶梯的圆孔，阶梯孔与主流路2圆孔同轴。在主流路2第一阶梯内孔9和第二阶梯内孔8之间的主流路2上设置有通气管4，通气管4轴线与主流路2内孔轴线垂直相交；
所述整流器1和阻流器3是蜂窝圆柱体，其中整流器1蜂窝数目大于阻流器3蜂窝数目。主流路2进气端第一阶梯内孔安装整流器1，主流路2中后部第二阶梯内孔安装阻流器3，整流器1与阻流器3平行布置；
所述分流路6连接在通气管4的另一端，在主流路2第二阶梯内孔8与主流路出气口10之间设置有分流路出气口7，分流路出气口7轴线与内孔轴线垂直相交，与通气管4轴线平行，除通气管4和出气口7外，为密闭的计量空间；温度传感器12和压力传感器13装在主流路2第二阶梯内孔8上，与AD采集模块相连；
所述超声波计量装置5安装在分流路6中，与控制器14连接，所述液晶显示屏11与控制器14连接。
工作原理：气体从主流路2入气口经整流器1流入，一部分气体通过阻流器3从主流路出气口10流出，一部分气体由于阻流器3的作用通过通气管4流入分流路6中，再从分流路出气口7流出到主流路2。气体通过分流路6时，超声波计量装置5测量出气体的流量，并将气体的流量发送给控制器14。控制器14根据相应的修正系数将气体的流量补偿到实际的气体流量，然后将实际的气体流量经过温压补偿至标况下的流量。该流量通过液晶显示屏11显示，也可以将该流量信号发送给物联网通讯模块，进而将流量发送给远程服务器，物联网通讯模块同时也可以接收远程服务器发送过来的命令。
本发明的有益效果是：装置具有稳定的分流比，分流路的气体流速大大降低，有利于流量测量，可以确保稳定的计量精度。本装置可以覆盖中、低压商业燃气用户，测量范围0.2m3/h～400m3/h，口径范围DN50-DN100，量程比最大可达800:1。由于整个计量装置没有复杂的机械结构，计量模块为纯电子式计量，所以相对于传统的机械式计量的皮膜表在相同的流量范围下，体积可以做的更小，重量做的更轻，易于安装。通过物联网功能还可以对燃气表进行远程的监控，使得对燃气表的管理更加方便。
附图说明
图1：本发明的结构示意图。
图2：为图1的主视图。
图3：为图1的侧视图。
图4：本发明的控制器电路框图。
图1中：1、整流器，2、主流路，3、阻流器，4、通气管，5、超声波计量装置，6、分流路，7、分流路出气口，8、第二阶梯内孔，9、第一阶梯内孔，10、主流路出气口，11、液晶显示屏，12、温度传感器，13、压力传感器，14、控制器。
具体实施方式
结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
实施例1
一种口径是DN50的最大流量100m3/h的基于分流计量装置的物联网超声波燃气表，如图1、图2和图3所示，在主流路2的第一阶梯内孔安装整流器1，在主流路2的第二阶梯内孔8安装阻流器3，整流器与阻流器平行布置。所述的整流器1采用不锈钢焊接成型，蜂窝壁厚0.1mm，孔径2.4mm，蜂窝厚度10mm。
所述的阻流器3采用不锈钢焊接成型，蜂窝壁厚0.1mm，孔径3.2mm，蜂窝厚度40mm。
在主流路2第一阶梯内孔9和第二阶梯内孔8之间的主流路2上设置有通气管4，通气管4轴线与主流路2内孔轴线垂直相交。
通气管4的另一端连接分流路6，在主流路2第二阶梯内孔8与主流路出气口10之间设置有分流路出气口7，分流路出气口7轴线与内孔轴线垂直相交，与通气管4轴线平行，除通气管4和出气口7外，为密闭的计量空间; 分流路6内安装超声波计量装置5。
所述的通气管4，流路出气口7直径相同，为22.5mm。
如图1和图4所示，温度传感器12和压力传感器13装在主流路2第二阶梯内孔8上，与AD采集模块相连。
所述温度传感器12与AD采集模块连接，用于获取主流路入气口处的温度。
所述压力传感器13与AD采集模块连接，用于获取主流路入气口处的压力。
如图4所示，常规的超声波计量装置5与控制器14连接，气体通过分流路6时，超声波计量装置5测量出气体的流量，并将该气体的流量发送给控制器14。
控制器14用于获取气体的流量，将流量信息发送给液晶显示屏11。
液晶显示屏11与控制器14相连，用于显示燃气表的运行状态和计量信息，包括累计流量，瞬时流量，温度，压力，电池电压状态等。
AD采集模块与控制器14连接，用于将温度和压力信号转换为数字信号发送给控制器14，控制器14计算出相应的温度和压力，根据温度和压力值可以将实际的气体流量补偿至标况下的气体流量，体积修正的数据模型：
Vn= Zn / Zg ·（Pg+ Pa）/ Pn·Tn / Tg·Vg
式中：Vn－标准状态下的体积（m3）； Vg－工作状态下的体积（m3） ；Zn－标准状态下的压缩系数；Pn－标准大气压 (kPa) ；Pa－当地大气压(kPa) ；Tn－标准状态下的气体绝对温度(K) ；Zg－工作状态下的压缩系数 ；Pg－管道内壁检测点处表压(kPa)；Tg－供气气体的绝对温度(K)。
控制器14还连接有流量修正模块，用于将气体的流量补偿至实际的流量。由于所计量的流量为主流路一小部分的气体流量，因此需要补偿到实际的流量。实际的流量计算公式为QS=Q*d，QS为实际的气体流量，Q为测量的气体流量，d为实际流量与测量流量的比值。在每次测量时计算出对应的分流比就可以计算出实际的气体流量。由于该装置在不同的流量范围有稳定的分流比，因此可以通过数学模型来计算分流比。数学模型为d=a2*Q2+a1*Q+a0，a2，a1和a0为修正参数，在检表的时候确定，向燃气表输入多组不同的测量流量，和多组实际的流量与测量流量的比值，通过多项式曲线拟合获取最佳的修正参数a2，a1和a0。
控制器14还连接有物联网通讯模块，用于将气体的流量通过无线网络发送给远程服务器，还用于接收远程服务器端发送来的命令。
控制器14还连接有电压检测模块，用于获取电池电压状态，可以通过无线网络发送给远程服务器，实现对电压状态的远程监控。
控制器14还连接有数据存储模块，用于实时备份燃气表运行过程中的流量信息和状态信息，也用于存储系统参数，燃气表掉电重新上电后自动读取数据存储模块的备份数据。
控制器14还连接有红外通讯模块，红外通讯模块实现了数据传输由电信号到光信号的转换，可以实现数据的无线交换，在不拆解燃气表外壳的情况下，通过红外通讯模块可以获取燃气表运行状态信息，同时可以设置或修改燃气表系统参数。
控制器14还连接有电源模块，用于为各个模块和超声波计量装置5提供电源。
实施例2
一种口径是DN80的最大流量250m3/h的基于超声波燃气表的分流计量装置，如图1-图3所示，针对燃气流量，配置不同孔径、厚度的整流器，阻流器。
所述的整流器1采用不锈钢焊接成型，蜂窝壁厚0.15mm，孔径2.4mm，蜂窝厚度10mm。
所述的阻流器3采用不锈钢焊接成型，蜂窝壁厚0.15mm，孔径2.4mm，蜂窝厚度50mm。
所述的通气管4，流路出气口7直径相同，为22.5mm。其它同实施例1。
实施例3
一种口径是DN100的最大流量400m3/h的基于超声波燃气表的分流计量装置，如图1-图3所示，针对燃气流量，配置不同孔径、厚度的整流器，阻流器。
所述的整流器1采用不锈钢焊接成型，蜂窝壁厚0.2mm，孔径1.6mm，蜂窝厚度30mm。
所述的阻流器3采用不锈钢焊接成型，蜂窝壁厚0.2mm，孔径2.4mm，蜂窝厚度70mm。
所述的通气管4，流路出气口7直径相同，为22.5mm。其它同实施例1。
Claims (6)
1.一种基于分流计量装置的超声波燃气表，其特征在于：包括分流计量装置，控制器(14)，液晶显示屏(11)，AD采集模块，温度传感器(12)，压力传感器(13)和电源模块。所述分流计量装置包括主流路(2)，整流器(1)，阻流器(3)，分流路(6)和超声波计量装置(5)。
所述主流路(2)内部为有两个圆形阶梯的圆孔，阶梯孔与主流路(2)圆孔同轴。在主流路(2)第一阶梯内孔(9)和第二阶梯内孔(8)之间的主流路(2)上设置有通气管(4)，通气管(4)轴线与主流路(2)内孔轴线垂直相交。
所述整流器(1)和阻流器(3)是蜂窝圆柱体，其中整流器(1)蜂窝数目大于阻流器(3)蜂窝数目。主流路(2)进气端第一阶梯内孔安装整流器(1)，主流路(2)中后部第二阶梯内孔安装阻流器(3)，整流器(1)与阻流器(3)平行布置。
所述分流路(6)连接在通气管(4)的另一端，在主流路(2)第二阶梯内孔(8)与主流路出气口(10)之间设置有分流路出气口(7)，分流路出气口(7)轴线与内孔轴线垂直相交，与通气管(4)轴线平行，除通气管(4)和出气口(7)外，为密闭的计量空间。
所述超声波计量装置(5)安装在分流路(6)中，用于测量气体的流量，并将气体的流量送给控制器(14)。
所述控制器(14)用于获取气体的流量，发送给液晶显示屏(11)显示。
所述液晶显示屏(11)与控制器(14)连接，用于显示流量信息。
所述温度传感器(12)与AD采集模块连接，用于获取主流路入气口处的温度。
所述压力传感器(13)与AD采集模块连接，用于获取主流路入气口处的压力。
所述AD采集模块与控制器(14)连接，用于将温度传感器(12)和压力传感器(13)的温度信号和压力信号转换为数字信号发送给控制器(14)。
2.根据权利要求(1)所述的一种基于分流计量装置的超声波燃气表，其特征在于，所述控制器(14)还连接有流量修正模块。
3.根据权利要求(1)所述的一种基于分流计量装置的超声波燃气表，其特征在于，所述控制器(14)还连接有物联网通讯模块。
4.根据权利要求(1)所述的一种基于分流计量装置的超声波燃气表，其特征在于，所述控制器(14)还连接有数据存储模块。
5.根据权利要求(1)所述的一种基于分流计量装置的超声波燃气表，其特征在于，所述控制器(14)还连接有电压检测模块。
6.根据权利要求(1)所述的一种基于分流计量装置的超声波燃气表，其特征在于，所述控制器(14)还连接有红外通讯模块。
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